心電微伏級T波交替檢測技術(shù)的研究.pdf

1、目前心血管疾病成為世界上發(fā)病率和死亡率最高的疾病之一,引起人類的高度重視。T波電交替(T-wave Alternans,TWA)是指在規(guī)則心律時(shí),體表心電圖上T波振幅、形態(tài)甚至極性逐搏交替的心電變異現(xiàn)象。最近30年的研究表明,TWA是預(yù)測惡性心律失常與心臟性猝死獨(dú)立的,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的指標(biāo)。顯性TWA一旦出現(xiàn),病人很快發(fā)展為室顫和猝死,預(yù)測價(jià)值不高。微伏級TWA(Microvolt T-wave Alternans, MTWA)肉眼不可

2、辨,表現(xiàn)為微伏級的電壓幅值差異,需經(jīng)特殊心電信號處理技術(shù)才能發(fā)現(xiàn)。通過數(shù)字信號處理技術(shù)檢測MTWA對預(yù)防惡性心律失常、避免猝死具有重要意義。
　　本文以TWA檢測算法研究為重點(diǎn),主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)心電信號的預(yù)處理。首先通過簡單整系數(shù)50Hz陷波器、線性相位FIR數(shù)字濾波器、結(jié)合小波分解與重構(gòu)理論和改進(jìn)的閾值算法去除工頻及其諧波干擾、基線漂移、肌電干擾等心電噪聲;然后使用定位準(zhǔn)確,計(jì)算簡便的二階微分Marr小波,應(yīng)

3、用多孔算法對ECG中QRS波群進(jìn)行標(biāo)定,最后在S波峰后一定范圍內(nèi)搜索極大值得到T波峰,為心電信號的后續(xù)研究打好基礎(chǔ)。
　　(2)TWA檢測算法研究。首先,我們采用改進(jìn)T波窗口法,選取連續(xù)的128個(gè)T波段,以T波波峰對齊,對每個(gè)T波同步7點(diǎn)采樣,構(gòu)成T波矩陣和T波采樣點(diǎn)序列。其次,采用譜分析法檢測TWA。通過快速傅立葉變換,將T波交替幅值變化轉(zhuǎn)化成功率譜,疊加平均后計(jì)算TWA平均幅值Vtwa,作為檢測標(biāo)準(zhǔn)。最后,采用散點(diǎn)圖法檢測TW

4、A。對T波采樣點(diǎn)序列一次差分后作出T波交替散點(diǎn)圖,分析散點(diǎn)圖外部形態(tài)與T波交替的關(guān)系,研究出有效的“橫向搜索法”對散點(diǎn)圖進(jìn)行邊緣提取,進(jìn)而在散點(diǎn)圖“邊緣”上定義短軸、長軸和短長軸之比三個(gè)定量參數(shù),并將短長軸之比作為定量檢測指標(biāo)Axial_ratio,找出合適閾值判斷T波交替的存在與否。
　　(3)仿真分析。通過人工合成已知心電參數(shù)的模擬TWA心電信號,對不同T波形態(tài)、T波交替幅值和信噪比的心電信號進(jìn)行算法仿真分析,得出不同情況下算

5、法的靈敏度,準(zhǔn)確性,特異性和預(yù)測度等,客觀評估檢測算法的整體性能。另外,通過對權(quán)威數(shù)據(jù)庫臨床數(shù)據(jù)的仿真實(shí)驗(yàn),對兩種方法的檢測結(jié)果進(jìn)行分析,驗(yàn)證本文散點(diǎn)圖法檢測TWA的可行性和有效性。
　　總體來看,散點(diǎn)圖法不僅直觀而且計(jì)算簡單,由于是差值作圖,抗干擾性較強(qiáng),對信號沒有高質(zhì)量要求,不僅可以測得相鄰T波交替幅值,而且包含時(shí)域信息,是一種新的可行的檢測方法。但是國內(nèi)外關(guān)于散點(diǎn)圖法檢測TWA的研究比較少,需要更多的數(shù)據(jù)分析來完善算法,其應(yīng)