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基于盲信号分离的房颤信号提取方法的研究

作　者: 陈国豪
导　师: 林土胜
学　校: 华南理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 房颤盲分离独立成分分析二阶盲辨识心电
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 22次
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内容摘要

心房颤动(房颤)是指心房肌纤维出现每分钟250次到500次的不协调、不规则乱颤,是最常见的心律失常疾病之一。目前由于难以有效地跟踪房颤的状态变化和治疗效果,致使房颤的诊断准确率较低,治疗的效率和效果也都不高。采集体表心电图(Electrocardiogram,ECG)是获取患者心脏状态信息最重要的方式之一。房颤患者的ECG主要表现为正常的窦性P波被紊乱的f波(即房颤信号)取代。f波的幅度、频谱和峰度等特征量可以从不同角度与程度上反映房颤的生理特征和机制,因此从ECG中提取f波成为房颤的计算机辅助诊疗中至关重要的一步。根据适用范围的不同,房颤信号的提取方法可分为多导联提取和单导联提取两类,适用于不同的临床情况。本文尝试将现代信号处理技术应用于房颤信号的提取中,希望能够提出综合性能更好的新的提取方法。本文主要的研究内容如下。提出一种可从多导联ECG中提取房颤信号的方法。该方法基于盲信号分离技术,将提取过程分为两步处理,分别采用独立成分分析和二阶盲辨识算法,不仅具有其它多导联提取方法的优点,而且提取出来的房颤信号中包含的高斯噪声成分更少。提出一种可从单导联ECG中提取房颤信号的方法。该方法基于独立成分分析和心搏相关性,对心室波的去除更加彻底,更重要的是它消除了其它单导联提取方法的固有缺陷,即易受伪迹和异位心搏的影响。通过实验检验这两种方法的可行性和有效性,并且与其它方法的提取效果进行对比,证明这两种方法的效果更优。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题研究的背景和意义  10-11
  1.2 房颤信号提取方法的研究进展  11-12
  1.3 盲信号分离技术的发展  12-13
  1.4 本课题的主要研究内容和本文的结构  13-15
第二章心脏电生理基础知识  15-23
  2.1 心电传导系统  15-17
    2.1.1 心电传导系统的结构  15
    2.1.2 心电传导系统的特性  15-16
    2.1.3 心电波形产生的原理  16-17
  2.2 心电图基础知识  17-19
    2.2.1 心脏电活动与心电波各波段的关系  17-18
    2.2.2 心电图的导联系统  18-19
  2.3 房颤的形成及房颤信号的特征特征  19-22
    2.3.1 房颤的形成  19-21
    2.3.2 房颤信号的特征  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章盲信号分离基础知识  23-39
  3.1 盲信号分离  23
  3.2 独立成分分析的相关基础知识  23-30
    3.2.1 概率论知识  24
    3.2.2 数理统计知识  24-27
    3.2.3 信息论知识  27-30
  3.3 独立成分分析的独立性度量  30-32
    3.3.1 非高斯性极大  31
    3.3.2 互信息最小  31-32
    3.3.3 非线性不相关  32
  3.4 基于信息论的独立成分分析算法  32-37
    3.4.1 信息极大化算法  33-34
    3.4.2 互信息最小化算法  34
    3.4.3 最大似然算法  34
    3.4.4 固定点算法  34-37
  3.5 二阶盲辨识  37
  3.6 预处理  37-38
  3.7 本章小结  38-39
第四章从多导心电信号中提取房颤信号的方法  39-58
  4.1 基于独立成分分析的房颤信号提取方法  39-40
  4.2 基于盲信号分离的房颤信号提取方法  40-44
    4.2.1 第一步：独立成分分析  42
    4.2.2 第二步：二阶盲辨识  42-44
  4.3 提取效果的衡量指标说明  44-46
    4.3.1 峰度  44
    4.3.2 相关系数  44-45
    4.3.3 功率谱密度  45-46
  4.4 实验数据说明  46-48
    4.4.1 PTB 诊断心电数据库  47
    4.4.2 仿真房颤信号  47-48
  4.5 实验  48-57
    4.5.1 仿真房颤信号提取实验  48-53
    4.5.2 真实房颤信号提取实验  53-57
  4.6 本章小结  57-58
第五章从单导心电信号中提取房颤信号的方法  58-72
  5.1 ABS 法的原理与流程  58-60
  5.2 ICA-TS 法的原理和流程  60-66
    5.2.1 ICA-TS 法的相关心搏选取规则  60-64
    5.2.2 ICA-TS 法的QRST 波去除规则  64-66
    5.2.3 ICA-TS 法的流程  66
  5.3 实验  66-71
    5.3.1 仿真房颤信号提取实验  66-69
    5.3.2 真实房颤信号提取实验  69-71
  5.4 本章小结  71-72
总结与展望  72-74
参考文献  74-79
攻读硕士学位期间取得的研究成果  79-80
致谢  80-81
答辩委员会对论文的评定意见  81

基于盲信号分离的房颤信号提取方法的研究

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