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基于小波分析的心律失常诊断方法研究

作　者: 李华楠
导　师: 刘光达
学　校: 吉林大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: ECG 诊断小波变换阈值法参数提取
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

心电图特别是动态心电图监测的时间长,数据量大,医生无法逐个检查心电波形。为了将医务人员从繁重、枯燥的海量心电数据处理中解放出来,避免医务人员由于环境及疲劳造成的对有效数据遗漏或误诊,心电图自动诊断技术应运而生。在目前的心电数据分析中,只有少量的是由计算机自动分析完成的。在美国,每年约有800万例应用计算机自动分析,占10%;日本每年约有100万例,占5%;我国目前应用更少。心电诊断类产品,包括美国通用电气医疗公司、西门子医疗公司,和国内领先的迈瑞公司等,它们提供的心电监护仪器,主要功能是心电信号和常用参数的显示、数据回放、波形异常报警,以及显示ST段趋势图等。在医院采用的多是心电图检查和监护用,仅仅是用于医生观察心电图是否正常。计算机自动分析在临床分析技术中所占比例小的重要原因在于波形的测量与识别的困难和由此所造成的诊断错误。本文就是在这样的背景下产生的。论文在广泛查阅相关文献资料的基础上,对七种常见的心律失常的心电信号的特点进行研究,提出了通过计算机诊断心律失常的一种方法。为了对心律失常进行研究,本文先对心电信号的三种主要噪声进行了分析,利用小波分解重构和阈值法对心电信号预处理,以提高信噪比,然后提取了QRS波周期等特征参数,作为分析的基础,通过检测各特征参数的变化实现心率变异性的检测和常见心律失常的诊断。测试部分,本文先对MIT-BIH心律失常数据库中的所有记录进行了诊断,和专家给出的注释达到了较好的一致性;然后对部分实际的心律失常心电图进行了诊断,对比于医生给出的诊断结果,得到了较高的可靠性。最后,本论文提出了其后续设计和研究的一些建议。

全文目录

提要  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 心电图自动诊断研究概述  7-10
    1.1.1 在临床医疗上的作用  7
    1.1.2 在医学教学上的作用  7-8
    1.1.3 心电图自动分析与诊断研究的发展、现状  8-9
    1.1.4 心电图自动分析与诊断存在的问题  9-10
  1.2 本文研究内容及主要工作  10
  1.3 仿真工具介绍  10-11
    1.3.1 仿真工具和采用的心电信号波形说明  10-11
    1.3.2 数据来源  11
  1.4 本章小结  11-12
第二章心电图的基本特征  12-17
  2.1 心电信号的形成  12-13
  2.2 心电信号的特点  13-15
  2.3 心电图的临床应用价值  15-16
  2.4 本章小结  16-17
第三章心电信号的预处理  17-39
  3.1 心电信号的噪声来源  17-18
  3.2 小波变换的基本原理  18-23
    3.2.1 连续小波变换  18-20
    3.2.2 二进制小波变换  20-21
    3.2.3 多分辨率分析  21
    3.2.4 小波分解与重建算法  21-23
  3.3 基于小波变换的数字滤波器设计概述  23-25
    3.3.1 小波变换滤波算法分析  23-24
    3.3.2 小波消噪算法实现  24-25
  3.4 基线漂移的消除  25-28
    3.4.1 基线漂移去除方法  25-28
    3.4.2 算法实现及仿真  28
  3.5 滤除工频干扰  28-31
    3.5.1 工频干扰的滤除方法  28-30
    3.5.2 算法实现及仿真  30-31
  3.6 滤除肌电干扰  31-36
    3.6.1 信号的阈值去噪  32
    3.6.2 阈值的选取  32-34
    3.6.3 小波阈值去噪法MATLAB仿真分析  34-36
  3.7 分析与讨论  36-38
  3.8 本章小结  38-39
第四章心电波形检测与特征参数提取  39-49
  4.1 基于小波变换的波形检测算法  39
  4.2 心电信号检测算法分析  39-41
  4.3 心电波形的检测方法  41-45
    4.3.1 R波的检测  41-42
    4.3.2 Q波检测  42-43
    4.3.3 S波检测  43-44
    4.3.4 T波定位  44
    4.3.5 P波定位  44-45
  4.4 特征参数的提取  45-47
    4.4.1 QRS波宽度和幅度的提取  45
    4.4.2 等位电平的提取  45-46
    4.4.3 Q-T间期特征参数的提取  46
    4.4.4 S-T段特征参数的提取  46-47
  4.5 算法仿真研究  47-48
  4.6 本章小结  48-49
第五章心率变异性分析及心律失常诊断方法研究  49-63
  5.1 心率变异性（HRV）分析  49-51
    5.1.1 HRV信号的定义方法  49
    5.1.2 HRV线性分析  49-50
    5.1.3 HRV的MATLAB仿真分析  50-51
  5.2 心律失常的分析  51-53
    5.2.1 心律失常的分类  51-52
    5.2.2 持续性心律失常的判断流程  52-53
    5.2.3 判断阈值的选取  53
  5.3 常见心律失常的诊断  53-58
    5.3.1 室上性心律失常  53-55
    5.3.2 室性心律失常  55-57
    5.3.3 房室阻滞和心室内阻滞  57-58
    5.3.4 待定波  58
  5.4 MATLAB仿真结果分析  58-61
  5.5 临床研究  61-62
  5.6 本章小结  62-63
第六章总结与展望  63-65
  6.1 总结  63-64
  6.2 展望  64-65
参考文献  65-67
摘要  67-69
Abstract  69-72
致谢  72

基于小波分析的心律失常诊断方法研究

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