心率变异性分析方法与比较研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的及意义

心血管疾病是全球的头号死因，据世界卫生组织统计，每年死于心血管疾病的人数多于任何其他死因。目前，我国心脑血管疾病患者已经超过2.7亿人，而且每年死于心脑血管疾病的人数占我国每年总死亡人数的51%，有将近300万人死于心脑血管疾病。心血管疾病是威胁人类疾病的主要疾病，而心电信号是诊断心血管疾病的主要依据。

心电信号是人们认识最早、研究最早的人体生理电信号之一。心电信号比其他生物电信号更易于检测，并且具有较为直观的规律性。近年来，随着信号处理技术的不断发展，心率变异性（heart rate variability，hrv）作为检测自主神经张力及二者平衡变化的一项无创技术，已经成为继心室晚电位、高频电位等心电微电势分析之后的又一研究热点。

心率变异性是指逐次窦性心搏间心动周期的微小变异，是判断自主神经功能的一组常用定量指标。心率变异性是通过测定正常心搏间期变化的大小及快慢，来反映窦房结自律性受自主神经调节的作用。因为心率并不是绝对规则的，两次心搏之间会有微小的差别，通过测量连续正常心搏间期之间的差别就可以了解心率变异性。hrv是通过测量连续正常的qrs波群同期之间的变化，即连续r-r间期的变化，从而反映心率的变化。由于反映窦性心率的心率周期其实是p-p间期，因此，实际上hrv应测量的是连续出现的p-p间期的变化，但是因为p波没有r波尖锐，目前p-p间期难以准确测量，并且在一般情况下，p-p间期与r-r间期相等。因此，实际分析时就以r-r间期代替p-p间期。可见hrv反映的心率变化与通常所用的以时间为单位的平均心率不同，它的大小并不反映心率的快慢。

2. 研究的基本内容与方案

本课题拟实现一个心率变异性分析与比较研究系统。系统中包含有若干不同的心率变异性的分析方法，采集到的人体心率信号被导入到系统中，得到每种方法对应的分析与比较结果，并通过人机交互界面将数据情况展示出来。心率变异性分析方法主要分为线性分析方法和非线性分析方法，线性分析方法又可分为时域分析方法和频域分析方法，非线性分析方法可分为散点图分析方法、分形维数分析方法和多尺度熵分析方法等。系统的设计任务主要分为三个部分，第一部分是从国际上的主流心电数据库中得到所需心率信号，第二部分是对心率信号进行处理、分析与比较，第三部分是设计并实现一个心率变异性分析方法与比较研究系统，将分析比较的结果显示在系统界面上。具体拟采用的技术方案及措施如下。

第一部分是从美国国家卫生研究院（nih）的physiobank数据库中提取自己需要的心率信号，主要从心电数据库（ecg database）和r-r间期数据库（interbeat(rr) interval database）提取r-r间期数据。一组信号是充血性心力衰竭的病人的信号，另一组是正常的人的信号。

第二部分是对采集到的信号利用matlab软件进行分析。分析方法分为三种，分别是时域分析方法、频域分析方法以及散点图分析方法。分析方法框图如下图所示，时域分析方法是指采用统计学的方法来分析一段时期内相邻r-r间期的变异性，得出时域统计指标。频域分析方法则是对心率信号做快速傅里叶变换得到频谱图，观察其高频和低频区域。散点图分析方法则是连续记录一定时间的心电信号，由心电信号得到对应的r-r间期，采用坐标的形式显示前后两个r-r间期的变化特征。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，学习毕业设计研究内容所需理论的基础。确定毕业设计方案，完成开题报告。

第4－5周：掌握心率变异性相关理论基础，完成英文资料的翻译，熟悉开发环境。

第6－9周：完成整个系统的设计。

第10－12周：实现系统的整体功能。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张荣.心率变异性研究进展[j].心血管病学进展，1993，14(6).

[2] sucharita s，bantwal g，idiculla j，et al. autonomic nervous system function in type 2 diabetes using conventional clinical autonomic tests，heart rate and blood pressure variability measures[j]. indian j endocrinol metab，2011，15(3).

[3] karmakar ck， khandoker ah，voss a，et al. sensitivity of temporal heart rate variability in poincare plot to changes in parasympathetic nervous system activity[j]. biomed eng online，2011, 10.

[4] wolf mm，varigos ga，hunt d.sinus arrhythmia in acute myocardial infarction[j].medical journal，1978，2.