王恒迪[1]2003年在《非线性动力学在房颤研究中的应用》文中进行了进一步梳理房颤是最常见的心律紊乱，其患病率随着人群年龄的增长而升高。利用计算机自动分析心电图，诊断房颤具有重要的意义。论文提出了一种去除背景干扰和背景网格，保留有用的心电图信号的图像二值化算法。首先将数据库中的索引图格式图像转化为RGB格式图像，然后在R页面（数组）、G页面（数组）和B页面（数组）分别剔除相应干扰，最后将叁个页面（数组）的信号再作“或”处理，得到所需的心电图。文中还设计了一种对以图像形式保存的信号进行采样的算法，提取最符合原始数据的信息；并采用MatLAB的Sptool工具箱设计了滤除高频干扰的滤波器和滤除基线漂移的滤波器，能够有效地滤除高频干扰和低频的基线漂移干扰。作者将分形维数分析方法引入房颤心电图的分析中，计算了多例房颤和正常心电图的分形维数。结果表明二者存在差异，但个体之间存在交集。R波的检测在心电图的自动分析中占有举足轻重的地位。论文提出了一种利用前后幅度差值、波形宽度和R-R间期叁种因素综合判断的R波检测算法。经试验，房颤心电图R波检测的正确率最低为97.7%，最高为100%，平均为99.5%，正常心电图正确率最低为99.7%，最高为100%，平均为99.9%。该算法具有较强的抗干扰能力和较高的准确率。论文最后介绍了R-R间期散点图的概念，并利用MatLAB程序绘制了11幅房颤心电图的散点图和13幅正常心电图的散点图，结果表明二者的形态具有较大的差异：房颤病例的散点图可呈现短棒状、扇状和复杂状，阵发性房颤与持续性房颤的散点图差别较大。正常心电图的散点图，大部分呈现为彗星状，也有一部分呈现为鱼雷状，少部分呈现宽腰状。论文还计算了散点图的长短轴比值，认为房颤与正常散点图的比值存在较大差异，该参数可以作为判断房颤的一项重要指标。
孙奇[2]2008年在《计算机仿真技术在增龄相关性心房颤动电生理机制研究中的应用》文中指出第一部分犬左心房心肌细胞动作电位离子通道模型的建立背景:心房颤动(房颤)是临床上最常见的持续性心律失常,我们对其发生的机制并不清楚。计算机仿真已经成为从细胞水平上探讨和揭示心律失常机制不可替代的一种方法和手段。已有学者利用计算机仿真技术探讨了房颤发生和维持的机制,并丰富了我们对房颤机制的理解。但作为仿真研究的基础,现有的心房肌细胞动作电位离子通道模型并不完善。目的:在现有犬心房肌细胞模型的基础上,结合犬左心房心肌细胞的膜片钳数据,构建犬左心房心肌细胞动作电位的离子通道模型。方法:取10只成年杂种犬(1-4岁),麻醉开胸后,剪切左心耳,酶解法获得单个心房肌细胞,通过全细胞膜片钳的电流钳技术记录单个心房肌细胞的动作电位。在以往报道的Ramirez-Nattel-Courtemanche犬心房肌细胞模型(RNC模型)的基础上,根据相关文献报道的膜片钳数据,以非线性微分方程对主要离子流(I_(CaL),I_(Kl),I_(Kr),I_(Ks),I_(to)和I_(Kur))进行重新仿真。然后将仿真的离子流与RNC模型相结合,以构建犬左心房心肌细胞的计算机仿真模型。最后将模型仿真的动作电位与实验记录到的动作电位相对比,并检测其频率依赖性。结果:单个左心房心肌细胞的平均静息电位为-74.2±1.1mV,超射值为45.8±3.0mV,APD_(90)为167.3±3.1ms(14个细胞,来自10只犬)。根据犬左心房心肌细胞的膜片钳数据重新仿真的I_(kl),I_(Kur),I_(kr)与RNC模型有较大差别。新建细胞模型动作电位的静息电位较原模型高(-74.3mV vs-84mV),动作电位时程短于原模型(APD_(90) 166.5ms vs 172ms),超射值与原模型相类似,符合犬左心房心肌细胞动作电位的特点。细胞模型的动作电位形态也与我们记录到的单细胞动作电位基本一致,并具有较好的频率依赖性。结论:我们根据犬左心房心肌细胞膜片钳数据构建的细胞模型较现有模型更符合犬左心房细胞的电生理特性,为进一步仿真研究心房颤动的机制打下了良好的基础。第二部分犬心房的增龄性改变背景:心房颤动(房颤)是最常见的心律失常之一,尤其多见于老年人群,房颤的发生与年龄密切相关。多项流行病学研究也已经证实,年龄本身就是房颤的独立危险因素。增龄所导致的心房组织自身的病理变化,如心肌电生理特性的增龄性变化,与衰老有关的心房纤维化、脂肪浸润等退行性改变,炎症、坏死等病理改变均可能是导致房颤的病理基础。虽然近年来,一些学者已经初步探讨了增龄对心房结构和电生理特性的影响,并取得了一些成果,但仍有很多问题等待我们去解答。目的:研究增龄对犬心房离子通道、缝隙连接蛋白以及病理学的重构作用,以探讨年龄相关性房颤的发病机制。方法:将8只成年(1-4岁)及5只老年(＞8岁)杂种犬分为成年组与老年组。分离左右心房心肌细胞后,采用全细胞膜片钳技术,记录L型钙通道电流(I_(CaL))和瞬时外向钾电流(I_(to))。然后分别取两组犬的左、右心耳组织,用免疫荧光共聚焦显微镜观察缝隙连接蛋白40(Cx40)和缝隙连接蛋白43(Cx43)的表达和分布。最后,通过对组织切片的病理染色(H.E染色和Masson's染色),观察两组犬心房组织的脂肪浸润、纤维增生和炎症细胞浸润的情况。结果:全细胞膜片钳结果显示,增龄减少了老年犬心房心肌细胞的I_(CaL),这种改变在左心房更为显着。各组细胞间I_(CaL)的动力学参数并未发现显着差异。增龄增加了右心房心肌细胞的I_(to),但对左心房心肌细胞的I_(to)却无明显影响。通过激光共聚焦显微镜,我们观察到Cx40和Cx43的表达和分布在两组犬的左、右心房肌之间无显着性差异。病理学检查显示,老年犬的心房组织存在明显的脂肪浸润以及纤维组织增生,而这些现象在成年犬的心房组织中并不明显。两组犬心房组织中均未发现明显的炎症细胞浸润。结论:我们的研究结果显示增龄引起了I_(caL)和I_(to)离子通道的重构,而且这种重构作用在左右心房并不一致。增龄并未对Cx40和Cx43的表达和分布产生影响。老年犬的心房组织中出现了明显的脂肪浸润和纤维增生。这些与增龄相关的电生理和结构的改变可能是老年患者容易发生房颤的潜在机制。第叁部分增龄性电重构对犬心房肌电生理特性的影响:一项仿真研究背景:增龄是房颤的独立危险因素。既往的研究已经证明,增龄可以引起心房肌细胞离子通道的重构、动作电位形态的改变、缝隙连接蛋白的再分布以及纤维增生、脂肪浸润等病理改变。在体的宏观标测研究也已证明增龄可以引起心房传导速度减小、碎裂电位区域增多等改变。面对如此众多的与房颤相关的病理改变,究竟那一种因素是致房颤的“罪犯机制”?我们应该重点针对哪一种因素进行干预以减少房颤的发生?常规的实验手段很难回答上述问题。而利用计算机仿真技术可以逐一分析比较各种因素所导致的宏观改变,从而寻找增龄相关性房颤的主要病理机制。目的:在我们实验数据的基础上,利用计算机仿真技术探讨增龄性电重构对犬左心房心肌细胞电生理特性的影响。方法:首先在我们构建的正常犬左心房心肌细胞模型的基础上,根据膜片钳实验数据,构建老年犬左心房心肌细胞模型。而后分别在成年犬与老年犬细胞模型上测量动作电位整复曲线(APDR)的斜率,并进行比较。在一维传导模型的仿真研究中,我们分别将20个成年犬及老年犬左心房的心肌细胞模型连接在一起,测量其传导速度以及传导的整复特性。结果:与正常细胞模型相比,老年犬左心房心肌细胞模型的动作电位时程明显缩短,平台期的高度也明显下降,动作电位的频率适应性明显降低,而静息电位以及超射值的变化并不明显,细胞的除极速度也未发现明显改变。老年犬左心房细胞模型APDR曲线的斜率明显小于正常犬(0.42 vs 0.16)。在正常情况下,两组的传导速度无明显差异,但当刺激周长逐渐缩短时,老年犬的一维模型先出现了传导缓慢,其发生传导缓慢的时间窗明显长于正常犬。传导的整复特性在两组间无显着差异。结论:我们的仿真研究显示增龄性离子通道重构导致了心肌细胞频率适应性的下降,动作电位整复曲线斜率的减小以及缓慢传导时间窗的增加。但对正常情况下的传导速度以及传导的整复性影响不大。上述这些电生理特性的改变可能是老年相关性房颤的潜在机制之一。
白宝丹[3]2012年在《基于递归复杂网络的房颤预测分析方法研究》文中指出心房颤动(Atrial fibrillation--AF,简称房颤)是临床最常见的一种房性心率失常,不仅影响患者的生活质量,严重的会引起脑卒中、心力衰竭等恶性疾病。在通常人群中房颤的发病率为0.4%到1%,在60岁以上人群中发病率升至5%-10%,严重威胁着人类尤其是老年人的健康和生命。临床研究表明,房颤是心房外科手术后的共同并发症,在接受冠状动脉搭桥手术的患者中发生率为11%-40%；而在瓣膜手术患者中的发生率高达50%；房颤导管射频消融手术后也有40%的复发率。如果能在房颤开始前预测到房颤的发生及其严重程度就非常重要,一来可以阻止阵发性房颤患者的电生理重构,降低发生慢性房颤的危险；再者可以对心房外科手术后患者进行有效的术后监测,在预测到房颤发生时能够及时有效地采取措施,防止血栓栓塞和其它并发症。因此,房颤的预测具有十分重要的研究意义和临床价值。作为医疗界治疗难题之一,房颤一直受到国内外学者的广泛重视,目前房颤研究的两个主要方面,即房颤电生理和房颤识别,均是在房颤发生之后才进行分析的,很少有文献提到房颤的预测,也很少有这方面的数据。基于此,本论文希望通过动物实验,获取不同程度房颤发生之前心房的窦性电信号,围绕心房动力系统的递归特性,首先用定量递归分析方法证明房颤的可提前预测性；然后采用递归复杂网络时间序列分析方法,得到了较传统定量递归分析方法更好的房颤预测性能；最后,采用粒度信息表示法在保持房颤预测精度的同时降低了特征提取的计算复杂度。论文的研究内容主要集中在以下几个方面：1、针对传统的房颤研究方法只能检测房颤发生后是否终止,不能提前预测房颤发生的不足,提出基于房颤发生前心房窦性电信号的房颤预测方法,为房颤研究提供了一个新的思路。1)文中设计了动物实验,获取了叁个动物模型中不同房颤程度发生前的窦性信号。2)采用线性冗余和广义冗余作为统计量,随机相位化傅里叶变换方法产生替代数据,利用sigma检测方法,证明了实验信号具有非线性性质。3)采用定量递归分析方法分析了心房电信号的动力学递归特性,发现心房动力系统从窦性转向房颤过程中,定量递归参数的数值显示渐变性,获得了80.18%、89.98%和86.62%的预测敏感性、特异性和准确率,证明了房颤的可预测性。2、针对传统定量递归分析方法只是基于点、线量化递归图来提取系统递归特征的不足,提出从网络的角度去量化递归图参数、获取动力系统空间递归特性的方法,大大提高了房颤预测性能。1)首先构建了心房电信号的递归复杂网络,提取网络的度分布、集群系数等常规参数。同时根据不同健康状况的心房动力系统的模体分布出现很大差异的特点,定义了四阶群集系数和模体熵等新参数,从而较大改善了预测精度。提出的模体熵值随着心房动力系统状态的变化呈现显着差异,可作为一个量化心房健康状况的新指标。2)用递归复杂网络模体分析的方法,对比分析了logistic映射系统在其混沌区域内的复杂混沌动力学行为和心房动力系统,发现心房系统具有logistic参数取4时类似的复杂混沌状态,从而从已知特性的动力系统去解释心房动力系统的复杂行为。3、对于心房递归复杂网络特有的结构,常用的复杂网络参数只能捕捉到局部结构,缺少可以从全局反应心房动力系统不同健康状态的参数。因此,本论文研究了能全面刻画递归复杂网络拓扑结构的邻接矩阵的特征谱,分析了心房动力系统在不同健康状况下的网络谱密度及其二阶矩、叁阶矩和五阶矩。实验结果表明,基于邻接矩阵特征谱的房颤预测准确率高于常规复杂网络参数。4、针对传统递归矩阵谱分析方法单阈值的缺陷,提出基于多阈值谱分析的房颤预测方法。多阈值谱方法能最大限度地提取心房电信号复杂网络的全局结构,避免因选取阈值单一性而导致的递归特性丢失。论文中还采用了基于最大相关性最小冗余性的特征选择方法,提取最优谱特征集合,获得了高达99.8%的房颤预测准确率。5、针对高维心房电信号的计算复杂性,提出了基于粒度计算的房颤预测方法。基于粒度信息表示将高维的心外膜信号,通过粒子群优化算法映射至基于粒度的低维表示,然后提取复杂网络参数进行房颤预测。实验结果表明,基于粒度计算的房颤预测方法能在不降低预测准确率的同时降低了信号特征提取过程中的算法复杂度。
姚娟[4]2012年在《新疆成年人心房颤动的流行现况及KCNE1基因多态性与新疆维吾尔族、汉族心房颤动的关联研究》文中提出目的：心房颤动（atrial fibrillation，AF，房颤）一种严重危害健康的心律失常。本研究的目的在于了解新疆地区成年人心房颤动（AF）的流行病学现况及相关危险因素，探讨KCNE1基因多态性在新疆维吾尔族和汉族健康人群中的分布特征以及与新疆维吾尔族和汉族心房颤动的相关性，为房颤的防治提供科学依据。方法：应用四阶段整群随机抽样法，在全疆23个市、7个地区、5个自治州抽取年龄在35岁以上样本，男女均衡。统计不同民族组、不同年龄组、不同性别组人群的房颤患病率，并对房颤相关危险因素进行分析。入选新疆地区健康人群815例，其中维吾尔族409例，汉族406例，采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性（PCR-RFLP）对KCNE1基因rs1892593（SNP1）、rs1805127（SNP2）多态性进行分析，并与不同人群分型结果进行比较。采用以医院为基础的病例对照研究，入选303例经心电图诊断的维吾尔族房颤患者、328例无房颤维吾尔族患者和307例汉族房颤患者、330例无房颤汉族患者，采用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性（PCR-RFLP）对KCNE1基因rs1892593（SNP1）、rs1805127（SNP2）多态性进行分析。结果：（1）共抽取35岁以上城市及农村游牧居民14618人，房颤患病率为0.40%，标准化率为0.35%，其中汉族为0.31%，维吾尔族为0.25%，哈萨克族为0.59%。男性患病率高于女性（0.53%比0.28%，P＜0.05）。随年龄的增加房颤患病率逐渐增加，75岁以上组最高（3.51%），显着高于其他年龄段（P＜0.01）。病因分类中房颤病人中瓣膜型、非瓣膜型及孤立性房颤所占比例分别31%、36.2%和32.8%；持续时间分类中阵发性和永久性房颤所占的比例分别是19%、81%。房颤患者脑卒中的患病率显着高于非房颤人群（15.5%，3.7%，P＜0.01）。房颤患者服用抗心律失常药物总治疗率51.7%，最多服用的药物是β受体阻滞剂，占22.4%，其次是洋地黄，占20.7%，服用最少的是胺碘酮，占8.6%。房颤患者服用抗血栓栓塞药物的总治疗率29.3%，使用的药物主要为阿司匹林抗血小板治疗，治疗率25.9%，只有8.6%的房颤病人经常服用，华法林服药率很低，超过96.6%的人从不服用。多因素Logistic回归分析结果显示，年龄、瓣膜病、心力衰竭与房颤患病率的OR值分别为1.09、1.90、10.65。（2）KCNE1基因rs1892593（SNP1），AA、AG和GG叁种基因型的分布频率在维吾尔族组分别为25%、49%和26%，汉族组分别为36%、47%和17%；A和G两种等位基因的分布频率在维吾尔族组分别50%和50%，汉族组分别为59%和41%。两组基因型和等位基因频率分布均有明显差异（P均＜0.01）；KCNE1基因rs1805127（SNP2）A A、AG和GG叁种基因型的分布频率在维吾尔族组分别为13%、46%和41%，汉族组分别为21%、45%和34%；A和G两种等位基因的分布频率在维吾尔族分别36%和64%，汉族组分别为44%和56%，两组基因型和等位基因频率分布均有明显差异（P均＜0.01）。对于rs1892593（SNP1），新疆维吾尔族人与欧洲白人、北京汉族人、日本人及非洲尤鲁巴人比较，基因型及等位基因频率分布均有明显差异（P均＜0.05）；新疆汉族人与欧洲白人、非洲尤鲁巴人在基因型及等位基因频率分布有明显差异（P均＜0.01），与北京汉族人、日本人基因型及等位基因频率分布无统计学差异。对于rs1805127（SNP2），新疆维吾尔族人与欧洲白人、北京汉族人、日本人比较，基因型及等位基因频率分布无明显差异，与非洲尤鲁巴人基因型及等位基因频率分布有统计学差异（P均＜0.01）；新疆汉族人与日本人、非洲尤鲁巴人在基因型及等位基因频率分布有明显差异（P均＜0.05），与欧洲白人在基因型频率分布有明显差异（P＜0.05），等位基因频率分布无差异，与北京汉族人基因型及等位基因频率分布无明显差异。（3）KCNE1基因SNP2基因型和等位基因频率分布在维吾尔族房颤组和对照组及汉族房颤组和对照组均有差异，且差异有统计学意义，（P均＜0.01），G等位基因的频率分布在维吾尔族房颤组和汉族房颤组均明显高于维吾尔族对照组和汉族对照组（P均＜0.01）；KCNE1基因SNP1基因型和等位基因频率分布在维族房颤组和对照组及汉族房颤组和对照组差异无统计学意义。SNP1和SNP2在维吾尔族房颤组和对照组及汉族房颤组和对照组均存在连锁不平衡。SNP1和SNP2在维吾尔族房颤组和对照组中成功构建3个单体型，其中A-G单体型分布频率在房颤组明显高于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.01），A-A单体型在房颤组明显低于对照组（P＜0.01）。SNP1和SNP2在汉族房颤组和对照组中成功构建3个单体型，其中A-G单体型分布频率在房颤组明显高于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.01），A-A、G-A单体型在房颤组明显低于对照组（P均＜0.01）。多因素Logistic回归分析结果显示，维吾尔族左房内径、SNP2基因型AG、GG与房颤发生的OR值分别为1.09、1.80、1.72；汉族左房内径、SNP2基因型AG、GG与房颤发生的OR值分别为1.06、1.66、2.03.结论：（1）新疆地区成年人房颤患病率接近国外有关研究结果，略低于国内的有关研究结果，年龄、性别流行病学特点与国内外文献报道相近，分类特点不同于国内外研究结果。汉族、维吾尔族、哈萨克族房颤患病率无差异。新疆地区成年人房颤的服药率低，药物治疗不容乐观。年龄、瓣膜病、心力衰竭是新疆成年人房颤发生的独立危险因素。（2）新疆维吾尔族健康人KCNE1基因rs1892593和rs1805127多态性的分布不同于新疆汉族健康人。rs1892593基因型及等位基因频率分布新疆维吾尔族人不同于欧洲白人、北京汉族人、日本人及非洲尤鲁巴人；新疆汉族人不同于欧洲白人、非洲尤鲁巴人。rs1805127基因型及等位基因频率分布新疆新疆维吾尔族人不同于非洲尤鲁巴人；新疆汉族人不同于与日本人、非洲尤鲁巴人，新疆汉族人基因型频率分布不同于欧洲白人。（3）KCNE1基因rs1805127多态性和新疆维吾尔族及汉族人群房颤的发生均具有相关性。KCNE1基因A-G单体型可以做为新疆维吾尔及汉族人群房颤的易感标记，而A-A单体型可能为新疆维吾尔族及汉族房颤发生的保护因子，G-A单体型可能为新疆汉族人群房颤发生的保护因子。左房内径、KCNE1基因rs1805127多态性基因型AG、GG是维吾尔族、汉族房颤共同的独立危险因素，可增加两民族房颤发生的风险。
崔兴然[5]2013年在《面向转化医学的非线性信号分析及其应用研究》文中指出重大疾病的预防和治疗是人类面临的共同挑战,许多疾病的防治尚未获得令人满意的结果。近年来,以将现代生物技术与临床医疗全面结合,将基础研究成果通过临床研究转化为临床防治手段为主要内容的“转化医学”已经成为全球备受关注的新领域,其目标是从实证医学中发现的临床问题出发,透过各领域的合作寻求解决方案,开发和应用新的技术,进一步促进药物或治疗方法的研发及制造,甚至疾病或严重并发症的预防,最终提升整体社群健康。基于转化医学的新思维,按照转化医学的研究过程和方式,以提出临床问题或发现临床患者所展现的疾病特征为出发点,发展新的理论和技术路线,然后通过临床试验对新的理论和技术进行验证和评估。因此,研究路线是：面向转化医学,从临床实际问题出发,以非侵入方式获得生理信号定量监测结果,以非线性理论及分析方法(集成经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decoposition, EEMD)和人工神经网络)为出发点,对常见慢性疾病如糖尿病、心血管病、步态老龄化发展能描述人体系统时变特征的动态生物指标,提供传统方法无法获取的信息；对突发性重大疾病或疾病晚期(如脑死亡、恶性肿瘤)及日常身体营养与健康状况发展智能预测分类诊断系统模型,对疾病进行预防、预警、早期诊断、分型、监护等。主要工作如下：(1)针对Ⅱ型糖尿病加速大脑衰老和认知功能下降的临床问题,以研究老年Ⅱ型糖尿病患者高血糖、血糖波动、大脑衰老、认知功能下降等各方面的交互关系为目标,基于集成经验模态分解方法,提出了一种多尺度连续血糖变异度分析算法,从而发展了多尺度连续血糖变异度这一动态生物指标。临床试验结果表明,Ⅱ型糖尿病在多个时间尺度上改变血糖的调节,高频节律的血糖变异度与大脑萎缩、自主神经系统失调、认知功能下降等显着性相关,低频节律的血糖变异度与糖尿病持续时间、记忆力下降、抑郁、睡眠质量下降等显着性相关。传统的血糖变异度分析方法以及Ⅱ型糖尿病监护标志无法得到这些结果。(2)针对心房颤动病人在导管消融除颤手术过程中遭受巨大痛苦但术后复发率较高的临床问题,以预测患者是否适合导管消融手术以提高手术的成功率为目标,首先以非侵入的方式获得体表心电信号,基于主成分分析方法提出了QRST波消减算法,得到房颤信号,然后结合EEMD技术提出了非侵入式心房颤动速率提取算法,从而发展了非侵入式心房颤动周期长度这一动态生物指标。临床试验结果表明,心房颤动速率过快可能导致导致术后病情复发,心房颤动平均周期超过152ms的患者更适合进行导管消融手术。与常用的基于傅里叶变换的主频率分析方法相比,该算法具有自适应和准确度高的优点。(3)针对步伐不稳是导致老年人摔倒的一个重要因素的老龄化问题,以量化评估老年人在不同行走状态下的步伐稳定性以预防摔倒为目标,提出了基于EEMD技术的步伐稳定性量化分析算法,得到了步伐稳定性指数(Step Stability Index, SSI)这一动态生物指标。试验结果表明,有障碍物时老年人的SSI值比正常行走时显着性降低,没有摔倒病史的老年人其SSI值明显高于有摔倒病史的老年人。SSI与医学上常用的步伐和平衡性测量方法有显着相关性,但具有简单,省时,省力,安全,自适应等优点。(4)针对临床上的某些突发性疾病(如头部严重创伤昏迷的病人),恶性肿瘤的早期诊断或者大样本人群的日常营养与保健等,临床上对这些病症的诊断、分型、预测等需要耗费大量的人力物力资源的问题,以建立人工智能生理信号分类与诊断系统模型为目标,基于人工神经网络提出了一套集成人工神经网络智能模型系统。为了解决人工神经网络模型以“黑盒子”的方式进行信息处理的缺陷,应用以敏感性分析方法为主的最优变量选择算法对各输入变量的重要性进行量化评估。该模型成功应用于神经外科加护病房中脑死亡诊断预测,弥漫性大B细胞淋巴瘤类型鉴定和高校大学生与教职工的营养水平与身体健康状况预测评估。
展庆波[6]2012年在《犬类房颤模型中的心脏叁维ECG mapping电信号研究》文中进行了进一步梳理背景——房颤(Atrial fibrillation, AF),被认为有着复杂的起因和维持机制。对于复率后的窦性心律信号,如何评估长时间维持房颤的可能性未见有过报道。论文的目的是通过分析快速犬类房颤模型中阶梯状乙酰胆碱(Acetylcholine, ACh)剂量下的窦性心律电信号,探索研究心房易颤性(诱发出房颤的可能性)的方法。方法和结果——实验建立了8只犬快速房颤模型,在动物的左右心房、左右心房后部及4条肺静脉根部放置了128路电极构成的电标记系统。实验中注入阶梯式浓度的ACh,得到对应不同ACh浓度的窦性心电。通过对犬采集CT断层图片,利用GVF-Snake模型采用基于轮廓线的叁维重建技术建立了动物体的叁维模型,并通过反向距离加权平均和Delaunay叁角剖分的方法实现了模型的参数显示。在右心房表面电极施力(?)bust刺激,记录刺激出的房颤时间和次数,通过房颤总维持时间来表征不同ACh浓度下房颤维持的可能性。并尝试找到可以与房颤维持时间对应的某种窦性心电的参数。根据相同步的概念,提出了心房工作在与窦房结同步的工作模式下的假设,利用相位同步的方法,计算所有导联对窦房结的窦性心电相位差矩阵香农熵(SE),并发现SE对ACh剂量曲线与房颤总时间对ACh曲线相似。我们随后也测试了信号频率及导联数目对SE曲线的影响。结论——我们发现窦性心电相位差矩阵的香农熵SE的升高意味着诱发出的房颤维持长时间的可能性升高。为复律后通过窦性心电判断房颤复发可能性提供了一种方法。
谢元芳[7]2006年在《基于心电数据库的房颤自主神经调控研究》文中认为心房颤动(atrial fibrillation，AF)是临床最常见的心律失常之一，具有很高的致死率和致残率。在未来的五十年里，随着心血管疾病生存率的提高和人口老龄化的发展，AF将成为最流行的心血管疾病之一。 目前AF的治疗策略仍然以复律和心率控制为主。虽然这两种方法对患者的临床症状有所缓解，但是它们既不能降低AF的复发率或其他疾病的并发率，也不能延长寿命，还可能诱发新的心律失常、栓塞、心肌损伤或心功能不全等并发症。射频消融在AF的治愈率上取得了初步的结果，但由于技术较新，成功率较低，尚未被广泛接受。因此更加有效的预防和治疗措施的产生有待于对AF机制的进一步阐明。目前对AF的研究主要侧重于血液动力学方面，而其神经调节机制不甚明了。动物实验和临床研究均已证实，自主神经系统(autonomous nerve system，ANS)与AF的发生和维持有着密切的关系，但是其机制尚未完全阐明。因此研究AF过程中的ANS机制对AF的临床治疗有极其重要的指导意义。 为了研究AF中的自主神经调控机制，本研究由如下四部分组成。首先建立心电信息数据库；其次实现心电信号的预处理和QRS波检测，以有效提取心电信号(electrocardiogram，ECG)的RR间期序列；然后利用心率变异(heart rate variability,HRV)分析方法尤其是复杂度和分形分析方法对房颤的心室率动力学特性及其昼夜节律进行了深入研究以探索其中的自主神经调节机制；最后将数据挖掘引入心电信息处理，对房颤的预后因素进行了初步研究，同时也对心脏疾病的数据挖掘进行了初步尝试。 本文的主要创新之处如下： 1．开发了一个和国际上大型心电信号数据库兼容的可扩展的关系型心电信息数据库。该数据库以“实体-关系”数据模型为中心，总共包括11个实体(表)和113个属性。通过所定义的关系，本数据库提供了方便而有效的对不同数据文件的联合操作，对不同类型数据的存储共享等操作以及新的实体和数据的扩展。 2．本数据库同时包括丰富的临床检测和诊断数据以及1200盘长时间(24小时)的动态心电图信号，容量超过150GB。本数据库覆盖了目前国内外心电数据库中所没有的多项临床检测和诊断信息，具有较丰富的基础心脏疾病类型，具有同一患者多次的检查数据以及死亡患者数据。该数据库的建立为研究心血管疾病的发生、发展、诊断和预后提供了丰富的材料。 3．实现了一个基于心电信号形态的新的QRS复合波检测算法，达到了很好的抗
王刚[8]2008年在《房颤信号处理及其临床应用的研究》文中研究表明房颤是临床最常见的一种心律不齐病症，在通常人群中的发病率为0．4％到1．0％，并且随着人群年龄的增加，其发病率逐渐提高。临床医学表明，房颤是诱发血栓，导致心血管疾病的重要因素。除导致血流动力学改变和生活质量下降外，房颤对人体有严重的致残和致命的威胁。因此，房颤的监护和治疗正逐渐成为当今国际心电生理研究的热点。在临床监护中，用“无损”的方法从房颤病人的体表心电图中得到房颤信号是分析和描述房颤特征十分重要的一个环节，房颤信号的提取起着关键性的作用。在临床治疗中，射频导管消融(radiofrequency catheter ablation，RFCA)治疗房颤的安全性和有效性在过去的10年中得到了验证。然而，相关的治疗仪器市场却被国外品牌(Carto和Ensite)所占据，射频导管消融治疗仪器的开发是国内临床医学界亟待解决的技术难题之一。本论文围绕房颤的监护和治疗研究了以下两个方面的内容：基于盲源分离的房颤信号的提取；RFCA软件系统中图像配准。研究内容分列如下：1在盲源分离的基础上引入基于二阶统计量的盲源提取技术来提取房颤信号。由于盲源分离技术对体表12导联心电数据进行分离将得到12组源信号，必须对分离后的所有12组信号做进一步判断(例如频谱分析法等)才能决定房颤信号，这样不仅计算量大而且提取精度差，不利于临床监护。为了解决这个问题，我们提出一种新的基于二阶统计量的盲源提取算法，可直接提取出房颤信号。理论分析和实验仿真证明了该算法的有效性。2提出一种基于四阶统计量的盲源提取算法来提取房颤信号。房颤病人的体表心电图是房颤波、心室波和其它干扰的混合。心室波的幅度较大，是正峭度的超高斯信号；房颤波的幅度较小，是负峭度的亚高斯信号，但具有绝对值最大的负峭度；其他干扰可以近似为高斯噪声。因此，我们利用信号的四阶统计量提取房颤信号。实验仿真证明了该算法的有效性。与盲源分离算法相比，盲源提取算法只提取一个所需信号，从而更适合临床监护。3研究心脏叁维标测中的配准算法，并介绍了我们与国内医疗仪器厂商合作开发射频导管消融治疗仪器的一些研究进展。在图像配准中，我们引入了基于12个自由度的仿射变换模型和相应的迭代最近点算法来实现配准，并研究了如何把该算法与手术操作结合起来。结合OpenGL，我们用Visual C++6．0软件实现了该配准方法。仿真结果验证了该算法的有效性。
母远慧[9]2015年在《心律失常ECG信号的多尺度时频特征提取与分析研究》文中进行了进一步梳理心律失常是心血管疾病中较重要的一类疾病,是由于心脏活动的起源或传导障碍导致的心脏搏动频率或节律异常,它可能突然发作导致猝死,也会因为持续性累积而致心脏衰竭。心电信号是心脏活动时心肌激动产生的生物电信号,是分析心脏兴奋的产生、传导和恢复过程的重要客观指标。心率变异性(Heart Rate Variability,HRV)是指逐次心跳RR间期的微小涨落,蕴含了有关心血管系统神经和体液调节的大量信息,其复杂性能够反映心脏的生理功能和健康状态。通过分析ECG的HRV信息从而自动识别、区分不同类型的心律失常,对临床诊断和远程监控技术都是至关重要的。HRV信号的常用分析方法主要包括时域、频域以及非线性方法等。其中,非线性分析方法被普遍认为更有助于揭示人体心脏动力系统的本质特征。本文对体表心电信号进行预处理之后从中提取出心率变异性信号,并从多尺度熵、散点图、符号动力学等不同方面进行特征提取与分析。首先根据发生心律失常时心电信号不同频率层次信息量的变化提出了多尺度Renyi熵算法,并以房颤为例进行特征提取与分析,进行阵发性房颤的分类结果可以达到92%以上。本文还提出了改进的基于散点图的区域熵算法,可以反映出疾病发生时心电信号的非线性特征及复杂性变化,进行阵发性房颤的识别分类的准确率均可以达到90%以上。此外,本文提出一种基于散点图的符号序列熵算法,通过划分散点图平面对散点位置进行编码反映RR间隔序列的不同变化模式,并对不同心律失常类型的信号和正常窦性信号进行分类验证了该算法的有效性。拓展了符号动力学在心电分析中的应用方式。
刘毅[10]2012年在《叁甲基芹菜素阻断多种心脏钾通道与增加迟钠电流的作用研究》文中研究指明第一部分叁甲基芹菜素对多种心脏钾离子通道的阻断作用背景和目的：天然黄酮和多甲氧基黄酮被报道具有心血管保护作用,而这类化合物对心脏离子通道的潜在影响少有报道。我们使用膜片钳技术,在全细胞模式下研究槲皮素,芹菜素与其甲基化衍生物3,7,3’,4’-四甲基槲皮素,3,5,7,3’,4’-五甲基槲皮素,7,4’-二甲基芹菜素和5,7,4’-叁甲基芹菜素对稳定表达hKv1.5通道的HEK293细胞IKur电流的影响。我们发现叁甲基芹菜素在六个化合物中对hKv1.5的抑制作用最强,因此,我们针对叁甲基芹菜素深入研究其阻断hKv1.5的作用特点以及其对其他重要心脏钾离子通道的影响。结果：实验结果表明,叁甲基芹菜素对hKv1.5通道的阻断作用表现为浓度与频率依赖性。叁甲基芹菜素对hKv1.5阻断的IC50为6.4 gM,对急性分离人心房肌细胞超速激活延迟整流钾电流(IKur)阻断的ICs0为8.0μM。叁甲基芹菜素是hKv1.5的开放性阻断剂,表现随时间延长加速通道失活速率,叁甲基芹菜素3μM与10μM干预后药物敏感电流曲线的失活时间常数分别为126.1±15.4 ms和59.6±4.7 ms。叁甲基芹菜素对hKv1.5的抑制作用随刺激频率的升高而增强,其在1,2和5 Hz下的抑制率分别为6.2,5.1和4.2μM。此外,叁甲基芹菜素对乙酰胆碱激活钾电流的抑制作用也较强(IC50=6.8μM),而对人心房瞬时外向钾电流Ito的抑制ICs0为19.3μM,对hKv4.3的抑制强度与人心房Ito抑制强度接近。然而,叁甲基芹菜素对hERG的抑制相比IKur及IKACh较弱(IC50=18-31μM)并且对大鼠心室肌IK1的影响更小(IC50>30μM)。结论：以上研究结果证明叁甲基芹菜素可显着抑制心房特异表达钾电流IKur及IKACh,同时对hERG及IK1的影响较小,提示叁甲基芹菜素可能具有潜在心房选择性,有可能具有抗房颤作用。第二部分叁甲基芹菜素增加人心房肌细胞及稳定表达于HEK293细胞Nav1.5通道迟钠电流的作用研究背景和目的：心肌细胞上的钠通道开放是动作电位0相去极化的最重要成分,也是多种抗心律失常药物的作用靶点。叁甲基芹菜素已经被证明具有多种钾离子通道阻断作用并对心房特异表达的钾通道抑制作用更强,但其对钠通道是否有影响未见报道。我们利用急性分离人心房肌细胞与稳定表达Nav1.5通道的HEK293细胞研究叁甲基芹菜素对钠通道的潜在影响。结果：我们发现叁甲基芹菜素(1.10μM)对人心房肌钠电流峰值没有影响,但能够浓度依赖性显着减缓钠电流“失活”过程,表现为在等电压下,叁甲基芹菜素随浓度增加而使钠电流回复到基线时间明显延长,并且使钠电流“失活”过程由单指数方程拟合转变为双指数方程拟合。同时,这种减慢失活作用在刺激频率1,2,5与10Hz下没有差异,说明其具有非频率依赖特点。叁甲基芹菜素10μM能使电压-失活曲线左移,半数失活电压由-94.3±0.27 mV左移至-99.3±0.2 mV,但不改变失活曲线斜率参数,此外其半数激活电压与激活虚线斜率也不受影响。叁甲基芹菜素能显着延长人心房钠通道从失活状态恢复时间,通过间隔递增双刺激实验证明其恢复时间常数由8.2±0.12 ms增加至13.9±0.26 ms。叁甲基芹菜素对克隆Nav1.5通道的影响与原代人心房肌细胞基本一致,表现为不影响钠电流峰值但显着增加钠总内流电量,减缓钠电流“失活”过程,使双指数方程拟合获得的时间常数tau1与tau2增大,正常状态下tau1与tau2分别为6.69±0.17ms,1.58±0.02 ms,叁甲基芹菜素10μM干预后分别为11.39±0.16 ms与1.75±0.03 ms。同时,叁甲基芹菜素可明显左移失活曲线并降低半数失活电压,对激活曲线则没有显着影响,并且同人心房肌类似,干预后其失活恢复时间常数由13.6±0.50 ms增加至25.2±1.25 ms。结论：以上结果证明叁甲基芹菜素能在不影响钠电流激活峰值的情况下显着减缓钠电流失活过程,并且在人原代心房肌细胞与克隆Nav1.5通道上获得的结果趋势一致,提示叁甲基芹菜素可能是通过非孔道阻塞性作用于α亚基引起通道失活减缓。这种不改变峰值但最终造成钠内流增加的结果与海葵毒素ATX-Ⅱ的作用极为相像,而在黄酮类化合物中则是首次发现。
参考文献：
[1]. 非线性动力学在房颤研究中的应用[D]. 王恒迪. 北京工业大学. 2003
[2]. 计算机仿真技术在增龄相关性心房颤动电生理机制研究中的应用[D]. 孙奇. 中国协和医科大学. 2008
[3]. 基于递归复杂网络的房颤预测分析方法研究[D]. 白宝丹. 复旦大学. 2012
[4]. 新疆成年人心房颤动的流行现况及KCNE1基因多态性与新疆维吾尔族、汉族心房颤动的关联研究[D]. 姚娟. 新疆医科大学. 2012
[5]. 面向转化医学的非线性信号分析及其应用研究[D]. 崔兴然. 武汉理工大学. 2013
[6]. 犬类房颤模型中的心脏叁维ECG mapping电信号研究[D]. 展庆波. 南京大学. 2012
[7]. 基于心电数据库的房颤自主神经调控研究[D]. 谢元芳. 中国协和医科大学. 2006
[8]. 房颤信号处理及其临床应用的研究[D]. 王刚. 电子科技大学. 2008
[9]. 心律失常ECG信号的多尺度时频特征提取与分析研究[D]. 母远慧. 北京理工大学. 2015
[10]. 叁甲基芹菜素阻断多种心脏钾通道与增加迟钠电流的作用研究[D]. 刘毅. 华中科技大学. 2012