ECG信号特征检测和自动分析系统的研究

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1、专业资料第一章绪论1.1心电信号自动分析的意义近年来，随着生活节奏的加快，生活和工作压力的增大，心血管疾病的发病率和死亡率越来越高，心脏病成为威胁人类健康的重要疾病之一。用于心脏病诊断的主要技术之一就是心电图（Electrocardiogram简称ECG），心电图是对实现心脏的生理功能过程中所产生的体表电位差记录下来并加以解释的科学【】，是一种无创检查技术，由于诊断可靠，方法简单，对病人无损害等优点，在心脏病的诊断中有着及其重要的作用。传统的ECG分析是由心电图诊断医师完成的，医师根据病人的心电图波形及其他辅助资料做出诊断。虽然这种传统的诊断方法可以提高

2、诊断的正确率，但是最后的结论很大程度上依赖于医师的主观因素，再加上某些心脏病的不确定性，可能导致不同医生对同一病人得出不同的诊断结果；或是对于需要长时间监测动态ECG的病人，24小时获得的信息长达2.16km，包括十万次的心搏和十万余次的心动周期【】，通过诊断医师分析费时费力，诊断医师由于疲劳等因素，可能会忽略掉某些异常心电波形，造成误诊漏诊，准确率也必然下降；此外，对于正在进行手术的病人，医护人员也不可能记录下病人的每一个心动周期的数据。因此，对心电图进行高效准确的自动分析就显得尤为重要。1.2心电图基础心电图应用至今已经有100多年的历史了。19世纪

3、末，就有人首先在动物身上发现在心脏搏动时伴有的微弱电活动，后来逐渐认识到人体的也有类似的变化。1903年，荷兰的WilhelmEinthoven以弦电流计记录了第一份心电图，当时简称EKG，来自德语Elektrokardiogramm（心电图）。1905年正式将心电图技术应用于临床。1942年，美国一组以Wilson为首的学者们在美国心脏病学杂志上发表名为“心前导联”的论文，提出了六个心前导联。同年，Goldberger改进并完善了心电图的12个导联体系，即标准的导联I、II、III，加压单极肢体导联aVR、aVL、aVF和胸壁导联V1、V2、V3、V4

4、、V5、V6，共12个导联，一直沿用至今[3]。1.2.1心电图产生机理在正常人体内，窦房结发出兴奋，按照一定的途径，传向心房和心室，从而引起整个心脏的兴奋。具体来说，窦房结发出的兴奋首先传到右心房，使右心房开始收缩，同时兴奋经过房间束传到左心房，引起左心房的收缩。兴奋随后沿着结间束传到房室结，再由房室结通过房室束及其左右分支肯氏纤维传导到心室。因此，在每一个心动周期中，心脏各个部分兴奋过程中出现的电信号变化的方向、途径、次序和时间都有一定的规律。这种生物电变化通过心脏周围组织和体液传导到身体表面，使身体各部位在每一次心动周期中也都繁盛有规律的电变化。把

5、测量电极放置在人体表面适当部位记录出来的心脏电变化曲线即为临床常规心电图，反应了心脏兴奋的产生、传导和恢复过程的电变化。1.2.2心电图典型波形心电图典型波形如图1-1所示word完美格式专业资料图1-1（1）P波：是心电图波形组开始的一个低小呈半圆形的波，反映左右心房除极过程的电激动情况，前一半主要由右心房产生，后一半主要由左心房产生。正常P波的宽度不超过0.11s，最高幅度一般不超过0.25mv。（2）QRS波群：P波以后的呈尖锐狭窄、波幅高大的波，常由几个波组成的波群成为QRS波群。反映左右心室除极过程的电激动情况。在基线上P波后第一个向下（负向）

6、的波成为Q波，第一个向上（正向）的波为R波，R波后向下的波为S波。依患者、导联的不同，QRS波群可呈多重形态，常以大写的英文字母表示主波，小写的表示较小的波。QRS波群的宽度为QRS时限，代表全部心室肌激动过程所需要的时间，正常人最高不超过0.11s。（3）T波：在QRS波群结束后有一个低钝而宽的波，称为T波，T波反映心室的复极化过程的电位变化。在R波为主的心电图上，T波幅度不应低于R波的1/10。（4）U波：有的导联在T波结束后有一个与T波方向相同的小波，称为U波，一般振幅不超过0.3mv，可能是反映激动后电位的变化，对它的认识，仍在讨论之中。（5）P

7、-R间期：是从P波的起点到QRS波群的起点的间隔时间，代表从心房开始兴奋到心室开始兴奋的时间，是衡量心房和心室之间关系的一项重要指标，一般在0.12~0.20s之间。这一时间随着年龄的增长而有加长的趋势，这一段常被用以衡量ST段偏移的基线。（6）S-T段：自QRS波群的终点至T波起点的一段，代表心室复极化缓慢进行的阶段。正常人的S-T段是接近基线的，V3、V4导联S-T段抬高不超过0.3mv，其余导联不超过0.10mv，S-T段下降不超过0.10mv。（7）Q-T间期：Q波开始到T波结束的时间，代表心室去极化和复极化总共经历的时间，一般在0.30~0.4

8、7s之间，受心率的影响较大，也是心电图测量分析的一项内容。1.2.3心电图导联w