基于关联维数和最大lyapunov指数的运动hrv信号的研究

《基于关联维数和最大lyapunov指数的运动hrv信号的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于关联维数和最大Lyapunov指数的运动HRV信号的研究作者：李霞　康天良，全海英，田新【摘要】采用非线性方法研究了应激条件下心血管系统的调节功能状况。以30例中老年高血压患者和30例年轻健康者作为研究对象，首先采集阶梯试验中的动态心电信号，通过信号预处理获得运动心率变异性(exerciseheartratevariability,EHRV)，然后从运动前静息期和运动后恢复期EHRV中提取两个非线性指标——关联维数和最大Lyapunov指数，最后进行了统计分析。发现在两组测试对象中，除了运动前的最大Lyapunov指数，其余三个指标均有显著差异性,可有效区分高血压患者和健康者两组人

2、群。对于健康者，运动前与运动后的关联维数、最大Lyapunov指数分别都具有显著差异性，而高血压患者运动前后的两个非线性指标都不具有显著差异性。说明健康者的交感神经系统在应激状态下能作出适应性的调节，而高血压患者此调节功能不明显。【关键词】关联维数;最大Lyapunov指数;EHRV;心血管调节功能;阶梯试验　　Abstract：Tostudyfunctionofcardiovascularsysteminstressstatuswithnon-linearanalysis.Twogroupsincluding3010elderhypersentivesand30younghealth

3、ycontrolsweretestedassubjects.FirstlyEHRVwasobtainedbypreprocessingtheexerciseECGrecordedinstepexercise.Thencorrelationdimension(CD)andLargestLyapunovexponent(LLE)wereextractedfromtwostagesinexercise,whichcontainedtherestperiodbeforeexercise(AES)andtherecoveringperiodafterexercise(PES).Finallyst

4、atisticsanalysiswasoperated.StatisticsindicatedthatexceptAES_LLE,theotherthreenon-linearindexesnamelyAES_CD,PES_CDandPES_LLEhadsignificantdifferencerespectivelybetweentwogroups,whichcouldbeusedtoclassifytwogroupseffectively.Forhealthycontrols,therewassignificantdifferencefortwoindexesbetweenAESa

5、ndPES,whilenodifferenceforhypertensivegroup.Resultsindicatethatsympatheticsystemofhealthycontrolscangiveadjustmentrespondtostressstatuscomparedwithhypersentives.　　Keywords：Correlationdimension;LargestLyapunovexponent;Exerciseheartratevariability,Cardiovascularadjustmentfunction;Stepexercise　　1引言

6、10　　心率变异性(heartratevariability,HRV)产生于自主神经系统对窦房结自律性的调节，蕴涵着有关心血管系统、神经及体液调节的大量信息。解剖表明心脏、心肌、冠状动、静脉网络以及希氏束传导系统都具有类分形结构，这种结构使得心脏具有非线性力学和电学特征，从而决定了HRV的调节过程具有“混沌”特性。因此，与传统的线性处理方法相比，非线性动力学方法更适用于心血管系统的研究。　　目前采用非线性方法对HRV进行分析，主要包括绘制散点图和提取各种非线性指标如复杂度、近似熵、分形维数以及Lyapunov指数等[1-2]。这些指标从不同角度描述了HRV信号的复杂性，从而反映心血管系

7、统的非线性特征。如Niall等对扩张型心肌症的研究[3]，发现该型患者HRV的关联维数明显低于健康人;蒋大宗等[4]提取了心电波形和RR间期序列的Lyapunov指数，表明该指数在正常人与几种心脏病患者之间存在显著差异等。此外，Beckers等[5]以不同年龄人群为研究对象，提取24h心电信号的近似熵、关联维数以及Lyapunov指数等多个非线性指标进行研究，发现对于年龄相差10岁以上的人群，这些非线性指标均具有显著差异性;Kim等[6]也采