一种基于非参数统计的R波检测方法

摘要

在医学临床的研究中,心电信号是人类最早应用的生物信号之一,其较直观的规律性使得比其他生物电信号更易于检测。心电图ECG(Electrocardiogram)的准确自动分析与诊断对于心血管疾病有十分重要的意义。尽管QRS波是心电图ECG中变化最明显的部分,是多心肌细胞先后发生的电位变化的综合表现,但是要获取心电图中的心电信号是不容易的,这是因为在获取心电信号的过程中容易受到仪器、人体等外界的干扰,比如肌电干扰,基线漂移,工频干扰等。因此QRS波检测的准确性不仅关系到在诊断心率失常方面是否能提供有效的参考价值,还影响到能否更为深入地检测心电图的其他相关病理信息。本文提出了一种基于非参数统计的R波检测方法。先用数字带通滤波器对心电信号进行滤波和去噪,再用非参数的局部多项式估计拟合心电图数据并得到其一阶导数的拟合值,然后通过自适应调整阈值的方法检测R波,最后还分别讨论了R波的多检和漏检的情况并给出了相应的修正方法。另外,我们从检测出的R波提取出它的RR间期,利用局部多项式理论拟合HRV信号并探讨了其心率变异性(HRV)的情况。本文使用了麻省理工学院 MIT-BIH心电数据库和临床测得的数据进行了实验检测,实验结果表明该方法简单,易于实现,准确率较高。　　本文利用非参数统计的局部多项式方法来拟合心电数据以此检测 R波的位置。相比较传统的差分阈值法,局部多项式估计对易受干扰的心电数据的平整作用体现得更加明显,拟合后的心电数据更能准确反映原始心电信号的波动趋势。将非参数统计的方法应用于心电信号的检测中是本文的主要创新之处。

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1 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2心电信号预处理技术研究现状

1.3心电信号QRS波检测的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

1.5 全文的框架结构

2 心电发生机理及心率变异性简介

2.1 心电发生原理及意义

2.2 心电信号的特点

2.3 心率变异性的简介

2.4心率变异性的研究现状

3 非参数局部多项式理论概述

3.1 预备知识

3.2 非参数局部多项式估计理论

4 基于非参数的R波的检测算法

4.1 算法概述

4.2 心电信号预处理

4.3确定阈值及RR间期

4.4 利用局部多项式拟合定位R波

4.5 算法的可行性检验

4.6实验检测R波

4.7 与差分阈值法做比较

4.8 R波多检和漏检的讨论

5 心率变异性的讨论

5.1 局部多项式估计拟合HRV信号

6 总结和展望

参考文献

致谢

附录个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果