基于心電數(shù)據(jù)庫的房顫自主神經調控研究.pdf

1、心房顫動(atrialfibrillation，AF)是臨床最常見的心律失常之一，具有很高的致死率和致殘率。在未來的五十年里，隨著心血管疾病生存率的提高和人口老齡化的發(fā)展，AF將成為最流行的心血管疾病之一。 目前AF的治療策略仍然以復律和心率控制為主。雖然這兩種方法對患者的臨床癥狀有所緩解，但是它們既不能降低AF的復發(fā)率或其他疾病的并發(fā)率，也不能延長壽命，還可能誘發(fā)新的心律失常、栓塞、心肌損傷或心功能不全等并發(fā)癥。射頻消融在AF

2、的治愈率上取得了初步的結果，但由于技術較新，成功率較低，尚未被廣泛接受。因此更加有效的預防和治療措施的產生有待于對AF機制的進一步闡明。目前對AF的研究主要側重于血液動力學方面，而其神經調節(jié)機制不甚明了。動物實驗和臨床研究均已證實，自主神經系統(tǒng)(autonomousnervesystem，ANS)與AF的發(fā)生和維持有著密切的關系，但是其機制尚未完全闡明。因此研究AF過程中的ANS機制對AF的臨床治療有極其重要的指導意義。 為了研

3、究AF中的自主神經調控機制，本研究由如下四部分組成。首先建立心電信息數(shù)據(jù)庫；其次實現(xiàn)心電信號的預處理和QRS波檢測，以有效提取心電信號(electrocardiogram，ECG)的RR間期序列；然后利用心率變異(heartratevariability,HRV)分析方法尤其是復雜度和分形分析方法對房顫的心室率動力學特性及其晝夜節(jié)律進行了深入研究以探索其中的自主神經調節(jié)機制；最后將數(shù)據(jù)挖掘引入心電信息處理，對房顫的預后因素進行了初步研究

4、，同時也對心臟疾病的數(shù)據(jù)挖掘進行了初步嘗試。 本文的主要創(chuàng)新之處如下：1.開發(fā)了一個和國際上大型心電信號數(shù)據(jù)庫兼容的可擴展的關系型心電信息數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫以“實體-關系”數(shù)據(jù)模型為中心，總共包括11個實體(表)和113個屬性。通過所定義的關系，本數(shù)據(jù)庫提供了方便而有效的對不同數(shù)據(jù)文件的聯(lián)合操作，對不同類型數(shù)據(jù)的存儲共享等操作以及新的實體和數(shù)據(jù)的擴展。 2.本數(shù)據(jù)庫同時包括豐富的臨床檢測和診斷數(shù)據(jù)以及1200盤長時間(24

5、小時)的動態(tài)心電圖信號，容量超過150GB。本數(shù)據(jù)庫覆蓋了目前國內外心電數(shù)據(jù)庫中所沒有的多項臨床檢測和診斷信息，具有較豐富的基礎心臟疾病類型，具有同一患者多次的檢查數(shù)據(jù)以及死亡患者數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫的建立為研究心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展、診斷和預后提供了豐富的材料。 3.實現(xiàn)了一個基于心電信號形態(tài)的新的QRS復合波檢測算法，達到了很好的抗噪聲干擾能力和對QRS波形態(tài)變異的穩(wěn)定的檢測性能。該算法從QRS波的形態(tài)特點出發(fā)，充分利用其獨特的寬

6、度、斜率和幅度在不同QRS波形態(tài)下的共同特性，巧妙地將數(shù)學形態(tài)學和差分符號一致相結合，達到了很好的抗噪聲干擾能力和對QRS波形變異的適應能力。本文的QRS波檢測算法計算復雜度不高，在對MIT標準數(shù)據(jù)庫的測試中表現(xiàn)出了優(yōu)良的檢測性能，其總的敏感度(Se)和預測度(+P)分別達到了99.66％和99.87％。 4.AF的心室率變異性分析發(fā)現(xiàn)AF中的自主神經處于迷走興奮引起的高度不平衡狀態(tài)且迷走神經活動表現(xiàn)出類似竇性心律下的晝夜節(jié)律。

7、 5.AF的心室率的分形特性中存在特征尺度，在特征尺度的兩側表現(xiàn)出完全不同的分形性和晝夜節(jié)律。在低于特征尺度一側的分形性和晝夜節(jié)律性都消失，高于特征尺度側的分形性雖然弱于竇性心律，但其晝夜節(jié)律卻和竇性心律時沒有明顯區(qū)別。 6.和正常竇性心律比較而言，AF中心室率的多分形性大大降低，并且失去晝夜節(jié)律。 7.首次將聚類分析技術應用于AF并發(fā)現(xiàn)持續(xù)AF的心室率動力學特性是其內在的本質特征，和年齡、性別、疾病以及AF持續(xù)