統(tǒng)計(jì)物理理論在心電信號(hào)研究中的應(yīng)用.pdf

1、生命體系是自然界中最復(fù)雜的系統(tǒng)，由多個(gè)子系統(tǒng)組成。循環(huán)系統(tǒng)為其主要的子系統(tǒng)之一，而心臟又足循環(huán)系統(tǒng)中的核心部分，它是由多個(gè)振子耦合而成的復(fù)雜振蕩系統(tǒng)，給循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行提供動(dòng)力。在正常情況下，竇房結(jié)的電振蕩起著支配作用，所以通常健康人的心律是竇性心律。心臟搏動(dòng)在體表形成的電位變化稱為心電圖(electrocardiogram，ECG)信號(hào)目前心電信號(hào)非線性特性分析是生命體系研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。 基于混沌理論和統(tǒng)計(jì)物理理論的發(fā)展，目前

2、對(duì)于心電信號(hào)非線性特性分析，大部分研究工作主要是用關(guān)聯(lián)維數(shù)、李雅普諾夫指數(shù)、柯氏熵和分形特性參數(shù)等進(jìn)行分析。本文首先對(duì)上述研究成果進(jìn)行了總結(jié)，然后用多種統(tǒng)計(jì)物理方法對(duì)睡眠時(shí)期的心電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，試圖理解支配心率變異的自主神經(jīng)系統(tǒng)兩個(gè)作用相反的分支--交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)在睡眠時(shí)期相互作用的內(nèi)在機(jī)制。論文主要完成了如下的工作： 1.我們發(fā)現(xiàn)了在不同睡眠時(shí)期(淺睡期，深睡期，快速眼動(dòng)期和清醒期)的心率變異信號(hào)均展現(xiàn)出強(qiáng)烈的長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)性

3、。在此之上，我們發(fā)現(xiàn)了快速眼動(dòng)期的長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)程度比其他時(shí)期小，這與前人的結(jié)果是相抵觸的，我們對(duì)此異?，F(xiàn)象做了進(jìn)一步的探討。 2.我們證實(shí)了睡眠時(shí)期的心率信號(hào)具有多重分形特性，意味著心臟的跳動(dòng)并不是規(guī)則的，這種不規(guī)則的心率才是健康心臟的標(biāo)志。 3.我們發(fā)現(xiàn)了奇異譜的寬度與自主神經(jīng)的控制強(qiáng)度存在著某種聯(lián)系，這表現(xiàn)在快速眼動(dòng)期HRV信號(hào)的奇異譜具有最寬的寬度，展現(xiàn)出最強(qiáng)的多重分形特性。與非REM時(shí)期相比，REM時(shí)期的交感神經(jīng)活動(dòng)