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基于心电图的心肌缺血非线性分析
心电图是心肌缺血检测的一种方便、经济、无创的工具,其主要的临床表现为ST-T段变化.鉴于心脏是一个混沌系统,本文从非线性角度出发,对心电图特征参数序列进行分形维数和大Lyapunov指数分析,其中特征参数序列包括:心电图RR间期,瞬时心率HR(heart rate),ST段的平均幅值STmean,ST段小幅值STmin,STmean与HR的比值STr,T波峰末间期TpTe,R波峰值Ramp,T波峰值Tamp.利用公共数据库Long-term ST database(LTST)中心肌缺血和非心肌缺血心电数据,通过统计t检验分析,除大分形维数分析中的TpTe与大Lyapunov指数分析中的Ramp和Tamp特征参数外,其余参数均有显著性差异.基于心电图的非线性分析为心肌缺血检测与诊断提供另一重要依据.
关键词： 心电图 心肌缺血 ST-T段 分形维数 Lyapunov指数 -
白兔颈总动脉狭窄的Lyapunov指数分析
Lyapunov指数是反映非线性系统的动力学特征的重要动力学参数,本文设计了一套采集系统,将多普勒超声血流信号的时间序列数据提取出来并去噪,计算白兔颈总动脉正常时及不同程度狭窄时血流信号的大Lyapunov指数,利用Lyapunov指数分析方法对白兔颈总动脉血流情况的动态活动状态进行研究,为动脉狭窄的分析诊断提供新的途径.
关键词： 颈总动脉狭窄 Lyapunov指数 混沌 血流信号 数据采集 -
心电动态生理及病理信息的非线性动力学研究
按照非线性理论,作者设计并实施了用于心脏系统非线性研究的深低温停循环(Profound Hypothermia and Circulatory Arrest,简称PHCA)实验.通过对PHCA实验中几个温度台阶上所采集的心电信号的功率谱分析和Lyapunov指数的计算,得出以下结论:(1)心电信号的功率谱和Lyapunov指数反映了心脏的总体动态特征,它们可用以估计心脏的健康状态;(2)在正常的生理状态下心脏的运动是混沌的,而在病理状态下则趋于有序.
关键词： 混沌 心电信号 功率谱 Lyapunov指数 -
HAI实验中EEG信号的非线性动力学研究
采用一维时间序列相空间重构技术和混沌的定量判据,对缺氧窒息而引起的中枢神经损伤(Hypoxic-Asphyxic Injury, HAI)实验中仔猪的脑电(Electroencephalogram, EEG)信号进行了分析与计算.通过对生理和损伤状态下仔猪EEG信号的相图、功率谱、关联维数和Lyapunov指数的对比研究,得出如下结论:(1)EEG的相图、功率谱、关联维数和Lyapunov指数反映了大脑的总体动态特征,它们可作为一种定量研究EEG的新方法进行脑损伤的早期诊断;(2)在正常的生理状态下EEG是混沌的,而在损伤状态下则趋于有序.
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脑电高阶Lyapunov指数的估计及其仿真计算
本研究从一维时间序列中估算了相应混沌系统的前3阶大Lyapunov指数λ1、λ2和λ3,以两个高维混沌模型:4×3 Lorenz方程高维混沌系统和HyperR(o)ssler超混沌系统作为仿真系统,对算法的可行性和有效性进行了验证.然后,应用λ1、λ2和λ3对脑电的高维混沌特性进行了研究:从脑电中分别重构了对应的时间延迟吸引子,计算了癫痫脑电组和正常对照组脑电的λ1、λ2和λ3,应用Y-K公式给出的混沌系统分数维和Lyapunov指数谱λj的关系,估计了癫痫脑电和正常对照脑电对应系统的分数维的范围,对癫痫脑电的高维混沌状况进行了分析.结果表明:癫痫脑电对应混沌吸引子的维数低于正常脑电(高维混沌)的维数;可以分属于高维混沌和低维混沌两类情况,因此研究这两类不同的情况,应采用高维和低维两种不同的混沌理论和方法.
关键词： 脑电 高维混沌 时间序列算法 Lyapunov指数 分数维 -
经颅多普勒超声量化诊断白兔颈内动脉狭窄的研究
目的探讨血流信号的大Lyapunov指数在诊断白兔颈内动脉不同程度狭窄中的价值,以期达到利用经颅多普勒超声(TCD)量化诊断血管狭窄的目的.方法通过TCD诊断仪及自行设计的多普勒超声信号采集系统 ,提取白兔颈内动脉正常时及不同程度狭窄时血流信号,并使用小波包分析去噪,得到血流信号的时间序列数据,计算其大Lyapunov指数,对白兔颈内动脉血流情况的动态活动状态进行对比研究.结果白兔颈内动脉正常时,血流信号的大Lyapunov指数均为负值,血液流动呈非混沌状态;白兔颈内动脉狭窄时,血流信号的大Lyapunov指数均为正值,血液流动呈混沌状态,且值越大,狭窄程度越高.结论可利用Lyapunov指数无创诊断白兔颈内动脉狭窄疾病.
关键词： 经颅多普勒超声 量化诊断 颈内动脉狭窄 血流信号 Lyapunov指数 -
HRV信号的Lyapunov指数短时间序列的计算
介绍将Lyapunov指数的短时间序列算法应用于心率变异性分析,提高了心率变异性信号混沌动力学参数的计算正确性,也扩大了分析的适用范围.作者应用本文算法设计了Lyapunov指数计算软件、实验效果较好.
关键词： HRV信号 Lyapunov指数 短时间序列 -
血府逐瘀汤治疗心血瘀阻型胸痹对Lyapunov指数以及肌钙蛋白影响
目的:探讨血府逐瘀汤治疗心血瘀阻型胸痹对Lyapunov指数以及肌钙蛋白的影响.方法:选取2013年9月-2015年9月深圳市宝安区中医院心血管科住院治疗的心血瘀阻型胸痹患者94例,按随机、对照原则分对照组47例和研究组47例,对照组采用硝酸酯类、低分子肝素等常规治疗;研究组在常规治疗上采用血府逐瘀汤治疗.治疗前后行同步12导联心电图测定大Lyapunov指数,测定心功能指标,采血测定肌钙蛋白和血管内皮功能,同时对比临床疗效和并发症状况.结果:与治疗前比较,两组治疗后12导联大Lyapunov指数均升高,治疗后LVEDV、LVESV降低,SV、LVEF升高,治疗后cTnI、cTnT、BNP均降低,治疗后ET降低、NO升高(P＜0.05);与对照组比较,研究组治疗后12导联大Lyapunov指数较高,治疗后LVEDV、LVESV较低,SV、LVEF较高,治疗后cTnI、cTnT、BNP较低,治疗后ET较低、NO较高(P＜0.05);对照组有效率为76.60％,研究组有效率为91.49％,研究组高于对照组(P＜0.05);两组间不良反应发生率,无差异(P＞0.05).结论:血府逐瘀汤治疗心血瘀阻型胸痹疗效确切,提高大Lyapunov指数和心功能,降低心肌损伤.
关键词： 血府逐瘀汤 心血瘀阻型胸痹 Lyapunov指数 肌钙蛋白 -
基于关联维数和Lyapunov指数高频脑电非线性动力学研究
目的:探讨利用非线性动力学理论特征值来区分老年人和青年人脑电的差异.方法:采用非线性动力学的关联维数和lya-punov指数对老年组和青年组的安静闭眼、安静睁眼和N-back字母记忆事件等的高频脑电进行特征提取,对特征值进行统计分析,分析两组特征值之间的差别.结果:安静闭眼和安静睁眼事件下,老年组多数导联的关联维数和lyapunov指数的特征值与青年组的特征值存在显著差异(P均＜0.05);N-back字母记忆事件下,老人多数导联的关联维数特征值大于青年的特征值,但老年组只有14导联的lyapunov指数特征值大于青年组的特征值(P均＜0.05).不管有无思维活动,人脑在矢状线上的五个导联Fz、FCz、Cz、CPz、Pz的关联维数和lyapunov指数的特征值都处在峰值处.结论:老年人相比青年人脑功能弱、能量发放少;在思维活动情况下,老年需要更多地发放能量来完成相同的思维活动.安静闭眼和睁眼以及N-back字母记忆事件等三个事件的关联维数和lyapunov指数特征值可用来区分老年组和青年组脑电的差异.
关键词： 高频脑电 关联维数 Lyapunov指数 -
心率变异性信号的非线性参数的快速计算
心率变异性信号的分析在临床诊断和生理研究中都有重要的应用价值.在生成较可靠度的心率变异性信号的基础上,将关联维数及Lyapunov指数的快速算法应用于心率变异性分析,不仅提高了心率变异性信号的混沌动力学参数的计算的正确性,也扩大了分析的适用范围.
关键词： 心率变异性 关联维数 Lyapunov指数 -
不同程度冠脉狭窄对心电及R-R间期序列Lyapun0V指数的影响
目的：已有的研究表明，心脏的活动是混沌的。心电时间序列的非线性动力学数值指标可反映心脏的总体动态活动特征。本文试图探讨不同程度冠脉狭窄对心电及R-R间期序列Lyapunov指数的影响。方法：通过对不同程度冠脉狭窄的冠心病患者和正常人的海电和R-R间期时间序列的Lyapunov指数计算，以期从医学数据统计中发现有价值的规律性。结果：初步研究表明，正常人和冠脉重度狭窄患者心电序列的Lyapunov指数有显著统计差别，但正常人和冠脉轻度狭窄患者心电序列的Lyapunov指数无显著差别；正常人和冠脉轻、重度狭窄患者心电R-R间期时间序列的Lyapunov指数均有显著统计差别。结论：R-R间期序列比心电图能提供更多心脏电活动的信息。而正常人和冠脉轻度狭窄患者R-R间期时间序列的Lyapunov指数的显著差别，提示在心电信号的异常波形尚不足以被识别时，可能利用该指数对心脏的健康状况进行早期评估。
关键词： 心电图 冠心病 Lyapunov指数 R-R间期 混沌 -
近似熵理论及应用
目的:介绍近似熵分析生物信号的优点,探讨时间序列的参数对近似熵值的影响,阐述近似熵在医学的应用现状与前景.方法:根据定义和算法,介绍近似熵与关联维、分形维数、Lyaponov指数等非线性分析方法相比估计信号的复杂度所具有的优点;依据近似熵算法,本文编制程序定量地分析近似熵值与时间序列各参数的关系;人体脑电信号和心电信号等生物信号能反映出人体所处的状态,检测生物信号的近似熵值变化,定量的监测和检测某组织的状态.结果:近似熵具有计算所需数据短,抗噪能力好等优点,弥补了关联维等非线性分析方法的缺陷;近似熵与时间序列的幅值无关;在低频,近似熵值几乎是随频率增大而增大;当计算长度大于1000个点时,近似熵是稳定的,定量说明近似熵计算所需数据短;目前,近似熵在诊断、监测、麻醉学等医学领域广泛运用,并取得很好的成果.结论:近似熵一种新发展起来的定量估计信号复杂度的非线性分析方法,为诊断、监测一些疾病提供一种新的方法,具有广泛的应用前景.
关键词： 近似熵 关联维 分形维数 Lyapunov指数 -
动态分析急性心肌缺血模型中的非线性
通过分析心脏电信号,许多学者已经发现正常的心脏和病态的心脏都有显著而突出的动力学特征.在此基础上,建立了6只兔子急性心肌缺血实验模型,计算其不同时间段的12导同步ECG,作出关联维数-时间(D2-T)曲线和大Lyapunov-T曲线,结合电生理和解剖学知识,研究了实验结果,证实了心肌缺血的存在会导致ECG的大Lyapunov指数和关联维数的下降.ECG的大Lyapunov指数和关联维数分别反映了心脏系统的混沌性和复杂性,两者间没有明确的对应关系.关联维数更多受到了局部心脏系统状态的影响.
关键词： 非线性动力学 Lyapunov指数 关联维数 心电图 急性心肌缺血 -
睡眠脑电信号的动力学分析
对睡眠脑电信号进行了非线性动力学分析.分析中采用关联维数和Lyapunov指数的相关算法计算出了不同睡眠期的Lyapunov指数和关联维数,讨论并分析了它们的变化趋势,总结了它们的变化规律和特点:不同的睡眠阶段很明显的对应了不同的关联维数,清醒时关联维数大,随着睡眠的加深,关联维数降低,REM期的关联维数介于S1期和S2期之间.实验结果表明,EEG关联维数可以有效地区分大脑不同状态的特征,关联维数可以作为脑信息处理的非线性特征参数.
关键词： 睡眠脑电 关联维数 Lyapunov指数
