心电图论文

心电数据的处理与分析I摘要心电图是反映了心脏电兴奋在心脏传导系统中产生和传导的过程的曲线图形。心电数据作为心电图的组成元素，体现了生物体机能与健康状况。首先通过研究心电数据绘制初步心电图，由心电图观测生物体的基本状况。在一般情况下，各种心电数据都存在着不同程度的噪声影响，存在异常结构数据。因此在分析数据时需要对心电时间序列进行除噪处理，其次对初级心电图进行滤波形成较准确心电图，分析心电图上的各种波形，结合医学理论分析所给生物体的健康状态。同时就该心电图联系实际分析噪音对心电信号的影响，结合现状对心电数据的处理与分析方面提出实际意义。关键字：心电数据；滤波；身体机能IIAbstractECGreflectscardiacelectricalexcitabilityintheheartconductionsystemintheprocessofgenerationandtransmissioncurvegraphs.ElectrocardiogramECGdataasanintegralelement,reflectingthefunctionandhealthstatusoftheorganism.FirstdrawnbystudyingtheinitialelectrocardiogramECG,electrocardiogramobservedbythebasicconditionsoflivingorganisms.Ingeneral,thereisavarietyofECGdataaredifferentlevelsofnoise,thepresenceofabnormalstructureofthedata.Therefore,theanalysisofdatarequirestimeseriesofECGdenoisingprocessing,followedbytheformationofprimaryfilteringelectrocardiogramECGaccuratelyanalyzeavarietyofECGwaveforms,combinedwithmedicaltheoryanalysistothehealthoforganisms.AtthesametimeonactualanalysisofECGcontacttheimpactofnoiseontheECG,withthestatusquoofECGdataprocessingandanalysiswithpracticalsignificance.Keywords:ECGdata,Filter;Bodilyfunctions目录摘要..................................................................IAbstract.............................................................II一、引言...........................................................1二、基本知识介绍...................................................12.1心电产生原理及心电图...........................................12.2实验理论知识...................................................3三、建模过程.......................................................33.1心电图绘制.....................................................33.2滤波设计.......................................................53.3可视化设计.....................................................7四、结果分析.......................................................84.1心电图上的各种波形.............................................84.2心电图分析....................................................9五、模型的评价与展望..............................................105.1模型的评价....................................................105.2模型的展望....................................................11参考文献.............................................................12附件：...............................................................131一、引言心电图是反映心脏兴奋的电活动过程，它对心脏基本功能及其病理研究方面，具有重要的参考价值。心电图可以分析与鉴别各种心律失常；也可以反映心肌受损的程度和发展过程和心房、心室的功能结构情况。在指导心脏手术进行及指示必要的药物处理上有参考价值。然而，心电图并非检查心脏功能状态必不可少的指标。因为有时貌似正常的心电图不一定证明心功能正常；相反，心肌的损伤和功能的缺陷并不总能显示出心电图的任何变化。所以心电图的检查必须结合多种指标和临床资料，进行全面综合分析，才能对心脏的功能结构做出正确的判断。心电图除了在临床医学方面的研究外，在科学研究方面应用也相当广泛。已在多种动物描记出它们的心电图，并对其生理意义进行了初步研究。动物心电图对于研究心脏的比较生理和心脏药理学的研究都有重要的参考价值。此外，在人体或动物身上安装心电发射器，可在远距离通过接收系统描记心电的变化。这可用于测试运动中的运动员及走动中的动物心脏功能的变化；测试高空飞行员、宇航员的心搏变化，以及研究人体对高山、高空、深海等环境的心脏活动变化。心电图的研究在医学、科研领域具有深远的意义。心电数据的处理与分析是研究心电图，展现人体机能的重要依据，心电数据是心电图的本质体现。为了进一步了解心电图的形成原理，改进现有心电医疗设备，我们需要从本质上研究心电图，研究心电数据，正确认识心电数据在改进心电检测医疗设备中的意义。二、基本知识介绍2.1心电产生原理及心电图我们常说的心电图一般指体表心电图，反映了心脏电兴奋在心脏传导系统中产生和传导的过程。正常人体的每一个心动周期中，各部分兴奋过程中出现的电变化的方向、途径、次序和时问都有一定的规律，这种生物电变化通过心脏周围的导电组织和体液，反映到身体表面，使身体各部位在每一心动周期中也出现有规律的电变化。在人体不同部位放置电极，并通过电联线与心电图机的正负极相连，在心电图机上便可以记录到周期变化的心电图。心电图是通过二次投影形成的。整体心肌细胞的除极和复极所产生的每一瞬l’日J的除极、复极综合向量轨迹，在立体心2脏的三维空『日J内按时问顺序将其顶端相连，便构成立体心向量环。立体心向量环在额面和横面的投影，形成平面的心向量环；将平面向量环在导联轴上进行二次投影，就形成相应的心电图。对于标准的12导联来说，额面心向量环在肢体导联上的投影，形成I、II、Ill、avR、avL、avF导联心电图，而横面心向量环在胸导联轴上的投影便形成了V1～V6导联心电图m。不同导联记录到的心电图，在波形上有所不同，但基本上都包括一个P波，一个QRS波和一个T波，有时候在T波后还出现一个小u波。正常的心电图如图卜1所示，下面列出各种波形的定义和生理参数。图2.11正常心电图(1)P波：代表左右心房去极化过程的电位变化。其波形小而圆钝。P波在不同导联上的形状可能有差异，在avR导联的P波倒置，在其它的导联中则以向上的正波为主，尤其以II和avF导联最为明显。历时0．08～O．11s，波幅不超过0．25mv。(2)QRS波：代表左、右两心室去极化过程的电位变化。历时0．06～0．10s。典型的QRS波包含三个紧密相连的波，第一个向下的波为Q波，其后向上的高而尖的为R波，继R波之后的一个向下的为S波。但是在不同导联记录的心电图上这三个波不一定都出现，其波形和幅度变化也较大。(3)T波：代表心室快速复极化过程中的电位变化。波形圆钝，历时0．05～0．25s，波形的前肢较长而后肢较短。T波的方向与QRS波的主波方向一致，在R波为主的导联中，T波的幅度不应低于R波的1／10。(4)P．R间期：由P波起点到QRS波起点之问的I’日J期，代表自心房除极开始至心室除极的时『日J。正常成人为0.12～0.20s。在幼儿及心率较快的情况下，P．R问期相应缩短；而经常进行体育锻炼的人，如职业运动员，其P—R问期较长，有的3可超过0.20s。(5)s．T段：自QRS波终点至T波起点之问的线段，代表心室缓慢复极过程。正常的ST段多为一等电位线，有时也可有轻微的偏移。在任一导联，ST段下移一般不应超过0．05mv，ST段上抬在V1，V2导联不超过0．3mv，在V3不超过0．5mv，在V4～V6导联与肢体导联不应超过0．1mv。(6)Q．T间期：从QRS波群起点至T波终点的时程，代表心室肌除极和复极全过程所需要的时『自J。这一时问的长短与心率密切相关。心率越快，Q．T问期越短；反之，则问期越长。心率在60～100次／分时，Q-T怄l期的证常范围为0．32～0，44s。由于Q-T问期受心率的影响，临床常用校J下的Q．T间期，通常采用Bazett公式计算Q乃=QT／4Rfi。Q正就是R—Rf．日J期为ls(心律60次／分)时的Q．T问期。Q正，的正常上限值为0．44s。(7)U波：在T波后0．02～0．04s可能出现的低而宽的波，代表心室后继电位。其方向一般与同导联T波方向一致，幅度较T波低。u波在肢体导联中不易辨认，一般在胸导联中比较清楚。2.2实验理论知识（1）时间序列是按时间顺序排列的、随时间变化且相互关联的数据序列。时间序列在工程、经济等各个领域都广泛存在，分析时间序列可以有效的了解各事物影响因素在不同时间的变化规律，继而应用于实践。心电图体现出来的各个数据是在不同时间区间不同身体机制的数字体现，因此可利用时间序列的相关知识进行解析。（2）小波变换是一个时间和频域的局域变换因而能有效地从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能对函数或信号进行多尺度细化分析（MultiscaleAnalysis），解决了Fourier变换不能解决的许多困难问题。三、建模过程3.1心电图绘制心电图的研究取决于心电数据的处理与分析的精确性，那么进一步改进心电图仪也就需要正确认识心电数据处理与分析的重要性。根据题目要求，首先需要在相关文献资料中查找一定的心电数据用于基础的实验、研究，区别仿真数据与真实数4据。心电数据见下表：（32×10）序号不同时间段心电测试数据123456789101-2.90-8.17-9.14-7.27-4.50-1.78-0.23-0.040.11-0.032-0.15-0.16-0.100.100.702.055.527.267.625.5132.29-0.83-2.7910.089.416.172.435.125.442.4341.841.570.74-0.65-0.16-0.07-1.15-2.94-0.696.2359.059.939.506.733.181.862.642.842.332.4362.301.501.111.021.301.1