小波变换在吸毒者心率变异性信号分析中的应用

摘要

心率变异性分析已成为无创检测心脏自主神经调节功能的一种重要手段。心率变异性是指连续心跳间瞬时心率的微小涨落或逐拍心动周期之间的微小差异。它蕴含了有关心血管调节的大量信息，对这些信息的提取和分析可以定量评估心脏交感神经和迷走神经的紧张性、均衡性及对心血管活动的影响。临床医学还证明，心率变异性研究不仅对心血管疾病的早期诊断、病中监护及预后评估有重要意义，而且对体育活动及其它特种环境下心脏功能的定量评估也有参考价值。 心率波动的原因非常复杂，众多因素对交感和迷走神经的作用都会引起心率的变化。因此，心率变异性信号所包含的频率成分不可能是一成不变的，而是时变的，即心率变异性信号是非平稳信号。 本文主要研究了海洛因成瘾者的心率变异性信号，目前对此方面研究报道甚少，国内也处于起步阶段。心率变异性信号的获取传统上是从心电信号R-R问期获得，本文所得的心率变异性信号是从左手关位的脉搏信号B-B间期获取的，研究资料表明虽然数据获取不同，但实质上是相同的。脉率的变化和心率的变化是一致的，心动周期的长度决定着脉动周期的长短。运用双阈值法提取峰-峰间期信号。对最后提取的峰．峰问期序列进行插值后再均匀地重采样。 针对海洛因成瘾者的心率变异性信号，本论文在深入研究小波理论及方法的基础上，提出了基于多分辨率分析和小波包变换的分析方法，旨在提取海洛因成瘾者HRV信号的异常信息。首先，应用多分辨率分析方法，对22例海洛因成瘾者和22例正常人的HRV信号进行6尺度分解，计算尺度系数和小波系数的能量，分析结果表明，除cd3(0.5-1)Hz和cd4(0.25-0.5)Hz频段外，其他频段上成瘾者HRV信号能量的均值均大于正常人的；其次，应用了小波包分解算法，对两组样本应用db2小波包进行5层分解，提取U<'0><,0>，U<'1><,0>…U<'7><,0>子空间的标准差和能量，除U<'2><,0>，U<'6><,0>，U<'7><,0>外，在其它频段上，海洛因成瘾者在各频段上的心率变异性的标准差和能量的均值均大于正常人的对应值。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

2采集系统的构建及HRV信号的提取

2.1采集系统的结构

2.1.1传感器

2.1.2信号处理电路

2.1.3采样控制软件

2.1.4系统调试

2.2 HRV信号的获取

3小波变换的基本理论

3.1连续小波变换

3.1.1连续小波变换的定义

3.1.2连续小波变换的性质

3.1.3连续时间信号的离散小波变换

3.2多分辨率分析与正交小波变换

3.2.1多分辨率分析的定义

3.2.2 Mallat算法

3.3小波包分析

3.3.1小波包的基本原理

3.3.2小波包的性质

3.3.3小波包的空间结构

3.3.4小波包算法

4小波分析在HRV信号分析中的应用

4.1 分析吸毒者HRV信号的意义

4.2用多分辨率分析算法分析HRV信号

4.3软件编制

4.4本章总结

5小波包变换在HRV信号分析中的应用

5.1小波包分析

5.2 HRV信号的小波包分析

5.3软件编制

5.4 HRV信号多分辨率分析与小波包分析的比较

5.5本章总结

6结论

致 谢

参考文献

附 录