自适应干扰对消技术提取胎儿心电的可视化仿真实现

目的:用可视化编程技术实现胎儿心电信号提取和分析.方法:获取受试者仰卧位的腹部平行放置的两对电极的二道心电信号;在Windows系统下,用Delphi嵌入汇编技术实现对模/数采样卡的低层I/O操作;用自适应干扰对消技术提取胎儿心电信号.结果和结论:计算机仿真结果表明,该方法能获取较清晰的胎儿心电信号.讨论:①基于Windows开发的系统具有较好的交互性和移植性,②获得胎儿心电后可用我们已开发的成熟技术实现对胎儿心动周期信号的混沌特征分析,以估计胎儿自主神经系统功能.     

基于移动智能终端的单通道胎儿心电监护系统

目的 设计基于移动智能终端的单通道胎儿心电监护系统,以实现扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filtering,EKF)和奇异值分解(singular value decomposition,SVD)相结合的单通道胎儿心电提取算法,实时获取高信噪比的胎儿心电信号,完成胎心监护的远程移动医疗.方法 利用STM32单片机控制24位采样芯片ADS1298,对单通道的孕妇腹部信号进行采集,并将采集后的数据经蓝牙传送给移动智能终端,在基于Android的移动智能终端上实现EKF和SVD相结合的单通道胎儿心电提取算法,完成对胎儿心电的实时提取、显示、存储与分析,计算心律变异率,实现对整个监护系统进行控制等功能.结果 测试结果表明,该系统可从单通道孕妇腹部信号中准确提取出胎儿心电信号,准确度为95.60％,阳性预测率为98.71％,系统工作稳定,连续处理5个胎心周期的数据用时约为70μs,小于一个母体心动周期(约0.8 s)的时间,适于临床对胎儿心电的实时监护.结论 该系统实时性强、准确率高、工作稳定、操作简单、便于携带,实现了对胎心监护的可穿戴式远程移动医疗,适合社区医院和家庭使用.     

孕大鼠和胎鼠心脏系统混沌特征分析

应用计算机化大鼠心电信号采集和处理系统,引导妊娠第21dSD大鼠和胚胎宫内心电,记录母胎鼠心动周期信号混沌图形参数和数值参数,探讨正常妊娠大鼠母胎心脏系统混沌特征,分析母胎鼠自主神经系统发育的差异性。结果显示,(1)正常胎鼠与孕鼠比较,频率和电压较低,差异均有显著性(P<0.01);(2)正常胎鼠和孕鼠心动周期信号功率谱具有类似于人的心动周期信号功率谱三峰特征;正常胎鼠和孕鼠比较,第二峰、第三峰明显较低;(3)正常胎鼠与孕鼠比较,相对分散度、李雅普诺夫指数和分维数均显著较低,差异均有显著性(P<0.01)。本研究表明,正常胎鼠心动周期信号变化的复杂性低于孕鼠,胎鼠心脏混沌程度低于孕鼠,胎鼠自主神经系统发育尚不成熟。     

应用自相关和独立分量分析的胎儿心电信号提取

目的:胎儿心电信号在监护胎儿健康状况过程中有着重要的作用。通常从孕妇腹部采集到的混合心电信号中提取出胎儿心电信号,孕妇腹部信号是准周期性的时间信号,其采样点存在着先后关系,传统的独立分量分析(ICA)算法在分离过程中没有考虑信号的时间相关性,针对这一问题提出了一种新的方法提取胎儿心电信号。方法:首先采用自相关分析可以得到混合信号具体的周期长度,根据周期长度进行片段截取信号后可以去除其时间相关性,再利用传统的FastICA分离截取信号得到ICA模型的模型参数,最后利用此模型参数从完整的混合信号中提取出胎儿心电信号。结果:使用临床数据进行了实验验证,分别使用传统的FastICA和新的方法提取胎儿心电信号,结果表明采用新方法提取出的胎儿心电信号中母体成分干扰得到了很好的抑制,胎儿心电信号比较清晰,分离效果优于传统的FastICA。结论:该方法可以清晰地提取出胎儿心电信号,在胎儿心电信号提取中具有很高的实用价值。     

正常人心动周期信号（HPS）的混沌特征随年龄变化──HPS的功率谱分析

心动周期信号（ＨＰＳ）具有混沌特征，携带有自主神经功能信息。ＨＰＳ的功率谱分析可以定量地评价交感、副交感神经活动的强弱及其相互作用。这种方法是测试自主神经系统功能的现代方法。我们利用自行研制的计算机化心动周期信号混沌分析系统，对２１７例正常人的心动周期信号进行了功率谱分析。本文介绍了研究中采用的功率谱指标（Ｐｖｖ、Ｐｌｖ、Ｐｈｖ、Ｐｖｒ、ＰｌｒＰｈｒ、Ｒｖｈ、Ｒｌｈ、Ｔｆｐ），频率指标（Ｖｆｍ、Ｌｆｍ、Ｈｆｍ、ｆｍ、ｆｏ）和混沌度Ｌｏｃ的意义以及它们与年龄的关系。研究表明，随着年龄的增加，交感活动加强，副交感的活动减弱，心脏的混沌程度逐步降低。５０岁左右，有些指标的变化趋势与其它年龄段明显不同。     

心动周期信号中独立成分的分离

采用一项新的统计信号处理技术——独立成分分析提取心动周期信号子成分。从 10名受试者的仰卧和站立体位分别采集 8m in心电信号 ,进而提取心动周期信号。按时间延迟把心动周期信号分成 5组 ,进行独立成分分析 ,重构出两组成分。两组成分分别经傅立叶变换 ,结果显示一组信号成分集中于低频区域 (称为 IC1) ,另一组集中于高频区域 (称为 IC2 )。从仰卧位到站位 IC1的功率显著增加 (P<0 .0 1) ,IC2的功率没有显著的变化 (P>0 .0 5 ) ,IC1的功率占总功率的比值显著增加 (P<0 .0 1)。两体位的比较研究结果表明采用独立成分分析心动周期信号得到的两组成分中 ,IC1可以表征交感神经系统的活动 ,而 IC2表征了副交感神经系统的活动。由这些成分得到的数字和图谱信息可以分别定量评价交感和副交感神经系统的功能     

基于快速定点独立分量分析算法的母胎心电信号分离

研究快速定点独立分量分析方法在母胎心电信号分离中的应用。采用此算法,在胎儿心电信号与母体心电信号可以视为相互独立的信号源的前提下,对来源于同一孕妇的观测信号进行独立分量分离。快速定点独立分量算法可以有效地分离出单个独立分量,得到的胎儿心电信号(FECG)较理想。采用独立分量分析方法,实现母胎心电信号分离,是一种值得尝试的信号处理方法。     

基于BP神经网络的胎儿心电提取算法研究

目的针对胎儿心电不易提取的问题,提出一种从孕妇腹部混合心电信号和胸部心电信号中提取胎儿心电的方法。方法采用反向传播(BP)神经网络预测孕妇腹部混合心电信号中母体心电的真实形态,从腹部混合信号中减去预测的母体心电信号便得到胎儿心电信号。与小波阈值去燥算法和自适应滤波算法比较,评价BP神经网络算法可行性。结果相比小波阈值去燥算法和自适应滤波算法,该算法准确度为94.12%,灵敏度为96.97%。这两项指标均优于小波阈值去燥算法的80.52%、93.94%和自适应滤波算法的87.88%、87.88%。结论基于BP神经网络的方法可以提取到纯净的胎儿心电信号,对于胎儿心电监护有一定的应用价值。     

基于抗混叠小波变换的胎儿心电信号分离方法

目的胎儿心电图能够较好地反映胎儿在子宫内的发育状况,但是由于采集的胎儿心电信号中混有噪声干扰,给医学诊断带来极大干扰。抗混叠小波变换算法能够从混有噪声干扰的源信号中提取胎儿心电信号,且当胎儿心电信号与母体心电信号混叠时,该方法仍能够提取胎儿心电信号。基于此,本文提出一种基于抗混叠小波变换的胎儿心电信号分离方法。方法首先对原始心电信号进行滤波预处理,再利用小波变换分离母体心电信号和胎儿心电信号,最后根据抗混叠分离算法获取混合心电信号中的胎儿心电信号,得到满周期的胎儿心电信号。结果该方法能够较好地获取胎儿心电波形,胎儿心电波形识别准确率可达100%,在信噪比较低的情况下,识别准确率仍可达到77.78%。应用此算法在国外MIT-BIT心电信号数据和国内医院临床心电信号数据中进行实验仿真,并与先前学者的胎儿心电信号提取方法进行对比。结论此方法具有较高的识别准确率以及在临床应用中的可靠性和可行性。     

一种可穿戴式心冲击信号-心电信号联合采集系统

心冲击图(BCG)和心电图(ECG)分别从力学和电学两个维度实现心脏功能的检测。通过提取两种信号相应的特征参数并进行联合分析,可以反映心脏收缩性能等重要心脏生理指标。针对目前相关采集设备复杂笨重的缺点,本文设计了一种可穿戴式BCG-ECG信号联合采集系统,实现了基于加速度计的BCG信号采集和基于导电橡胶电极的ECG信号采集。通过采集6名健康人的信号,以压电薄膜采集的BCG信号为参考信号,对比信号波形特征,并分析心动周期采集的差异性。设备采集两种信号的波形特征与标准信号一致,两种信号在心动周期采集方面与传统方法无明显差异。结果表明,该套系统能精确采集人体BCG信号和ECG信号,为后续在BCG信号形成机制以及健康应用方面的研究提供基础。     

正常儿童心动周期混沌特征变化的研究

本文应用计算机化自主神经系统功能测试系统对１０５例正常健康儿童（０～１１岁）进行了心动周期信号混沌特征分析。结果：除ＨＣＣ外，学龄儿童组的四个混沌特征参数均高于学龄前儿童组，新生儿则低于学龄组和学龄前组；功率谱参数学龄儿童组也高于学龄前儿童组。上述结果表明：儿童自主神经系统的发育，是随着年龄的增加而不断成熟的，其调控功能随年龄的不断增长而日趋完善     

正常人心动周期信号的混沌特征随年龄的变化

心动周期信号（ＨＰＳ）具有混沌特征，含有重要的生理、病理信息。我们利用自行研制的计算机化心动周期信号混沌分析系统，研究了２７１例正常人心动周期信号的混沌特征参数如相对分散度（ＨＲＤ）、李雅普诺夫数（ＨＬＥ）和分维数（ＨＦＤ），发现随着年龄的增加，ＨＲＤ、ＨＬＥ、ＨＦＤ逐步降低，即心血管动力学的复杂性逐步降低     

急性少量、中量饮酒对健康汉族人群共济运动及自主神经功能的影响

测量21例健康汉族自愿者少量、中量饮酒前后自主神经功能、血压、共济运动及血液中的酒精浓度，以探讨急性少量、中量饮酒对健康汉族人群共济运动及自主神经功能的影响。结果发现饮酒后心率明显增加．自主神经总功率明显降低；少量饮酒对卧位副交感神经功能有明显抑制作用，中量饮酒对副交感神经和交感神经功能均有明显抑制作用；少量饮酒后站立位的收缩压和舒张压及卧位的舒张压明显降低；中量饮酒后两种体位的收缩压和舒张压均明显降低；少量饮酒后有部分受试者出现共济失调，中量饮酒后共济失调程度加重；自主神经功能、血压及共济运动的变化程度与血液中的酒精浓度无显著相关性。结果表明少量、中量饮酒能引起部分受试者出现共济失调，并能抑制自主神经功能．影响心血管的调节能力，随着酒精摄入量的增加．抑制作用进一步加强，这些均不利于机体适应环境的急剧变化。     

长距离PCR在血友病A携带者检测和产前诊断中的应用

目的　建立一种重型血友病 A(hemophilia A,HA)携带者检测和产前诊断方法。方法　选择有重型 HA家族史的 2 5例 HA携带者 ,采用长距离 DNA扩增 (long distance- PCR,L D- PCR)技术 ,直接检测是否存在凝血因子 (factor ,F )基因倒位。对 L D- PCR基因诊断阳性携带者于妊娠 2 0～ 2 4周抽取夫妻静脉血和胎儿脐静脉血 ,应用 Bigg's一期法检测血浆凝血因子 F 活性 (F ∶C) ,EL ISA法检测血浆血管性血友病因子 (von Willbrand factor,v WF)浓度 ,进一步应用 L D- PCR技术进行产前诊断。应用DNA测序技术验证 L D- PCR结果。结果　在 2 5个无亲缘关系的重型 HA家系中查出 F 基因倒位携带者 8例 ,其中对 4例 L D- PCR基因诊断阳性的携带者进行了产前诊断 ,2例确诊胎儿为 HA患者而建议终止妊娠 ,另 2名为正常胎儿 ,随访 1年 ,小儿发育正常。结论　应用 L D- PCR技术结合携带者外周静脉血及胎儿脐血血浆 F ∶ C和 v WF∶Ag浓度可准确、快速进行重型 HA患者的诊断及其携带者的产前诊断 ,防止血友病患儿的出生     

Evaluation of autonomic dysfunction by novel methods

The autonomic nervous system innervates every organ in the body. Since autonomic disturbances affect patient survival, an understanding and recognition of these disturbances are important. We adopted several new methods to evaluate autonomic function accurately. 123I-metaiodobenzylguanidine scintigraphy can assess the cardiac autonomic function even in the presence of cardiac arrhythmia. Laser-Doppler flowmetry, ultrasonographic study in the vessels and near-infrared spectrophotoscopy techniques serve as useful markers for screening the dysfunction of vasomotor neurons and blood circulation. Electrogastrography and the circadian rhythms of protein C secretion could be markers of the visceromotor nerves in the abdomen. Electrogastrography is a particularly useful tool for reflecting on functional changes in gastrointestinal motility. The evaluation of anemia could be a marker of autonomic dysfunction in the kidney and bone marrow in patients with familial amyloidotic polyneuropathy, pandysautonomia, and multiple system atrophy. Normocytic and normochromic anemia correlated with the severity of autonomic dysfunction were shown in these patients. We also evaluated the dysfunction of the neuroendocrine system and sudomotor neuron using our new autonomic function tests. The glucose-tolerance test could become one of the most useful clinical tools for detecting autonomic dysfunction in the endocrine system. Microhydrography and thermography could be useful tools for diagnosing the lesion site of dyshidrosis. Moreover, it is clinically important to check the systemic circulation and autonomic function in patients treated with sildenafil citrate and organ transplantation to save their lives. Our new autonomic function tests, such as laser-Doppler flowmetry and 123I-metaiodobenzylguanidine scintigraphy, are crucial tools in supplying the best symptomatic treatment for such patients.     

调节自主神经系统:心血管疾病抗炎治疗的新领域

<正>目前普遍认为高血压、动脉粥样硬化、血脂异常、糖尿病等疾病的发生、发展和转归与炎症免疫反应有着密切联系。同时,心血管疾病中也伴有自主神经病变,表现为交感神经和迷走神经支配紊乱或结构损伤,其主要的病理特征是迷走神经张力减低而交感神经张力亢进。因此,改善自主神经紊乱同时减轻机体低度炎症反应将成为防治心血管疾病的重要方向。近60年的研究表明神经系统可接受免疫系统信号,并可传出神经冲动调节免疫系统活动。     

Sympathetic skin response in diabetic neuropathy

Autonomic neuropathy is a complication of diabetes mellitus (DM) in substantial proportion of cases and may cause definite autonomic symptoms. Because conventional electrophysiological methods do not assess the autonomic nervous system, simple reproducible tests were developed. One of them is sympathetic skin response (SSR) which provides useful information about the status of sympathetic postganglionic function. The aim of this study is to perform SSR in diabetic patients to see whether this test can be used as an electrophysiological method for the diagnosis and confirmation of diabetic autonomic neuropathy. 20 diabetic patients who had electrophysiologically confirmed polyneuropathy but showed no symptoms or signs referable to autonomic system dysfunction were included. 14 (70%) patients demonstrated abnormal SSR. 2 abnormal patterns were observed. An absent response in at least one tested lower extremity (50%) and prolonged foot with normal hand latency (20%). 6 patients (30%) demonstrated no abnormalities. Foot and hand latencies in diabetics did not differ significantly from those of normal controls (p: 0.4, p: 0.1) and no correlation could be found with latencies and duration of sickness, patient's age and HbA1c values. We believe latency measurement is an objective measure of conduction in multineural pathways and can detect subclinical involvement of sympathetic nervous system in diabetics who do not manifest symptoms or signs referable to autonomic system dysfunction.     

自主神经对心脏房室传导调节的动态分析

尽管自主神经对心脏房室传导的作用报道很多，但自主神经对房室传导的动力学特性仍未被揭示。本实验通过模板匹配方法从His束电图检测A、H、V波并测量两心房间期(AA)、心房波与H波间期(AH)、H波与心室波间期(HV)和心房波与心室波间期(AV)，通过白噪声技术动力性刺激迷走神经、交感神经或心房起搏时AV间期的传递函数变化，研究动态自主神经刺激对房室传导的动态调节。结果如下：AV间期对迷走神经刺激呈一阶低通滤波性质，起搏时AV间期增益(13．2％)较未起搏时明显增高(4．6％，P＜0．05)；AV间期对交感神经刺激呈二阶低通滤波性质，起搏时AV间期增益(46％)较未起搏时明显增高(32％，P＜0．05)；动力性起搏心房，从间期与AV间期呈良好负相关。因此认为：(1)AV间期对迷走神经或交感神经刺激均呈现出低通滤波性质。(2)心脏的房室传导时间与心动周期长度呈线性负相关。心率的改变增强交感或迷走神经对房室传导的动力性作用，心率对房室传导的作用在迷走刺激时较交感刺激时强。这在房室传导对自主神经动力性调节的反应时保持相对稳定具有重要的生理意义。