最新心率变异性及其相关算法的实现课件PPT.ppt 63页

'心率变异性及其相关算法的实现 报告内容概念介绍基本原理与具体算法计算结果与结果分析算法总结疾病诊查与研究意义附加功能与参考文献 概念介绍 频域分析频域分析是将连续正常的R-R间期进行基于FFT的经典谱估计或基于自回归AR模型的现代谱估计获得的功率谱密度，可以作为定量的指标来描述HRV信号的能量分布情况，它将各种生理因素作适当分离后进行分析，因而有较大的临床应用价值。常用的谱参数有VLF极低频段（0.0033~0.04Hz）的功率、LF低频段（0.04~0.15Hz）的功率、HF高频段（0.15~0.4Hz）的功率、TP信号总功率（VLF、LF和HF的总和）。 基本原理具体算法 QRS波群提取的微分阈值法低通滤波高通滤波微分平方加窗平均阈值设定以及判断 低通滤波低通滤波旨在去除高频（肌电、高频电刀等）干扰，其传递函数为对应的差分方程为低通滤波虽然滤除了高频干扰，但它带来了极大的基漂，所以仅仅进行低通滤波是不够的，还必须利用高通滤波来消除这些基漂 高通滤波高通滤波旨在去除低频（基漂）干扰，其传递函数为对应的差分方程为高通滤波有效的去除了基漂，但是噪声部分的干扰依然较大，为了更有效的提取QRS波群，必须对信号进行微分计算 微分微分算法的传递函数为对应的差分方程为微分使得正负半轴的信号幅值近乎相等 平方及加窗平均平方旨在将幅值为负的信号变为幅值为正的信号，32点加窗平均旨在对平方后的信号进行平滑处理，其传递函数为对应的差分方程为 阈值设定及判断阈值设定采用自适应迭代法利用MATLAB的findpeaks函数对信号中的峰值进行检测，得到一组数据，设为PEAK(i)当前检测到的峰值PEAK(i)为信号峰值时，更新SPK(i)：当前检测到的峰值PEAK(i)为噪声峰值时，更新NPK(i)：初值设定：SPK(0)为前8个连续的1s内各自最大值的平均；NPK(0)为0 阈值设定及判断更新当前的阈值 时域参数的计算方法均值（MEAN）旨在反映R-R间期的平均水平，其计算公式为总体标准差（SDNN）可以用来评估24h长程HRV的总体变化，其计算公式为 时域参数的计算方法均值标准差（SDANN）反映HRV中的慢变化成分，其计算公式为差值均方的平方根（r-MSSD）反映HRV中的快变化成分，其计算公式为 时域参数SDNNSDANNr-MSSD18~29岁169.92±41.01151.07±41.3172.39±47.1030~49岁148.31±32.80130.23±33.7548.40±20.9050~69岁121.19±29.27108.87±28.4640.40±18.29 频域参数的计算方法本报告是基于FFT的经典谱估计的方法计算频域参数的各频域参数及其生理意义如下表所示：频域参数参数意义VLF极低频段（0.0033~0.04Hz）的功率机制不明。可能是与体温调节、肾素血管紧张素系统及体液因子等因素有关的长期的调节机制有关LF低频段（0.04~0.15Hz）的功率解释仍然有争议，但是大多数学者认为它是交感神经活动的标志HF高频段（0.15~0.4Hz）的功率由迷走神经介导，代表呼吸变异TP信号总功率（VLF、LF和HF的总和）信号总的变异性 计算结果结果分析 时域参数结果分析本报告采用了10段ECG数据，每段1min，采样率200Hz，幅度单位mV组号心率（次/min）MEAN(ms)SDNN(ms)r-MSSD(ms)174812.328849.835980.0976271849.785750.031726.7842370855.579733.007930.1528474811.438435.447051.5658567881.666797.938348.50856581.0340e+00394.7038133.6006765911.4063268.0230497.3370886691.2941211.7645387.6543993641.413041.665960.317410103579.951098.6092172.1738 时域参数结果分析不正常组的数据提供者自身的心率变异性存在问题；由于SDNN是一个受个体差异、时空差异干扰很大的参数，所以如果数据的样本容量太小，则样本对总体缺乏足够的代表性，从而难以保证SDNN推算结果的精确度和可靠性。对于时域参数来说，本报告中数据长度只有1min是远远不够的，一般计算SDNN的数据长度都必须是24h以上。 频域参数结果分析 频域参数结果分析由于样本容量和心率采集分辨率的限制，导致数据的功率谱在0.0033Hz~0.4Hz频段中没有采样点，所以我们无法计算频域参数VLF、LF、HF和TP。对于频域参数来说，本报告中数据长度只有1min也是远远不够的，一般计算频域参数的数据长度都必须是24h以上。 算法总结 算法总结1在计算心率变异性之前，必须对待处理的心电信号进行QRS波群的提取。2计算心率变异性对数据长度有一定的要求。3计算心率变异性对采样频率也有一定的要求。微分阈值法是较为有效的提取方法之一，该算法可以进行实时检测，且准确度较高，心率误判发生的概率低。数据长度过短，时域参数的计算结果误差大、准确度低；频域参数的计算结果灵敏度差。计算心率变异性的数据长度往往要在24h以上。采样频率太低，容易导致所需要频段（0.0033Hz~0.4Hz）的数据没有被采集到，影响最终分析结果。 疾病诊查研究意义 疾病诊查与研究意义检测冠心病病人猝死的发生。凡副交感神经张力降低的冠心病人，其心室颤动的阈值低，容易发生心脏性猝死，而且心肌梗塞后的死亡率也增高。了解副交感神经的受损情况。充血性心力衰竭患者植物神经机能普遍受损害而降低，但副交感神经受损更显著，可运用频域分析法进行监测。探讨高血压的始动机制。现已查明，原发性高血压患者的交感神经张力增高，而副交感神经的张力降低，且与高血压的严重程度呈明显的正相关。但是，老年高血压患者的上述变化不甚明显。通过植物神经功能测定，可以了解高血压的始动机制。 疾病诊查与研究意义监测和评价糖尿病患者的植物神经机能状况。糖尿病患者的植物神经和周围神经均受损害，且两者呈平行关系。通过心率变异性检查，可以了解植物神经机能的受损害程度。通过评价交感神经张力亢进情况，用于诊断年轻患者的血管迷走性晕厥。监测心肌病患者病情。无心力衰竭的扩张型心肌病患者，植物神经功能普遍受损。通过心率功率谱分析，可以了解心肌病患者的病情。 疾病诊查与研究意义监测心脏移植术后的排斥反应。心脏移植术后，患者心脏心率变异性显著降低甚至消失，一旦发生排斥反应，心率变异性则明显增高，因此，心脏移植术后应定期检查心率变异性，以了解和预防心脏排斥反应的发生，及时采取相应措施。对胎儿发育及产程进行监测。判断吸烟者植物神经功能受损害的程度。长期吸烟者，其植物神经功能均可受到损害，受损的严重程度与烟量及烟龄呈显著正相关。一般表现为交感神经张力增加和副交感神经张力降低。对嗜烟者监测心率变异性，可以对多种相关疾病进行预测。 附加功能参考文献 附加功能该算法除了可以计算心率变异性之外，还有以下2种附加功能：对心率的正常与否进行判断，输出有心率正常、心动过速、心动过缓3种情况；对心脏的早搏情况进行判断，输出有无早搏、室性早搏、房性早搏3种情况，并且能给出1分钟内的早搏次数。 参考文献[1]腾轶超老师课件，第3章设计案例_心电监护仪器，2012.[2]刘晓芳，叶志前.心率变异性的分析方法和应用.国外医学生物医学工程分册，2001,24(1):42-48.[3]王步青，王卫东.心率变异性分析方法的研究进展.北京生物医学工程，2007,26(5):551-554.[4]牛德金，赵瑞红，黄佳.检查心率变异性的意义.家庭医生. ThankYou! 慢性支气管炎、阻塞性肺气肿疾病的防治及护理急诊科王周锦 一、概述二、病因和发病机制三、临床表现四、有关检查五、诊断要点六、治疗要点七、护理诊断／问题八、护理措施九、健康教育 一、概述慢性支气管炎简称慢支，是指气管支气管粘膜及其周围组织的慢性非特异性炎症。临床上以咳嗽、咳痰或伴有喘息及反复发作的慢性过程为特征。病情若缓慢进展，常并发阻塞性肺气肿，甚至肺动脉高压、肺原性心脏病。它是一种常见病，尤以老年人多见。 肺气肿是指终末支气管远端的气道弹性减退、气腔异常扩大，或同时伴有气道壁破坏的病理状态。慢支引起的慢性阻塞性肺气肿，是由于慢性炎症蔓延至气道远端，累及细支气管管壁及周围组织，造成气体排出受阻，使肺泡过度膨胀和肺泡壁弹性减弱或破坏融合成肺大泡所致。病人在咳嗽、咳痰的基础上出现逐渐加重的呼吸困难，可并发慢性肺源性心脏病和Ⅱ型呼吸衰竭。 慢性支气管炎和慢性阻塞性肺气肿都有气流受阻的现象，把具有气流受阻特征的一类疾病称为慢性阻塞性肺疾病（简称COPD）。 二、病因和发病机制（一）病因1.吸烟纸烟中含有焦油、尼古丁等，可使支气管痉挛，呼吸道上皮细胞纤毛运动受抑制，纤毛脱落，而易致感染。2.感染病毒感染与细菌感染，常见病毒为鼻病毒、流感病毒、腺病毒及呼吸道合胞病毒；常见细菌为肺炎球菌和流感嗜血杆菌等。3.大气污染包括二氧化硫、二氧化氮、氯及臭氧等的慢性刺激。4.气候冷空气刺激、气候突然变化，使呼吸道黏膜防御能力减弱，易继发感染。5.遗传因素已证明抗胰蛋白酶缺乏，与肺气肿的发生有密切关系。 （二）发病机制发病机制尚未完全阐明，可能与多种因素共同作用有关。在病因的作用下，支气管壁可有各种炎性细胞浸润，炎性物质的释放，如前列腺素、白三烯、组胺、淋巴因子及溶酶体成分，导致黏膜下腺体增生、分泌增加及黏液纤毛运动障碍和气道清除能力削弱，出现黏膜充血水肿、增厚，加剧了气道阻塞，易于感染及发病。慢性炎症使巨噬细胞和中性粒细胞释放弹性蛋白酶、水解肺泡壁内的弹性蛋白，使肺泡壁破坏失去弹性，肺泡腔扩大，同时毛细血管损伤使组织营养障碍而发展成肺气肿。在发生气流阻塞时，小气道病变是主要原因。 三、临床表现（一）慢性支气管炎的症状、体征慢支症状表现为"咳"、"痰"、"喘"、"炎"四症。早期咳嗽较轻微，只在气候寒冷或突变时发生，重者则四季均咳。一般晨间咳嗽较重，痰液多为白色黏液泡沫状，当发生感染时，痰量增多，尤以体位变动或清晨起床时痰量较多，可有脓性及黏液脓性痰，偶可带血。喘息型慢支有支气管痉挛，可有喘息。早期可无异常体征，长期患病可在背部及肺底部出现散在的干、湿啰音，急性发作时，啰音可增多，喘息型慢支发作时，可闻哮鸣音。 （二）阻塞性肺气肿的症状、体征慢性支气管炎反复急性发作不断加重，形成阻塞性肺气肿。除慢支症状外，主要症状为逐渐加重的呼吸困难，初期可在劳累后出现，随病情发展，甚至在静息时也感到呼吸困难。当慢支急性发作时，进一步加重通气功能障碍，使胸闷气急加重。典型肺气肿的体征为：桶状胸，胸部呼吸运动减弱；语颤减弱；叩诊过清音；听诊呼吸减音弱。 四、有关检查（一）血液检查继发细菌感染时，白细胞总数及中性粒细胞比例增多。（二）x线检查可见肺纹理增多及紊乱，肺气肿时，两肺透亮度增加，肋间隙增宽。（三）肺功能检查在慢支早期可正常。COPD早期可有小气道功能异常，以后可出现第1秒用力呼气量占用力肺活量比值减少；慢支并发阻塞性肺气肿时，残气容积增加，残气容积占肺总量百分比增加。 五、诊断要点1.慢性支气管炎：以咳嗽、咳痰为主要症状或伴有喘息，每年发病持续3个月，持续2年或以上，能排除其他疾患引起的咳嗽咳痰。临床上可分为两型。单纯型：主要具有咳嗽、咳痰两项症状；喘息型除有咳嗽咳痰外，伴有喘息，并有哮鸣音。2.阻塞肺气肿：根据慢性支气管炎发病史，肺气肿的症状及体征，X线胸片及肺功能检查一般可以做出诊断。 六、治疗要点1.戒烟，控制各种诱发因素。由于慢支及肺气肿为慢性病，应帮助患者了解疾病，增加其治疗疾病的信心。2.对慢支患者在急性发作期要控制感染，祛痰止咳，解痉平喘。用药：（1）抗生素：应根据致病菌的性质及药物敏感程度选择。较轻患者，多选择口服及肌注抗生素，而对于较重患者，多选用静脉注射抗菌谱较广的药物。常用的药物包括青霉素类、头孢菌素类、大环内酯类、氨基糖苷类和喹诺酮类。（2）支气管扩张剂：茶碱类如氨茶碱；受体兴奋剂如沙丁胺醇；抗胆碱能药物如异丙阿托品等，可缓解支气管痉挛的症状。（3）祛痰止咳：祛痰药物如乙酰半胱氨酸、溴己新等，也可使用中药化痰。对老人、体弱者及痰多者，不应使用强镇咳剂，如可待因等。（4）雾化吸入：痰液黏稠者可采用雾化吸入，雾化液中可加入抗生素及痰液稀释剂。 七、护理诊断／问题1.清理呼吸道无效：与痰液黏稠，支气管痉挛等有关。2.低效性呼吸型态：与支气管阻塞、呼吸阻力增加有关。3.活动无耐力：与低氧血症、营养不良等有关。4.气体交换受损：与COPD继发感染有关。5.焦虑、个人应对无效：与呼吸困难迁延、家庭支持不足或缺乏有关信息有关。6.潜在并发症：自发性气胸、呼吸衰竭。 八、护理措施（一）遵医嘱给予抗炎治疗，有效地控制呼吸道感染鼓励病人咳嗽，指导病人正确咳嗽，促进排痰。痰量较多不易咳出时，按医嘱使用祛痰剂或给予超声雾化吸入。 （二）改善呼吸状况对阻塞性肺气肿患者的治疗主要为改善呼吸功能。1.合理用氧：低氧血症者按医嘱实施合理氧疗，可鼻导管持续（或吸氧时间每天15小时以上）低流量吸氧，一般氧流量为1~2升，浓度为25%~29%，以提高氧分压，并避免吸入氧浓度过高引起二氧化碳潴留COPD病人因长期二氧化碳潴留，呼吸中枢对二氧化碳已不敏感，主要通过缺氧刺激外周化学感受器反射性兴奋呼吸中枢，吸入较高浓度的氧气可削弱缺氧的刺激，使通气抑制，加重二氧化碳潴留，严重时可导致呼吸停止。。 向病人说明氧疗的重要性，嘱其不要擅自停止吸氧或变动氧流量，特别是睡眠时氧疗不可间歇，以防熟睡时呼吸中枢兴奋性减弱或上呼吸道阻塞而加重低氧血症。 2.呼吸训练：腹式呼气和缩唇呼吸训练腹式呼吸训练：肺气肿患者常呈浅速呼吸，呼吸效率低，让患者作深而慢的腹式呼吸，通过腹肌的主动舒张与收缩加强腹肌训练，可使呼吸阻力减低，肺泡通气量增加，提高呼吸效率。 训练方法如下：①体位：开始训练时以半卧位，膝半屈曲最适宜。立位时上半身略向前倾，可使腹肌放松，舒缩自如，全身肌肉特别是辅助呼吸肌尽量放松，情绪安定，平静呼吸。 ②呼吸训练：用鼻吸气，经口呼气，呼吸要缓慢均匀，切勿用力呼气，吸气时腹肌放松，腹部鼓起，呼气时腹肌收缩，腹部下陷。开始训练时，患者可将一手放在腹部，一手放在前胸，以感知胸腹起伏，呼吸时应使胸廓保持最小的活动度，呼与吸时间比例为2～3：1，每分钟l0次左右，练习数次后可稍事休息，两手交换位置后继续进行训练。每日训l练两次，每次l0～15分钟，熟练后可增加训练次数和时间，并可在各种体位时随时进行练习。 缩唇呼气训练：：肺气肿患者因肺泡弹性回缩力减低，小气道阻力增高，呼气时小气道提早闭合致使气体滞留在肺泡内，如在呼气时将口唇缩成吹笛子状，气体经缩窄的口唇缓慢呼出称缩唇呼气。其作用是提高支气管内压，防止呼气时小气道过早陷闭，以利肺泡气排出。总之，患者掌握腹式呼吸，并将缩唇呼气融人其中，便能有效增加呼吸运动的力量和效率，调动通气的潜能。 有效咳嗽咳痰的方法及指导深呼吸和有效咳嗽.咳痰:适用于神志清醒能咳嗽的病人.其方法为：病人取坐位，双脚着地，身体稍前倾，双手环抱一枕头，有助于膈肌上升，进行数次深而缓慢的呼吸，于深吸气末屏气，然后缩唇，缓慢地通过口腔尽可能地呼气；再深吸气后屏气3~5秒，从胸腔进行2~3次短促有力的咳嗽，张口咳出痰液，咳嗽时收缩腹肌，或用自己的手按压上腹部，帮助咳嗽。 胸部扣击与胸壁震荡：适用于久病体弱，长期卧床，排痰无力者，禁用于未经引流的气胸，肋骨骨折，咯血及肺水肿等病人。操作时要监测生命体征和肺部诊，明确病变部位，宜用单层薄布保护胸廓部位，避免直接扣击引起皮肤发红，避免过厚覆盖物降低扣击时的震荡效果，扣击时避开乳房，心脏和骨突部位，解开拉链，纽扣等硬物。扣击时病人取侧卧位，扣击时右手的手指指腹并拢，使掌侧呈杯状，以手腕力量，由肺底自下而上，由外向内迅速而有节律的扣击胸壁，震动呼吸道，每一肺叶扣击1~3分钟，120~180次/分。操作时力量适中，以病人不感到疼痛为宜，每次扣击时间5~15分钟为宜，应安排在餐后2小时至餐前30分钟完成。 湿化和雾化疗法：其目的是湿化呼吸道，稀释痰液，适用于痰液粘稠而不易咳出者。常用湿化剂有蒸馏水，生理盐水，低渗盐水。临床上常在湿化剂中加入药物（如痰溶解剂，支气管舒张剂，激素等）以雾化的方式吸入，以达到祛痰，止咳，消炎，平喘的作用。 机械吸痰：适用于无力咳出黏稠痰液，意识不清或排痰困难者。可经病人的口，鼻腔，气管插管或气管切开处进行负压吸痰。每次吸引时间不超过15秒，两次抽吸时间大于3分钟。并在吸痰前，中，后适当提高吸入氧的浓度，避免吸痰引起低氧血症。 饮食：要给予高热量、高蛋白质、高维生素饮食，少吃产气食品，防止产气影响膈肌运动。应重视营养摄人，改善营养状态，提高机体的免疫力。 全身性运动：全身运动锻炼结合呼吸锻炼能有效挖掘呼吸功能潜力，可进行步行、骑自行车、气功、太极拳、家庭劳动等，锻炼方式、锻炼时速度、距离，根据病人身体状况决定。 心理护理：由于长期呼吸困难，病人容易丧失信心，多有焦虑、抑郁等心理障碍，护士应聆听病人的叙述，做好病人与家属及单位间的沟通，疏导其心理压力，必要时请心理医生协助诊治。 九、健康教育1.戒烟，使病人了解吸烟的危害，改善生活环境。2.增强体质，防止急性呼吸道感染，进行耐寒锻炼。重视缓解期营养摄人，改善营养状况。3.坚持全身运动和呼吸训练，进行适宜的全身活动，指导病人制定合理的运动计划。4.家庭氧疗的指导。长期氧疗可以改善COPD病人的预后，提高其生活质量，给有此医嘱的病人提供有关家庭氧疗的咨询与帮助。5.坚持进行腹式呼吸及缩唇呼气训练。6.关注病人的心理问题，居家病人常有明显的孤独感，抑郁的发生率较高。因此，家人及朋友除在提供身体方面的关怀外，在心理上应更多给予关注与帮助。 谢谢您'