基于心電數(shù)據(jù)庫(kù)的房顫自主神經(jīng)調(diào)控研究.pdf

1、心房顫動(dòng)(atrialfibrillation，AF)是臨床最常見(jiàn)的心律失常之一，具有很高的致死率和致殘率。在未來(lái)的五十年里，隨著心血管疾病生存率的提高和人口老齡化的發(fā)展，AF將成為最流行的心血管疾病之一。 目前AF的治療策略仍然以復(fù)律和心率控制為主。雖然這兩種方法對(duì)患者的臨床癥狀有所緩解，但是它們既不能降低AF的復(fù)發(fā)率或其他疾病的并發(fā)率，也不能延長(zhǎng)壽命，還可能誘發(fā)新的心律失常、栓塞、心肌損傷或心功能不全等并發(fā)癥。射頻消融在AF

2、的治愈率上取得了初步的結(jié)果，但由于技術(shù)較新，成功率較低，尚未被廣泛接受。因此更加有效的預(yù)防和治療措施的產(chǎn)生有待于對(duì)AF機(jī)制的進(jìn)一步闡明。目前對(duì)AF的研究主要側(cè)重于血液動(dòng)力學(xué)方面，而其神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制不甚明了。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究均已證實(shí)，自主神經(jīng)系統(tǒng)(autonomousnervesystem，ANS)與AF的發(fā)生和維持有著密切的關(guān)系，但是其機(jī)制尚未完全闡明。因此研究AF過(guò)程中的ANS機(jī)制對(duì)AF的臨床治療有極其重要的指導(dǎo)意義。 為了研

3、究AF中的自主神經(jīng)調(diào)控機(jī)制，本研究由如下四部分組成。首先建立心電信息數(shù)據(jù)庫(kù)；其次實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的預(yù)處理和QRS波檢測(cè)，以有效提取心電信號(hào)(electrocardiogram，ECG)的RR間期序列；然后利用心率變異(heartratevariability,HRV)分析方法尤其是復(fù)雜度和分形分析方法對(duì)房顫的心室率動(dòng)力學(xué)特性及其晝夜節(jié)律進(jìn)行了深入研究以探索其中的自主神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制；最后將數(shù)據(jù)挖掘引入心電信息處理，對(duì)房顫的預(yù)后因素進(jìn)行了初步研究

4、，同時(shí)也對(duì)心臟疾病的數(shù)據(jù)挖掘進(jìn)行了初步嘗試。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新之處如下：1.開(kāi)發(fā)了一個(gè)和國(guó)際上大型心電信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)兼容的可擴(kuò)展的關(guān)系型心電信息數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)以“實(shí)體-關(guān)系”數(shù)據(jù)模型為中心，總共包括11個(gè)實(shí)體(表)和113個(gè)屬性。通過(guò)所定義的關(guān)系，本數(shù)據(jù)庫(kù)提供了方便而有效的對(duì)不同數(shù)據(jù)文件的聯(lián)合操作，對(duì)不同類型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)共享等操作以及新的實(shí)體和數(shù)據(jù)的擴(kuò)展。 2.本數(shù)據(jù)庫(kù)同時(shí)包括豐富的臨床檢測(cè)和診斷數(shù)據(jù)以及1200盤長(zhǎng)時(shí)間(24

5、小時(shí))的動(dòng)態(tài)心電圖信號(hào)，容量超過(guò)150GB。本數(shù)據(jù)庫(kù)覆蓋了目前國(guó)內(nèi)外心電數(shù)據(jù)庫(kù)中所沒(méi)有的多項(xiàng)臨床檢測(cè)和診斷信息，具有較豐富的基礎(chǔ)心臟疾病類型，具有同一患者多次的檢查數(shù)據(jù)以及死亡患者數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)的建立為研究心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展、診斷和預(yù)后提供了豐富的材料。 3.實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于心電信號(hào)形態(tài)的新的QRS復(fù)合波檢測(cè)算法，達(dá)到了很好的抗噪聲干擾能力和對(duì)QRS波形態(tài)變異的穩(wěn)定的檢測(cè)性能。該算法從QRS波的形態(tài)特點(diǎn)出發(fā)，充分利用其獨(dú)特的寬

6、度、斜率和幅度在不同QRS波形態(tài)下的共同特性，巧妙地將數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)和差分符號(hào)一致相結(jié)合，達(dá)到了很好的抗噪聲干擾能力和對(duì)QRS波形變異的適應(yīng)能力。本文的QRS波檢測(cè)算法計(jì)算復(fù)雜度不高，在對(duì)MIT標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的測(cè)試中表現(xiàn)出了優(yōu)良的檢測(cè)性能，其總的敏感度(Se)和預(yù)測(cè)度(+P)分別達(dá)到了99.66％和99.87％。 4.AF的心室率變異性分析發(fā)現(xiàn)AF中的自主神經(jīng)處于迷走興奮引起的高度不平衡狀態(tài)且迷走神經(jīng)活動(dòng)表現(xiàn)出類似竇性心律下的晝夜節(jié)律。

7、 5.AF的心室率的分形特性中存在特征尺度，在特征尺度的兩側(cè)表現(xiàn)出完全不同的分形性和晝夜節(jié)律。在低于特征尺度一側(cè)的分形性和晝夜節(jié)律性都消失，高于特征尺度側(cè)的分形性雖然弱于竇性心律，但其晝夜節(jié)律卻和竇性心律時(shí)沒(méi)有明顯區(qū)別。 6.和正常竇性心律比較而言，AF中心室率的多分形性大大降低，并且失去晝夜節(jié)律。 7.首次將聚類分析技術(shù)應(yīng)用于AF并發(fā)現(xiàn)持續(xù)AF的心室率動(dòng)力學(xué)特性是其內(nèi)在的本質(zhì)特征，和年齡、性別、疾病以及AF持續(xù)