1、 生成合成心电信号的动力学模型 中文 4990 字， 3400 单词， 17300 英文字符 出处： McSharry P E, Clifford G D, Tarassenko L, et al. A dynamical model for generating synthetic electrocardiogram signalsJ. Biomedical Engineering, IEEE Transactions on, 2003, 50(3): 289-294. 生成合成心电信号的动力学模型 A Dynamical Model for Generating Synthetic Ele
2、ctrocardiogram Signals 学 部（院）： 电信学部 专 业： 生物医学工程 生成合成心电信号的动力学模型 生成合成心电信号的动力学 模型 Patrick E. McSharry , Gari D. Clifford, Lionel Tarassenko, and Leonard A. Smith 摘要 一个基于三个相关联的普通微分方程的动力学 模型 ，该系统能够 生成逼真的合成心电信号。该操作能详细显示 心率的平均值和标准偏差以及心电的 PQRST 周期的形态和 RR血流速度图的功率。 特别的，该 模型 包含了在高频的呼吸性窦性 心率不齐 和在低频的Mayer 波以及低频与
3、高频的比率。许多在形态学和时域的人类心电图的 beat-to-beat变化， 包括 QT 的分散度和 R 峰的振幅调整都在结果中显示出来了。该 模型 可能能够评估生物医学信号处理的方法，这能够计算心电图的临床统计学。 关键词 动力学 模型 ，心率变异性（ HRV）， Mayer 波， QRS 形态， QT 间隔 ， 呼吸性窦性心率不齐， RR 间隔， RR 血流速度图，合成心电图。 1.介绍 心电信号 是一个时变的信号，它反映了引起心脏纤维收缩与随后的舒张的离子电流。体表 心电信号 是通过记录放置于皮肤表面的两电极的电势差获得的。 心电信号 的一个正常信号周期代表了每次心跳时连续的心房去极化
4、/复极化和心室的去极化 /复极化。这些可以近似的描述成图 1中的 心电信号 波形标注的波峰与波谷 P， Q， R， S， T。 图 1 。 正常人类的平均 P， Q， R， S， T 心电图形态记录 从真实的 心电 信号中提取有用的临床信息需要可靠的信号处理方法。这些包括 R峰的检测， QT 间隔的检测，从 心电信号 中分离处心率和呼吸率。 RR 间隔是相连的两个 R 生成合成心电信号的动力学模型 峰之间的时间，反过来，这个时间间隔可以计算出瞬时心率。一系列的 RR 间隔被称作RR血流速度图。这些 RR 间隔的可变性揭示了 关于生理状态这一问题 的 重要的 信息。 目前，新的生物医学信号处理方
5、法被评估通过将他们应用于 心电信号 在大的数据库中，例如生物数据库。虽然 这给操作者一个指示关于一个给定的算法的准确性当它应用于实际时，但是它很难推断其性能会怎样变化在不同的有一定范围的噪音水平和 采样频率的临床设定中。得到逼真的人造 心电 信号可以对这个评估有帮助。 这篇文章展示了一个 能产生一个合成 心电 信号 并 拥有逼真的 PQRST 形态 和指定的心率动态的 模型 。该 模型 的目的是提供一个拥有已知特性的标准的逼真的 心电 信号。 该信号能在具体的统计数据例如心率的均值和标准差和心率变异性的频域特性下生成，例如，低频与 高频的比率被定义为功率的比率，它在 RR 血流速度图中在 0.
6、00150.15Hz 和0.150.4Hz 之间。通过 产生一个能 代表一个典型的人类 心电 的信号，有助于比较不同信号处理的方法。一个合成 心电 信号能在不同的采样频率和不同的噪声水平下产生来确定一个给定的方法的性能。这个性能 可以 被表现出来， 例如，有许多真阳性，假阳性，真阴性，假阴性在每次试验中。 这个性能的评估可以看作一个标准并且可以帮助临床医生确定哪个生物医学信号处理方法用于给定的实际应用中是最好的。 这篇论文安排如下。第二部分概述心动周期 的生理机制 和 回顾 心电 信号反映的形态变异。第三部分简要回顾 心率变异性 。该动力学系统将在第四部分介绍，第五部分研究该系统。第六部分总结和讨论可能用于 模拟特殊障碍的扩展模型。 2. 心电信号 形态 心脏的每一次跳动都可以看成是一系列在 心电信号 基线上的偏差。这一偏差反映了启动肌肉收缩的心脏电活动的时间演化。 心电信号 的一个窦（ 正常 ） 周期与一个心跳相一致，它习惯上用字母 P， Q， R， S 和
