CN1527235A

CN1527235A - 获得自主神经功能信号的方法

Info

Publication number: CN1527235A
Application number: CNA031582672A
Authority: CN
Inventors: 宁新宝; 李德华; 司峻峰; 傅娟; 黄晓林
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2004-09-08

Abstract

获得自主神经功能信号的方法，对获得的心率变异性信号进行处理，从15～40min的时间间隔采集得的心率数据，以3－8min时间段为步长，对各数据段分别进行FFT变换，结果存入快速傅里叶变换数据库FFTDATA指针中。以信号处理技术分析获取的以3－8min时间段为步长的低频功率的标化、高频功率的标化经及低频功率与高频功率的比。本发明得到的功能仪获得的反映自主神经的心率及其变异性参数，为心理生物学指标测定及生物反馈治疗提供了有效的工具，具有重要的临床意义。

Description

获得自主神经功能信号的方法

一、技术领域

本发明涉及一种获得自主神经功能信号的方法，是从心率变异性(Heart RateVariability，HRV)信号获得自主神经功能信号的方法。

二、背景技术

自主神经(Autonomic Nervous Systerm，ANS)为外围神经的组成部分，它包括交感神经和副交感神经两个部分，支配内脏、心血管及腺体的运动，其功能参数与焦虑抑郁等心理障碍有紧密的内在联系。

心率变异性(Heart Rate Variability，HRV)是指逐次心跳间期之间的微小变异。它通过测定心博间期变化的大小及快慢来反映窦房结自律性受自主神经系统调节的作用，是心交感、迷走神经的张力及其平衡关系的非入侵性指标。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种从心率变异性(Heart Rate Variability，HRV)信号获得自主神经功能信号的方法，可以同时获得心率变异性(Heart RateVariability，HRV)信号获得自主神经功能信号，并得到一种准确的检测信号。

本发明的目的为获得自主神经功能信号的方法，它是这样实现的：心率变异性信号由下述装置获得，装置由导联电极、导联、心电放大器和附属配件微机构成，从导联、心电放大器输入微机的信号包括下述几种：从15～40min的时间间隔采集得的心率数据(R-R间期)，对各数据段分别进行FFT变换，结果存入FFTDATA指针中，以FFTDATA为参数计算TP，LFnorm，HFnorm，LF/HF，画LFnorm，HFnorm，LF/HF趋势图及TP、LFnorm、Hfnorm、LF/HF、最大心率、最小心率、平均心率列表，具体过程如下：确定R-R间期数据个数，开辟存放RR间期数据的内存空间、数据分组、分组组数为q，第q组256个数据相加得S，第q组256个数据各自与S/256相减后加海明窗存入复数数组a(256)，对其进行快速傅里叶变换FFT(a(256))，存入相应的FFTDATA(i)，以信号处理技术分析获取的以3-8min时间段为步长的LFnorm(低频功率标化值)、HFnorm(高频功率标化值)、LF/HF(低频功率/高频功率)各生理参数的趋势图(“A”为焦虑及其疑似区，“B”为正常区，“C”为抑郁及其疑似区)，见图。“B”区应为经临床大量病例测试，统计学处理后得出的正常值范围。确定RR间期数据个数，开辟存放RR间期数据的内存空间，计算各数据段的相对功率值，结果存入ARDATA指针中，画AR模型曲线图。

TP：总功率；VLF：极低频率功率；F：低频功率；F：高频功率；LFnorm：LF的标化(单位nU)；Hfnorm：HF的标化(单位nU)

本发明的特点是：自主神经功能仪构思新颖，为国内外独创，将独特开发的检测手段、先进的信号处理技术与医学临床的专家诊断经验进行有机结合，采集分析心电信息的心率及其变异性等，是焦虑症、抑郁症的一种特性指标，它与焦虑症、抑郁症的病患者的个性特征及临床心理评估、疗效均有密切的相关性。本发明得到的功能仪获得的反映自主神经的心率及其变异性参数，为心理生物学指标测定及生物反馈治疗提供了有效的工具，具有重要的临床意义。

四、附图说明

图1自主神经功能仪框图

图2为电原理图

图3为LFnorm(nU)、HFnorm(nU)、LF/HF趋势图

图4为软件总体框图

图5为软件总流程图

图6为心率变异性频域分析流程图

图7为计算TP、LFnorm、Hfnorm、LF/HF函数流程图

本功能仪由导联电极、导联、心电放大器和附属配件微机、液晶显示屏、微型打印机等组成，如图1所示其电原理图如图2所示。正常范围值需经大量病例测试统计学处理后得出。趋势图的获得详见图所示。

本发明功能仪电路硬件的结构为：

将检测心率变异性的硬件电路(包括导联电极、导联、心电放大器、微机显示屏、打印机等)，图2电路图主要为心电信号放大电路，上为电源电路，中部为运算放大器构成的多级心电信号放大电路，下部虚线为QRS波群检测与整形电路，引均为与现为技术相近的电路。此处不多赘述。构成的设备与一套分析心率变异性参数的方法及其软件系统结合起来命名为“自主神经功能仪”，者本发明功能仪采用心率变异性测定自主神经功能(评价交感神经和副交感神经张力及与其相关的焦虑症、抑郁症等病患情况，甚至评价人的个性等)具有很宽的应用范围。

本功能仪分析处理软件流程：

经长时间(15～40min)采集得的心率数据(R-R间期)采用先进的信号处理技术分析获取的以5min时间段为步长的LFnorm(低频功率标化值)、HFnorm(高频功率标化值)、LF/HF(低频功率/高频功率)各生理参数的趋势图(“A”为焦虑及其疑似区，“B”为正常区，“C”为抑郁及其疑似区)，见图3。“B”区应为经临床大量病例测试，统计学处理后得出的正常值范围。

图3为LFnorm(nU)、HFnorm(nU)、LF/HF趋势图

软件总体框图包括数据采集模块、文件操作模块、绘制曲线模块、分析计算模块、用户交互模块和打印模块等，如图4所示。图4中的分析计算模块为其主要模块，软件的发明思路都包括在其中。分析计算模块包括软件总流程图(如图5所示)、心率变异性频域分析流程图(如图6所示)和计算TP、LFnorm、Hfnorm、LF/HF函数流程图(如图7所示)等。

另外在分析打印报告中还给出了LFnorm(nU)、HFnorm(nU)、LF/HF的平均值及最大心率、最小心率和平均心率。“nU”为校正单位。

以上的各参数值均为每个5min时间段心率数据分析计算得的，如有8个5min时间段，则各参数分别有8个参数值，平均值即为8个参数值的平均。

图6中具体获得信号的过程如下：确定R-R间期数据个数，开辟存放RR间期数据的内存空间、数据分组(256个一组，步长128，最后一组如不足256个数据用0补全)、分组组数为q，第q组256个数据相加得S，第q组256个数据各自与S/256相减后加海明窗存入复数数组a(256)，对其进行快速傅里叶变换FFT(a(256))，a(i)*a(i)/q/0.3958727436存入FFTDATA(i)，通过FFT(a(256))以信号处理技术分析获取的以3-8min时间段为步长的LFnorm(低频功率标化值)、HFnorm(高频功率标化值)、LF/HF(低频功率/高频功率)各生理参数的趋势图(图中“A”为焦虑及其疑似区，“B”为正常区，“C”为抑郁及其疑似区)。

Claims

1、获得自主神经功能信号的方法，其特征是对获得的心率变异性信号进行处理，从15～40min的时间间隔采集得的心率数据，以3-8min时间段为步长，对各数据段分别进行FFT变换，结果存入快速傅里叶变换数据库FFFDATA指针中。

2、由权利要求1所述的获得自主神经功能信号的方法，其特征是心率变异性频域分析流程的方法是：确定R-R间期数据个数，开辟存放RR间期数据的内存空间、数据分组，分组组数为q，第q组256个数据相加得S，第q组256个数据各自与S/256相减后加海明窗存入复数数组a(256)，对其进行快速傅里叶变换FFT(a(256))，存入快速傅里叶变换数据库FFTDATA(i)，以信号处理技术分析获取的以3-8min时间段为步长的低频功率的标化、高频功率的标化经及低频功率与高频功率的比。