信号长度对基于心率校正心率变异性分析准确性的影响

目的 观察信号长度对基于心率校正心率变异性(heart rate variability, HRV)分析结果的影响,探索获得准确HRV分析所需采集信号的最短时间长度。方法 采集2017年5月至2019年11月在陆军军医大学第一附属医院体检或就诊的116名正常对照者和72名肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy, HCM)患者的24 h心电数据,运用基于心率校正的HRV方法计算临床常用的9个指标。以24 h结果为标准,对比3种信号长度(5、30、60 min)计算结果的准确性和可靠性。结果 用基于心率校正的HRV方法对3种长度的信号进行分析,HCM患者的9个HRV指标均显著低于正常对照者(P<0.05)。当信号长度为5、30和60 min时,随着信号长度的增加,HRV结果和24 h结果的相关系数逐渐增大,分别为0.36±0.22、0.76±0.14和0.97±0.04 (P<0.05),和24 h结果的相对误差逐渐减小,分别为(28.09±22.96)%、(7.78±4.78)%和(3.27±1.79)%(P<0.05),受试者工作特征曲线下面积逐渐增大,分别为0.75±0.04、0.87±0.08和0.89±0.08 (P<0.05)。结论 短时HRV分析对HCM患者风险评估结果的准确性随信号长度的减小而降低。当使用基于心率校正的HRV分析方法时,获得准确结果所需采集信号的最短时间为60 min。

基于心电信号和机械信号同步传感的穿戴式心功能监测

心脏电活动和机械活动的同步监测是全面评估心功能的关键。本研究设计一种可同步采集心电信号和胸部机械振动信号的穿戴式监测设备,以单片机为核心,利用心电采集芯片检测心电信号,利用加速度传感器同步采集心脏在体表的机械搏动信号。信号采集后,通过上位机分析软件识别心电和机械信号特征点,估算心功能指标。实验结果发现所估算的心功能指标与超声心动图获得参数具有较强的相关性,表明基于心电信号和机械信号同步传感的穿戴式监测方法可用于高风险心血管疾病患者的日常心功能监测。

基于嵌入式系统的实时房颤检测算法研究

目的:设计一种基于嵌入式系统的实时房颤检测算法,辅助房颤的快速诊断和鉴别。方法:首先通过对心电信号进行分析,提取心率变异性指标以及P波平衡性、叠加平均比例2项形态学指标,构建基于支持向量机的房颤检测数学模型,完成上位机算法设计。然后设计主要包括心电采集模块、微控制单元、液晶显示屏和存储器的嵌入式房颤检测设备。再于某院搜集包含11种不同心电节律的3 746例患者的12导心电图数据,并从每名患者的心电数据中提取一段Ⅱ导心电信号建立上位机验证数据集及嵌入式系统测试数据集。在完成上位机算法训练及验证之后,将其移植到嵌入式房颤检测设备中。最后对上位机算法及嵌入式房颤检测设备的房颤检测性能进行评估。结果:上位机算法检测房颤的准确率为93.40%,敏感度为97.85%,特异度为88.83%;嵌入式房颤检测设备的房颤检测准确率为91.37%,敏感度为96.48%,特异度为87.04%。结论:设计的房颤检测算法能够有效区分房颤与多种不同类型的非房颤心电节律,可为基于穿戴式设备的房颤实时监测提供技术支撑。

Micro-CT系统的设计

本文旨在设计一套Micro-CT系统,包括系统的硬件设计及成像算法设计,用于实验兔子成像。通过选择不同参数的X线管和探测器,设计空间分辨率较高的硬件系统;使用FDK重建算法,利用C语言编程,实现图像重建算法。该Micro-CT系统,成像视野大,管电压大,不仅提高了空间分辨率,而且相比市面上成品机器,节约了成本,满足了实验兔子成像需求。

锥形束Micro-CT几何校正方法的实现

目的 :通过实现校正方法和设计校正体模,对锥形束Micro-CT系统进行几何校正,以实现高质量锥形束Micro-CT图像重建。方法 :使用特定体模,根据体模在探测器上的投影数据,利用线性拟合、几何关系等推导算法计算出锥形束Micro-CT系统几何位置参数,以实现系统几何校正。计算软件及仿真实验均使用VC++实现。结果:仿真实验表明,该算法具有较高精度,相对误差较小,证明了该校正体模和校正方法的有效性、可行性。结论:应用该校正方法能够准确计算锥形束Micro-CT系统几何位置参数误差,精度较高。通过对几何位置参数误差进行调整,能有效减少重建图像伪影,进一步提高成像分辨力。

基于胸阻抗检测的电流自动调节型除颤仪的研制

目的:研制一种基于胸阻抗(transthoracic impedance,TTI)检测的电流自动调节型除颤仪,以实现对于高TTI患者能够输出恒定的电流,从而保证除颤效率。方法:该除颤仪主要由STM32F767主控芯片、TTI检测电路、高压充电电路、高压监测电路、放电电路和放电电流监测电路组成。软件采用C语言设计,以KeilμVision5 IDE为开发平台。将研制完成的样机作为实验机,临床使用的能量自动调节型除颤仪作为对照机,采用专业测试仪器对实验机进行TTI检测、高压监测、放电能量控制、放电电流监测等性能测试,通过模拟阻抗和动物实验分别对实验机和对照机的输出电流与除颤波形和除颤效率进行测试。采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。结果:实验机对TTI检测、高压监测、放电能量控制和放电电流监测的测量误差分别为3.0%、2.7%、4.8%和4.3%。当负载阻抗>100Ω时,实验机输出的除颤电流显著高于对照机(P<0.01)。实验机在高阻抗水平输出的除颤波形脉冲宽度为6 ms,短于现有除颤仪(20 ms),除颤效果较好。动物实验表明,当放电能量<0.5 J或>1.0 J时,实验机的除颤成功率均高于对照机(P均<0.05)。当输出电流≥0.9 A时,实验机的除颤成功率显著高于对照机(P<0.05)。结论:基于TTI检测的电流自动调节型除颤仪可以显著提高对高TTI实验动物的除颤成功率,弥补了现有除颤仪对TTI较高时输出电流不足的问题。

基于PPG收缩期上升波形特征参数的无创血压检测模型

旨在提出一种基于光电容积脉搏波(PPG)收缩期上升波形(SUW)特征提取的血压计算模型。首先,采集130例成年志愿者的II导心电图、手指PPG信号以及袖带血压值。数据被随机分为训练集(共80例,其中46例血压正常)和测试集(共50例,其中35例血压正常)。然后从PPG信号的SUW中提取时间、面积、斜率最大点与波谷点连线与时间轴夹角的正切值、上升期占脉宽的比例等特征,采用偏最小二乘回归法分别建立收缩压和舒张压的检测模型。最后与基于脉冲到达时间(PAT)的模型以及PAT联合PPG的模型进行对比。结果显示,本模型计算的收缩压和舒张压与参考值的相关系数分别为0.80和0.62,判断血压异常的准确率为90%。这些指标均显著高于基于PAT和PAT联合PPG参数的血压模型(P<0.05)。研究表明,基于PPG收缩上升波形特征参数的无创血压检测模型具有较好的鲁棒性和较强的异常血压检测能力。

基于前额和手指PPG特征参数的无创血压检测性能比较

目的通过建立基于光电容积脉搏波(Photoplethysmography,PPG)特征参数的血压检测模型,比较反射式前额PPG和透射式手指PPG的无创血压检测性能。方法采集130名成年受试者前额和手指的PPG信号,以及参考血压值,并将数据随机分为训练集(80例)和测试集(50例),然后提取预处理后PPG信号的20个时域参数并进行筛选,并采用偏最小二乘回归法分别建立前额和手指PPG的收缩压(Systolic Blood Pressure,SBP)和舒张压(Diastolic Blood Pressure,DBP)检测模型并进行性能比较。结果基于前额PPG血压检测模型估计的SBP和DBP与参考血压值的相关系数分别为0.78和0.55,绝对误差分别为11.33 mmHg和8.26 mmHg,判断血压异常的准确率为90%,与基于手指PPG血压检测模型比较,各项性能差异无统计学意义(P>0.05)。结论前额和手指2个部位采集的PPG信号对血压检测的性能无影响,均可用于无创血压的连续监测。

急性脊柱损伤患者发生肺栓塞的危险因素分析

目的分析影响急性脊柱损伤患者肺栓塞发生的危险因素。方法采用病例-对照研究设计方案。收集2018年1月至2023年8月期间陆军军医大学3所附属医院收治的840例急性脊柱损伤患者的基本信息、损伤原因、损伤部位、影像学及实验室检查等相关资料,按照患者是否并发肺栓塞分为2组:发生肺栓塞患者83例;未发生肺栓塞患者757例。对2组患者性别、年龄、住院时间、ICU时间、损伤原因等37个危险因素指标进行单因素分析,再对筛选出的有意义的变量进行多因素Logistic回归分析。结果急性脊柱损伤患者单因素分析提示年龄、住院时间、下肢骨折、肺部挫伤及感染、休克、手术次数等24个危险因素与肺栓塞的发生有关(P<0.05)。多因素二元Logistic回归分析提示,年龄(P=0.000,OR=1.957,95%CI:1.532~2.499)、ICU时间(P=0.000,OR=2.561,95%CI:1.728~3.794)、手术次数(P=0.015,OR=1.814,95%CI:1.124~2.927)、脊柱固定(P=0.004,OR=0.370,95%CI:0.189~0.724)、限制性体位(P=0.000,OR=21.269,95%CI:5.276~85.740)、血小板(P=0.000,OR=1.553,95%CI:1.236~1.951)、D-二聚体(P=0.000,OR=1.600,95%CI:1.376~1.860)、凝血酶原时间(P=0.025,OR=2.756,95%CI:1.138~6.670)是急性脊柱损伤患者肺栓塞的独立危险因素。结论急性脊柱损伤患者肺栓塞组病死率明显高于非肺栓塞组,年龄、ICU时间、手术次数、脊柱固定、限制性体位、血小板、D-二聚体、凝血酶原时间与急性脊柱损伤患者发生肺栓塞密切相关。