專利名稱：獲得自主神經(jīng)功能信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種獲得自主神經(jīng)功能信號的方法，是從心率變異性(Heart RateVariability，HRV)信號獲得自主神經(jīng)功能信號的方法。
背景技術(shù)：
自主神經(jīng)(Autonomic Nervous Systerm，ANS)為外圍神經(jīng)的組成部分，它包括交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)兩個部分，支配內(nèi)臟、心血管及腺體的運動，其功能參數(shù)與焦慮抑郁等心理障礙有緊密的內(nèi)在聯(lián)系。
心率變異性(Heart Rate Variability，HRV)是指逐次心跳間期之間的微小變異。它通過測定心博間期變化的大小及快慢來反映竇房結(jié)自律性受自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的作用，是心交感、迷走神經(jīng)的張力及其平衡關(guān)系的非入侵性指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從心率變異性(Heart Rate Variability，HRV)信號獲得自主神經(jīng)功能信號的方法，可以同時獲得心率變異性(Heart RateVariability，HRV)信號獲得自主神經(jīng)功能信號，并得到一種準(zhǔn)確的檢測信號。
本發(fā)明的目的為獲得自主神經(jīng)功能信號的方法，它是這樣實現(xiàn)的心率變異性信號由下述裝置獲得，裝置由導(dǎo)聯(lián)電極、導(dǎo)聯(lián)、心電放大器和附屬配件微機(jī)構(gòu)成，從導(dǎo)聯(lián)、心電放大器輸入微機(jī)的信號包括下述幾種從15～40min的時間間隔采集得的心率數(shù)據(jù)(R-R間期)，對各數(shù)據(jù)段分別進(jìn)行FFT變換，結(jié)果存入FFTDATA指針中，以FFTDATA為參數(shù)計算TP，LFnorm，HFnorm，LF/HF，畫LFnorm，HFnorm，LF/HF趨勢圖及TP、LFnorm、Hfnorm、LF/HF、最大心率、最小心率、平均心率列表，具體過程如下確定R-R間期數(shù)據(jù)個數(shù)，開辟存放RR間期數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間、數(shù)據(jù)分組、分組組數(shù)為q，第q組256個數(shù)據(jù)相加得S，第q組256個數(shù)據(jù)各自與S/256相減后加海明窗存入復(fù)數(shù)數(shù)組a(256)，對其進(jìn)行快速傅里葉變換FFT(a(256))，存入相應(yīng)的FFTDATA(i)，以信號處理技術(shù)分析獲取的以3-8min時間段為步長的LFnorm(低頻功率標(biāo)化值)、HFnorm(高頻功率標(biāo)化值)、LF/HF(低頻功率/高頻功率)各生理參數(shù)的趨勢圖(“A”為焦慮及其疑似區(qū)，“B”為正常區(qū)，“C”為抑郁及其疑似區(qū))，見圖?！癇”區(qū)應(yīng)為經(jīng)臨床大量病例測試，統(tǒng)計學(xué)處理后得出的正常值范圍。確定RR間期數(shù)據(jù)個數(shù)，開辟存放RR間期數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間，計算各數(shù)據(jù)段的相對功率值，結(jié)果存入ARDATA指針中，畫AR模型曲線圖。
TP總功率；VLF極低頻率功率；F低頻功率；F高頻功率；LFnormLF的標(biāo)化(單位nU)；HfnormHF的標(biāo)化(單位nU)本發(fā)明的特點是自主神經(jīng)功能儀構(gòu)思新穎，為國內(nèi)外獨創(chuàng)，將獨特開發(fā)的檢測手段、先進(jìn)的信號處理技術(shù)與醫(yī)學(xué)臨床的專家診斷經(jīng)驗進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，采集分析心電信息的心率及其變異性等，是焦慮癥、抑郁癥的一種特性指標(biāo)，它與焦慮癥、抑郁癥的病患者的個性特征及臨床心理評估、療效均有密切的相關(guān)性。本發(fā)明得到的功能儀獲得的反映自主神經(jīng)的心率及其變異性參數(shù)，為心理生物學(xué)指標(biāo)測定及生物反饋治療提供了有效的工具，具有重要的臨床意義。
四

圖1自主神經(jīng)功能儀框2為電原理3為LFnorm(nU)、HFnorm(nU)、LF/HF趨勢4為軟件總體框5為軟件總流程6為心率變異性頻域分析流程7為計算TP、LFnorm、Hfnorm、LF/HF函數(shù)流程圖本功能儀由導(dǎo)聯(lián)電極、導(dǎo)聯(lián)、心電放大器和附屬配件微機(jī)、液晶顯示屏、微型打印機(jī)等組成，如圖1所示其電原理圖如圖2所示。正常范圍值需經(jīng)大量病例測試統(tǒng)計學(xué)處理后得出。趨勢圖的獲得詳見圖所示。
本發(fā)明功能儀電路硬件的結(jié)構(gòu)為將檢測心率變異性的硬件電路(包括導(dǎo)聯(lián)電極、導(dǎo)聯(lián)、心電放大器、微機(jī)顯示屏、打印機(jī)等)，圖2電路圖主要為心電信號放大電路，上為電源電路，中部為運算放大器構(gòu)成的多級心電信號放大電路，下部虛線為QRS波群檢測與整形電路，引均為與現(xiàn)為技術(shù)相近的電路。此處不多贅述。構(gòu)成的設(shè)備與一套分析心率變異性參數(shù)的方法及其軟件系統(tǒng)結(jié)合起來命名為“自主神經(jīng)功能儀”，者本發(fā)明功能儀采用心率變異性測定自主神經(jīng)功能(評價交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)張力及與其相關(guān)的焦慮癥、抑郁癥等病患情況，甚至評價人的個性等)具有很寬的應(yīng)用范圍。
本功能儀分析處理軟件流程經(jīng)長時間(15～40min)采集得的心率數(shù)據(jù)(R-R間期)采用先進(jìn)的信號處理技術(shù)分析獲取的以5min時間段為步長的LFnorm(低頻功率標(biāo)化值)、HFnorm(高頻功率標(biāo)化值)、LF/HF(低頻功率/高頻功率)各生理參數(shù)的趨勢圖(“A”為焦慮及其疑似區(qū)，“B”為正常區(qū)，“C”為抑郁及其疑似區(qū))，見圖3?！癇”區(qū)應(yīng)為經(jīng)臨床大量病例測試，統(tǒng)計學(xué)處理后得出的正常值范圍。
圖3為LFnorm(nU)、HFnorm(nU)、LF/HF趨勢圖軟件總體框圖包括數(shù)據(jù)采集模塊、文件操作模塊、繪制曲線模塊、分析計算模塊、用戶交互模塊和打印模塊等，如圖4所示。圖4中的分析計算模塊為其主要模塊，軟件的發(fā)明思路都包括在其中。分析計算模塊包括軟件總流程圖(如圖5所示)、心率變異性頻域分析流程圖(如圖6所示)和計算TP、LFnorm、Hfnorm、LF/HF函數(shù)流程圖(如圖7所示)等。
另外在分析打印報告中還給出了LFnorm(nU)、HFnorm(nU)、LF/HF的平均值及最大心率、最小心率和平均心率?！皀U”為校正單位。
以上的各參數(shù)值均為每個5min時間段心率數(shù)據(jù)分析計算得的，如有8個5min時間段，則各參數(shù)分別有8個參數(shù)值，平均值即為8個參數(shù)值的平均。
圖6中具體獲得信號的過程如下確定R-R間期數(shù)據(jù)個數(shù)，開辟存放RR間期數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間、數(shù)據(jù)分組(256個一組，步長128，最后一組如不足256個數(shù)據(jù)用0補(bǔ)全)、分組組數(shù)為q，第q組256個數(shù)據(jù)相加得S，第q組256個數(shù)據(jù)各自與S/256相減后加海明窗存入復(fù)數(shù)數(shù)組a(256)，對其進(jìn)行快速傅里葉變換FFT(a(256))，a(i)*a(i)/q/0.3958727436存入FFTDATA(i)，通過FFT(a(256))以信號處理技術(shù)分析獲取的以3-8min時間段為步長的LFnorm(低頻功率標(biāo)化值)、HFnorm(高頻功率標(biāo)化值)、LF/HF(低頻功率/高頻功率)各生理參數(shù)的趨勢圖(圖中“A”為焦慮及其疑似區(qū)，“B”為正常區(qū)，“C”為抑郁及其疑似區(qū))。
權(quán)利要求
1.獲得自主神經(jīng)功能信號的方法，其特征是對獲得的心率變異性信號進(jìn)行處理，從15～40min的時間間隔采集得的心率數(shù)據(jù)，以3-8min時間段為步長，對各數(shù)據(jù)段分別進(jìn)行FFT變換，結(jié)果存入快速傅里葉變換數(shù)據(jù)庫FFFDATA指針中。
2.由權(quán)利要求1所述的獲得自主神經(jīng)功能信號的方法，其特征是心率變異性頻域分析流程的方法是確定R-R間期數(shù)據(jù)個數(shù)，開辟存放RR間期數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間、數(shù)據(jù)分組，分組組數(shù)為q，第q組256個數(shù)據(jù)相加得S，第q組256個數(shù)據(jù)各自與S/256相減后加海明窗存入復(fù)數(shù)數(shù)組a(256)，對其進(jìn)行快速傅里葉變換FFT(a(256))，存入快速傅里葉變換數(shù)據(jù)庫FFTDATA(i)，以信號處理技術(shù)分析獲取的以3-8min時間段為步長的低頻功率的標(biāo)化、高頻功率的標(biāo)化經(jīng)及低頻功率與高頻功率的比。
全文摘要
獲得自主神經(jīng)功能信號的方法，對獲得的心率變異性信號進(jìn)行處理，從15～40min的時間間隔采集得的心率數(shù)據(jù)，以3－8min時間段為步長，對各數(shù)據(jù)段分別進(jìn)行FFT變換，結(jié)果存入快速傅里葉變換數(shù)據(jù)庫FFTDATA指針中。以信號處理技術(shù)分析獲取的以3－8min時間段為步長的低頻功率的標(biāo)化、高頻功率的標(biāo)化經(jīng)及低頻功率與高頻功率的比。本發(fā)明得到的功能儀獲得的反映自主神經(jīng)的心率及其變異性參數(shù)，為心理生物學(xué)指標(biāo)測定及生物反饋治療提供了有效的工具，具有重要的臨床意義。
文檔編號G06F19/00GK1527235SQ0315826
公開日2004年9月8日 申請日期2003年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月22日
發(fā)明者寧新寶, 李德華, 司峻峰, 傅娟, 黃曉林 申請人:南京大學(xué)