丁明玲 章慎磊 張作勇 邵錦麗 苗兆鵬 山東省棗莊市市中區(qū)人民醫(yī)院 271100

心血管疾病是當今危害人類身體健康的主要疾病之一,而心電圖檢查是臨床上診斷心血管疾病的重要方法,如何利用計算機對心電圖(ECG)進行快速、自動、準確的分析,一直是國內(nèi)、外學者的熱門課題。心電圖是與心臟搏動相關的電位變化圖,由于心電圖各波形的形狀及其間隔皆與心臟的電氣特性有直接的關系,所以醫(yī)生可以此判定心臟微電氣活動中的異常,從而診斷出各種不同的心臟疾病,并且可用來監(jiān)測病人的安危、評估病情的進展和治療成效等[1]。小波分析具有處理多尺度、多分辨的特點,可將信號進行多尺度分解,并把不同頻帶的信號顯現(xiàn)在小波分解的各個尺度上[2]。筆者選取了近幾年的正常心電圖、帶有干擾心電圖和臨床病態(tài)心電圖50例,利用matlab平臺,編程調用小波包工具箱對心電信號進行8層頻帶分解,在傳統(tǒng)基礎上進一步分析。

1 正常心電圖小波圖分析

正常心電圖的分解在8頻帶低頻部分與原信號擬合度高,在第一、第二低頻帶上,P波、Q RS波、T波都比較容易區(qū)分。

在第一低頻帶上QRS波幅度和T波比較相近,從數(shù)值上看小波分析有T波放大作用,這對臨床上鑒別T波比較有用,具體原理尚無探討。QRS波的檢測是心電信號分析的基礎,QRS波群定位準確與否直接影響后繼處理的正確性。QRS波檢測的難度在于:不僅每個人之間的QRS波的形態(tài)各有差異,即使同一個人在不同時刻的QRS波也會有所變化;ECG信號中可能出現(xiàn)各種類型的噪聲從而干擾QRS波的檢測。從小波圖中看,QRS波形比較復雜,在低頻到高頻均有分解的波形,估計與心室不同心肌的去極和復極有關,或QRS波宜受各種影響[3]。對于TP段,小波圖仍然有可分解的波形,與心肌4期復極有關,可見小波分析有明顯的信息放大作用。小波分析還有良好的校正基線作用,在基線不穩(wěn)的心電圖上8頻帶小波圖基線比較平直,可以有效排除超低頻的呼吸、情緒等因素影響[4]。

2 干擾心電圖

筆者選擇了一些有外界干擾的心電圖,小波分析能有效篩除干擾信號。從圖中看干擾波多在高頻部分。

3 臨床常見病態(tài)心電圖

房早、房速、房顫、室早、ST 段改變、傳導阻滯、心室肥大、低電壓等臨床常見病態(tài)心電圖,在小波圖中相對容易識別。

4 討論

心電圖的小波信號有多分辨率特征,可提供更多的診斷價值,能有效篩除干擾信息,平穩(wěn)基線。在低頻帶與原心電圖擬合度比較高,在高頻帶有較多QRS波形信息和干擾信息。由于小波分析是最近二十年發(fā)展起來的研究方法,相關研究較少,研究涉及計算機技術、數(shù)學運算、醫(yī)學領域等多交叉學科,目前理論研究多,缺少具體數(shù)值統(tǒng)計和判斷標準,阻礙了進一步研究。

心室晚電位是發(fā)生在心室電活動晚期的高頻、低振幅的碎裂波,是由缺血區(qū)心肌內(nèi)緩慢而不規(guī)則的折返活動引起的。心室晚電位是在心肌的心內(nèi)膜或心外膜、體表信息疊加的心電圖,于QRS波終末部至 ST段起始部的40ms,記錄到的一種高頻、低振幅的碎裂電位,稱為心室晚電位。心室晚電位代表了缺血區(qū)心肌的電興奮傳導延緩,去極化速度延遲,是發(fā)生折返性室性心律失常的重要機制。因此晚電位的存在,是心肌電活動不穩(wěn)定狀況的反映。在危險的室性心律失常中,檢出晚電位是猝死的預報信號,在急性心肌梗死后猝死的預測中,晚電位檢查占有重要位置。小波分析能篩選出心室晚電位,而且是無創(chuàng)的診斷方法。

1 許建強,袁震東,李高平,等.基于小波變換的12-導聯(lián)心電圖特征提取方法〔J〕.華東師范大學學報(自然科學版),2005,(2):27-32.

2 廖云朋,何繼善,張飛.小波分析在心電信號處理中的應用〔J〕.山東生物醫(yī)學工程,2003,22(2):54-56.

3 鄭凱梅,余生晨.基于小波變換的心電信號中QRS復合波內(nèi)異常高頻分量的檢測〔J〕.生物醫(yī)學工程研究,2003,22(4):37-39.

4 張華,潘冬明,王立會.小波包變換在消除心電圖基線漂移方面的研究〔J〕.中國醫(yī)學物理學雜志,2007,24(1):71-73,76.