(完整版)心率变异性及其相关算法

目录

1. 概念介绍----------------------------------------------------------------------------- 3

2. 疾病诊查与研究意义------------------------------------------------------------ 4

3. 基本原理与具体算法------------------------------------------------------------ 5

3.1 QRS波群提取的微分阈值法--------------------------------------------- 5

3.2 时域参数的计算方法----------------------------------------------------- 10

3.3 频域参数的计算方法----------------------------------------------------- 11

4. 计算结果与结果分析----------------------------------------------------------- 12

4.1 时域参数结果分析-------------------------------------------------------- 12

4.2 频域参数结果分析-------------------------------------------------------- 13

5. 算法总结-------------------------------------------------------------------------- 15

6. 附加功能-------------------------------------------------------------------------- 16

7. 参考文献-------------------------------------------------------------------------- 16

【概念介绍】

心率变异性（heart rate variability, HRV）是指连续心跳间R-R间期的微小涨落。HRV反映了心脏交感神经和迷走神经活动的紧张性和均衡性，是一种检测自主神经性活动的非侵入性指标。近十年来的大量研究已充分肯定了自主神经活动与多种疾病有关系，特别是与某些心血管疾病的死亡率，尤其是猝死率有关。通过心电图（ECG）对心率的微小涨落的变换和处理来获得心血管系统、自主神经系统等有关信息的的信号分析过程即HRV分析，是近年来的研究热点之一。针对HRV的研究对心血管疾病的早期诊断、病中监护以及预后评估等都有重要的意义。

目前HRV的分析方法主要有基于线性分析的时域分析、频域分析和非线性分析这三类。其中时域分析法和频域分析法理论成熟、算法简单、各项指标意义明确，因此较广泛的应用于临床和医学实验中。然而，HRV的非线性分析仍然处于研究探索阶段，还没有实现临床应用。本报告主要针对HRV时域和频域算法的MATLAB实现。

时域分析是通过计算一系列有关R-R间期的数理统计指标，来评价心率变异性的临床价值。常用的统计参数指标有均值（MEAN）、总体标准差（SDNN）、均值标准差（SDANN）和差值均方的平方根（r-MSSD）等。基于时域的分析方法，计算简单意义直观，易于为临床医生所接受，但是它的灵敏度、特异性低，不能进一步区分心脏交感、迷走神经的张力及其均衡性的变化，因此在实际中还要结合频域的分析方法。

频域分析是将连续正常的R-R间期进行基于FFT的经典谱估计或基于自回归AR模型的现代谱估计获得的功率谱密度，可以作为定量的指标来描述HRV信号的能量分布情况，它将各种生理因素作适当分离后进行分析，因而有较大的临床应用价值。常用的谱参数有VLF 极低频段（0.0033~0.04Hz）的功率、LF低频段（0.04~0.15Hz）的功率、HF高频段（0.15~0.4Hz）的功率、TP信号总功率（VLF、LF和HF的总和）。

HRV心率变异性

心率变异性的分析方法 心率变异性（Heart rate variability，HRV）是指窦性心率在一定时间内周期性改变的现象，是反应交感-副交感神经张力及其平衡的重要指标。HRV测定方法有两种，即时域测定法和频域分析法。HRV分析心电信号长短不一，短者分析5min或1h，长者可分析24h，甚至几天，国内外普遍采用24h法。 时域法以RR间期的变异为基础，可用标准差、方差、极差、变异系数等来表达。常用指标： [1]SDNN：所有窦性RR间期的标准差； [2]SDNN Index:每5min窦性RR间期标准差的均值； [3]SDANN：每5min窦性RR间期均值的标准差； [4]r-MSSD：所有邻近窦性RR间期长度差异平方均值的平方根； [5]pNN50:50毫秒间隔以上临近周期的比例，单位为百分数。 频谱分析法则是把心率变化信号分解为不同的频率成分并将其相对强度定量为功率，提供了各种频率成分的功率谱测定。常用指标有： [1]高频带（HF，0.15-0.40Hz）:有迷走神经介导，主要代表呼吸变异。 [2]低频带（LF，0.04-0.15Hz）受交感神经和副交感神经共同影响。 [3]极低频带（VLF，0.01-0.04Hz）：可作为交感神经活动的指标。 [4]超低频带（ULF，1.15×10-5-0.0033Hz）：生理意义不明。 [5]总频谱（TF）：是信号总的变异性。代表HF、VLF、ULF的总和。 [6]LF/HF：代表交感-迷走神经张力的平衡状态。HRV的时域和频域测量是相关的，HF 与r-MDSS、pNN50相关，LF、VLF与SDNN Index相关，ULF与SDNN、SDANN明显相关。

慢性心力衰竭患者心率变异性的分析

慢性心力衰竭患者心率变异性的分析 发表时间：2013-10-23T13:28:15.107Z 来源：《医药前沿》2013年第28期供稿作者：付凯段晓静 [导读] 目前认为神经内分泌系统的激活在CHF发生、发展和预后方面具有重要意义，甚至认为是CHF发生发展的中心环节。 付凯段晓静 （水钢总医院心内科贵州六盘水 553028） 【摘要】目的探讨心率变异性（HRV）在慢性心力衰竭（CHF）患者中的变化及意义。方法回顾了60例（心衰组）不同程度的CHF者和60例正常对照组（对照组）的HRV资料，并进行对比分析。结果心衰组HRV指标SDNN、SDANN、RMSSD、PNN50、SDNNindex均显著低于对照组（P＜0.05或P＜0.01），并与心功能分级呈明显相关。结论 HRV 有助于判定心功能不全程度和心脏自主神经受损的关系，HRV分析可作为CHF者病情和预后的一项独立指标。 【关键词】慢性心力衰竭心率变异性心电图 【中图分类号】R541.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2013）28-0108-02 慢性心力衰竭（CHF）是常见的临床综合征，是各种病因引起心血管疾病的严重或终末阶段。目前认为神经内分泌系统的激活在CHF 发生、发展和预后方面具有重要意义，甚至认为是CHF发生发展的中心环节。心率变异性（HRV）是指逐次心跳周期差异的变化情况，它含有神经体液因素对心血管系统调节的信息，是反映交感、副交感神经张力平衡的重要指标，是评定自主神经系统对心率影响的一种手段，可作为一项反映自主神经对心脏调控的无创性指标。现已证实：在迷走神经活性增高和/或交感神经活性减低时HRV增高，反之相反。 1 资料与方法 1.1 对象本文回顾性分析了自2010年1月～2012年12月水钢总医院收集的60例CHF患者（心衰组）（排除自主神经功能紊乱、传导阻滞、室上性心动过速、心房颤动以及服用β-受体阻滞剂、抗胆碱能药物及其他影响自主神经功能疾病者）和60例正常人（对照组）所做的动态心电图进行对比。CHF组（心衰组）中，男性38例、女性22例，平均年龄53.8±8.5岁。其中冠状动脉粥样硬化性心脏病36例、风湿性心瓣膜病16例、扩张型心肌病8例。按纽约心功能分级标准分为：心功能Ⅰ—Ⅱ级26例，心功能Ⅲ—Ⅳ级34例；正常人（对照组）60例经询问病史、体格检查、心电图、超声心动图检查无心脏病。男性35例、女性25例，年龄平均54.1±8.2岁。所有入选病例均未接受已知能影响自主神经活性的药物，如β-受体阻滞剂、阿托品、激素等。检查期间均无剧烈运动，情绪激动等。 1.2 方法应用美国美高仪DMS modle-Dhold分析系统，全部受检者均接受24H动态心电图记录。采用人机对话方式对窦性心搏进行分析，评价方法适用时域法。所选指标[①（SDNN）：24小时全部正常窦性心搏R-R间期的标准差；②（SDANN）：全程按5min分成连续的时段，先计算每5min的平均值，再求平均值的标准差。③SDNNindex：24小时内5min节段正常心动周期标准差的平均值。④RMSSD：所有相邻窦性RR间期差值的均方根。⑤ PNN50：相邻RR间期差值大于50ms心搏数占总心搏的百分数。 1.3 所有数据采用SPSS10.0软件包处理，各参数以X±S表示，作t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。 2 结果 2.1 心衰组与对照组HRV比较见表1。从表1中可以看出，心衰组者HRV时域分析的五项指标均较对照组明显下降，差异有显著性（P ＜0.05或P＜0.01）。 表1 慢性心力衰竭组与正常组HRV比较 注：两组比较P值<0.01 3 讨论 众所周知，心脏的自主活动受交感神经和副交感神经的共同控制。HRV反映了窦性心律不齐的程度，它的产生主要是由于神经体液因素对心血管系统精细调节的结果。因此HRV分析是评价心脏自主神经系统功能的一项新方法，可作为心脏自主神经活动的独立评价指标。现已证实：交感神经活性增高时和/或迷走神经活性降低时，HRV降低。交感神经及其所释放的儿茶酚胺对心脏的作用表现为心肌收缩加强和心率增快。在一定情况下可产生致心律失常的作用。迷走神经及其所释放的乙酰胆碱使心肌的兴奋阈值增大，心室致颤阈降低，具有保护性抗室颤作用。所以HRV降低也是预测心脏病患者死亡的独立危险因子。心力衰竭发生过程中存在自主神经功能的受损，首先表现为迷走神经功能的损害，此时心脏功能主要依靠交感神经功能来维持。随着心力衰竭加重及病程延长，长期过高的儿茶酚胺刺激会导致心肌β受体密度下调，交感神经功能也会受到损害。HRV能定量地反映心脏自主神经的活性及其调节功能。时域指标中，SDNN反映交感和副交感神经总张力大小。RMSSD、PNN50主要反映副交感神经张力水平，副交感神经张力水平下降时，其数值降低。SDANN主要反映交感神经张力水平，与心率的缓慢变化成份有关。当交感神经张力增高时，其数值减少。SDNNindex变小是迷走神经活力降低和或交感神经活力增高的反映，提示心衰患者不但有交感神经活性的增强，同时还存在迷走神经活性下降，且迷走神经受损更重，交感神经张力相对占优势，本文发现CHF者时域分析指标均明显低于正常对照组（P＜0.05或P＜0.01），表明心力衰竭患者交感神经活性增强和（或）迷走神经活动

1新生儿的心率计算方法是

流云系不住，清风带走了岁月。2016年已是岁末，在这3年里， 在科主任、护士长的带领下，作为一个儿科护士，我收获很多，进步很多，感触也很多。我从一名护理专业学生转变为一名真正的儿科专业护士。作为儿科护士需要更多的爱心、细心、耐心和责任心；有较高的“慎独”修养，高尚的职业道德；有合理的知识结构及比较系统完整的专业理论知识和较强的实践技能；有敏锐的洞察力、评判性思维能力及综合分析判断能力，树立整体护理观念；有健康的体魄、健全的人格、平和的心态以及宽容的胸怀；有较强的适应能力、良好的忍耐力及自我控制力，善于应变；有与小儿及家庭有效沟通能力，同事间相互尊重，团结协作能力。总结如下： 一、思想方面，在这3年里，我遵守院纪院规，以严格的标准要求自己，服从院里的各项安排，在科主任及护士长的领导下，认真工作每一天，以患儿的利益为中心，以高度的责任心要求自己，保证自己所分管的护理工作扎实到位，以优质服务理念指导自己的工作，让患儿及家属满意。儿科是一个容易产生医患矛盾的地方：目前多数儿童是独生子女，一人生病全家总动员，儿童打针要求技术高，一针不中家长就跟你急;发热儿童入院2天不退热家长就跟你吵;不愿意行相关检查却要你给他一个解释：我孩子到底是什么病?将心比心，我把每一个孩子都当做自己的亲人，为他们提供最好的护理。可有时候还是有很多家属不配合和理解，越干越感觉，责任巨大。。 二、业务方面，在这3年里，我虚心向老护士请教，认真锻炼和提高临床业务水平，特别是小儿头皮针穿刺的水平，危重患儿的抢救护理，各种抢救设备的应用，患儿病情变化的及时观察发现等等，都有了显著的提高。儿科是一个很复杂的科室，也比较难干，责任巨大，孩子是祖国的花朵，是我们的未来，他们不会用语言表达疾病的临床表现(甚至不会说话)，儿科所以又叫“哑科”，这就需要儿科医护人员要有全面的医学知识和丰富临床经验去判断，这是其他成人内科难以相比的，儿科在用药方面更是要“斤斤计较”，少一分则影响疗效，多一份则产生毒副反应。对护士的加药、注射都是一个很大的考验，只有付出百分之二百的认真和努力，才能把工作做好。 三、个人修养素质方面，随着年龄和阅历的增长，我感觉自己越来越成熟，个人修养和素质在不断提高，我认真做到在工作时间仪表端庄、着装整洁、礼貌待人、态度和蔼、语言规范，时刻贯彻“以病人为中心”的服务理念，认真工作，踏实做人，我相信：没有最好，只有更好。积极参加院里的一些活动，全力支持主任和护士长的工作。 四、不足之处及今后努力方向 (1)提高护理技术，争取做到‘一针见血’，减轻患儿痛苦; (2)观察病情及时，报告医生及时，全力配合抢救工作; (3)培养良好的心理素质，工作中不慌不忙，井然有序; (4)认真学习专科知识，为专科工作提供理念依据; 2016年即将过完，回顾3年的工作历程,有劳累,辛酸,无奈和痛心，也有成功的喜悦和欢笑和成就感。认真工作，踏实做人，我相信：没有最好，只有更好。在今后的工作中，我将更加的努力要求自己，适应快节奏的工作要求，为我院的发展壮大贡献自己的一份力量!

心率变异性分析与麻醉深度监测

心率变异性分析与麻醉深度监测 王娟娟申岱贾晓宁李文硕 ［摘要］背景　心率变异性（ｈｅａｒｔ　ｒａｔｅ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ，ＨＲＶ）主要受心脏自主神经调控，它可动态、定量地评估麻醉和手术刺激对自主神经功能的影响，为麻醉深度监测提供信息。 目的　探讨脑电信号之外的其他手段——ＨＲＶ用于临床麻醉深度监测的可行性。内容　重点综述了ＨＲＶ与中枢神经系统的关系、ＨＲＶ的分析方法及其用于麻醉深度监测的相关研究。 趋向　ＨＲＶ可以从围术期自主神经功能变化的角度为麻醉深度监测提供更丰富的信息。 麻醉深度；心率变异性； 自主神经系统 Ｈｅａｒｔ　ｒａｔｅ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ　ｄｅｐｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇＷＡＮＧ　Ｊｕａｎ－ｊｕａｎＳＨＥＮ　ＤａｉＪＩＡ　Ｘｉａｏ　－ｎｉｎｇＬＩＷｅｎ－ｓｈｕｏＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ａｎｅｓｔｈｅｓｉｏｌｏｇｙ，　Ｓｔｏｍｏｔｏｌｏｇｙ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ　ｏｆ　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｔｉａｎｊｉｎ　３０００７０，　Ｃｈｉｎａ　 Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ Ｈｅａｒｔ　ｒａｔｅ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ　（ＨＲＶ）　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｒｅｇｕｌａｔｅｄ　ｂｙ　ａｕｔｏｎｏｍｉｃ　ｎｅｒｖｏｕｓ，　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｎｏｍｉｃ　ｎｅｒｖｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ　ａｎｄ　ｓｕｒｇｉｃａｌ　ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ　ａｎｄ　ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｌｌｙ，　ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ． Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｌｉｎｉｃａｌ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ＨＲＶ　ｉｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ． Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ＨＲＶ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｎｅｒｖｏｕｓ　ｓｙｓｔｅｍ　（ＣＮＳ），　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ＨＲＶ　ｆｏｒ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ　ａｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ． Ｔｒｅｎｄ ＨＲＶ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｆ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｉｎ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｎｅｒｖｏｕｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｐｅｒｉｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ． Ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ　ｄｅｐｔｈ； Ｈｅａｒｔ　ｒａｔｅ　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ； Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｎｅｒｖｏｕｓ　ｓｙｓｔｅｍ １０．３７６０／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４３７８．２０１１．１０．０１５ ３０００７０，天津医科大学口腔医院麻醉科 天津医科大学总医院麻醉科 万方数据

第九章 心率变异性

第九章心率变异性 Heart Rate Variability(HRV) 9.1 概述 心率变异性（Heart Rate Variability，HRV）是指逐次心搏间期之间的微小变异在生理条件下，HRV的产生主要是由于心脏窦房结自律活动通过交感和迷走神经，神经中枢，压力反射和呼吸活动等因素的调节作用，使得心脏每搏间期一般存在几十毫秒的差异。 在静息状态下，正常人的心电图呈现RR间期周期变化，窦性心律不齐是由于呼吸的不同时相所介导的迷走神经反映性波动所致。导致吸气时心率加快，呼气时心率减慢。许多其它因素也可以引起心率的变化，例如体位、体温、血循环中的儿茶酚胺、内分泌激素以及营养、环境、药物、各种疾病等都会影响心率。 由于对HRV的生理和病理意义进行了广泛和深入的研究，其结果表明心率变异信号中蕴含着有关心血管调节的重要信息，对HRV进行分析可以间接地定量评价心肌交感、迷走神经紧张性和均衡性，而且还能分析自主神经系统的活动情况，在多种心血管疾病中，患者的心率变异性都有降低的趋势。 心率变异性还可以作为一个独立的心源性猝死危险性的预测指标。心率变异性分析对多种恶性心律失常的预后判断和药物治疗效果分析有指导作用。 总之，HRV的生理学基础归因于交感、迷走神经系统，其中迷走神经对HRV起着主要的决定作用，所以，迷走神经功能健全时，心率变异程度大，迷走神经功能受损时，心率变异程度小。 9.2 心率变异性的分析方法 HRV分析的心电信号有长有短，短期的只有5分钟，最长1小时；长期的可达24-48小时。记录可在不同体位（仰卧、倾斜、直立或倒立位）和动作（平静呼吸、深呼吸、Valsava 动作、运动）进行。 HRV分析目前采用的方法有时域分析法，是应用数理统计指标对HRV作时域测量，包括简单法和统计学方法；频域方法或频谱分析方法原理是将随机变化的RR间期或瞬时心率信号分解为多种不同能量的频域成份进行分析，可以同时评估心脏交感和迷走神经活动水平。以上两种分析方法都属于线性分析方法，而人体内的生物过程都属于非线性过程，为此，又提出了第三种分析方法，即以非线性（混沌）分析方法来描述心率变异性的特性。 9.2.1 时域分析法 利用计算机对5分、15分、30分或更长时间同步12导联心电图记录所取的心电信号QRS波进行逐个识别，去除非窦性QRS波，将心电信号数字化，取得一系列有关R-R间期的数理统计指标。 R-R间期直方图和R-R间期差值直方图 ·R-R间期直方图 心电图的R-R间期在心律失常时有较大差异，即使是窦性心律，也因活动及体液因素的影响而有一定波动。分析心电图R-R间期变化可提供许多心理生理的信息。直方图的形状可

心率知识

1、心率的意义 绿巨人2》中的男主角既不骑车也很少运动，然而手上总带着运动心率表——每当心跳加速——无论是激动还是冲动的时候，心率表都会不失时机的报警、抢走镜头、打断情节的延续，按剧情的发展成功阻止了多次不必要的变身…… 除了防止变身成为绿巨人，心率的监控对运动还有何指导意义呢？在介绍心率概念之前，先要了解下自然赋予我们用于运动的动力之源，精密与和谐的身体发动机系统，它主要分为以下几个部分： 燃料部分：糖原质、脂肪、蛋白质、碳水化合物(葡萄糖等),动力装置：肌肉——为运动提供卓越的动力 呼吸系统：肺和呼吸道——为燃料充分燃烧提供氧气并排出二氧化碳 循环系统：心血系统——实现了燃料运输、气体循环以及散热液运输调节等一系列功能 以及散热部分、控制系统、润滑系统以及传动轴系统等，其中散热部分实现了以水分为主的汗液实现水蒸发冷却功能，控制系统包括脑与神经系统，润滑为体液及传动为筋骨系统。(后三部分系统的障碍涉及运动伤害部分内容，本文略) 本文将重点讨论发动机的工作瓶颈之一——循环系统：在有氧模式下，心脏的每一次跳动都将呼吸系统输送的大量新鲜氧气不停地输送到全身各个动力装置参与燃料氧化(转化为所需能量)，同时把代谢废物如二氧化碳通过呼吸系统排出。因此对心跳频率的监控，可以在一定程度上反映运动的生理强度。同时引入心率(Heart Rate)的概念，单位为每分钟心跳次数(BPM. Beats per Minute)。一般情况下，每个人的心率存在差异且有相应的极值，其下限为静息心率(HR repose)——大约可以等同于早上起床时的心率，其上限为最大心率可以通过以下计算得出：HR max1=220 - 年 龄 (或者HR max2=208 - 0.7*年龄)。关于心率下限，医生常常会面对病人低于静息心率的窘境，然而这种情况在运动中比较少见；在日常锻炼中，心肺和身体的循环系统有相应的生理限制，因此长时间超越生理极限是不推荐的，并且稍有不慎则会陷入变身绿巨人的无尽烦恼……2、心率无氧阈（乳酸阈）值 上文提到心率的生理上限值HR max的理论计算，在实际的运动中，有一个更有意义的参考值——心率无氧阈值，这个指标的引入基于身体发动机为运动提供能量模式过渡，作为背景简单了解一下提供能量的三种工作模式： 1、有氧模式 燃料主要是蛋白质、脂肪和碳水化合物，氧气参与氧化释放能量。该模式所需燃料存储量大，能够长时间持续提供能量。 2、无氧无乳酸模式 燃料为三磷酸腺苷(ATP)和磷酸肌酸(CP. Creatine Phosphate)，无需氧气与糖原质(Glycogen) 参与，无乳酸产生。该模式燃料肌肉中储备较少，仅能够短时间大量释放能量，且恢复期需要3分钟以上。 3、无氧乳酸模式 燃料为糖原质(Glycogen)，无氧条件下分解为三磷酸腺苷(ATP)和乳酸，该模式能量释放缓慢而且超过乳酸分解与吸收的极限后，在肌肉与血液中 迅速堆积并产生酸痛。 实际的运动中，在强度负荷递增的情况下，循环系统的携氧效率会逐渐落后能量转化的需求，在这个过程中存在一个明显的有氧代谢向无氧代谢转化(有氧模式向无氧乳酸模式转化)的临界值，这个值称为无氧阈(AT. Anaerobic Threshold)，通常血液中乳酸浓度在4mmol/L左右达到无氧乳酸阈值(LT. Lactate Threshold)，用心率表示的AT为心率无氧阈。不同的无氧阈值反映了不同的“发动机”性能，无氧阈值越高其耐力与速度的素质就 越高。由此可以推论： A、心率控制在心率无氧阈值以内的运动强度，主要工作在有氧模式下。 B、心率值持续在心率无氧阈值附近区域，为有氧运动强度极限。 那么我们如何测定公路骑行中的心率无氧阈值呢？下面提供一种简单易实现的粗略测定法： 器材：带有心率表、阻力调解的健身房踩踏车。 首先低强度热身3分钟以上，然后从低阻力开始骑行持续3分钟，注意保持踏频(保持健身自行车的速度值不变)并记录阻力值与心率值；保持踏频依次提高阻力骑行3分钟，并记录阻力值与心率值……。当负荷达到一定程度后，出现下列情况则为心率无氧阈值判定标准：阻力增加心率不变； 阻力增加心率下降；阻力-心率曲线第一次非线性拐点出现。 (本方法较乳酸测试法优点是回避了乳酸代谢的个体差异，但是无法忽略耐力的个人差异) 下面试举例说明，某27岁的很普通的男性自行车运动爱好者使用该方法，在某体育用品超市健身自行车展品上经过多次测定，结果不均分布于138~150 BPM.之间，那么其HR lt/HR at参考值为138~150 BPM.对比运动员动辄160BPM. 到170BPM.甚至更大的心率无氧阈值，如果忽略测定 误差与运动员的差异似乎并没有想象那么巨大，真的是这样么？ 3、骑行中的心率分析 通过以上计算，可以得到有氧运动的心率参考值——HR at心率值，在差值过百的HR max与HR repose的区间(心率储备)中，HR lt处于什么位 置？对公路骑行有何意义呢？ 此处，引用某心率计使用说明书示意参考(心率百分比对应脂肪、糖消耗参考) 如图可以得出四个主要区域： 50%~60% HR区域(中等、缓和区) 运动在该区域的脂肪(Fat)消耗增加明显，糖(Sugar)消耗较少。

心率的测量和分析

心率的测量和分析Revised on November 25, 2020

关于心率数据的测量和分析 一、计算最大心率值 （1）计算方法 用220 减去年龄，就是一个人的最大心率值。例如： 战士李超峰，25岁。他的最大心率值是 220 – 25 = 195 。也就是心跳每分钟 195 跳，即 195 次/分钟。 这意味着，该战士在运动时的心率，如果超过195 次/分钟，他坚持不了七、八分钟，心率就一定会掉下来。 （2）计算最大心率值的目的。 计算出最大心率值，就可以掌握科学合理的训练强度。通常把训练强 度控制在最 大心率值的 65% ～ 85% 之间。 用上面的例子，战士李超峰，平常训练的强度，应当在心率114次/分钟～ 167次/分钟之间。当然，心率要超过也可以，但是不可时间长，时间长了，会造成对心脏的伤害。 二、测量安静心率 （1）测量方法 让被测量的人，心境平静、肌肉放松地休息20分钟。然后测出心率值，此时的心率值就是安静心率。 （2）测量安静心率的目的。

安静心率可以评估心血管循环功能。安静心率低，表明心血管循环功能好。安静心率低于75次/分钟，心脏功能好；安静心率高过95次/分钟，心血管循环功能就不够好。 三、计算心搏频率储备数 （1）计算方法 最大心率值跟安静心率的差值，就近似于心搏频率储备数。 （3）计算心搏频率储备数的目的。 心搏频率储备数表示人体劳动或运动时心率可能增加的潜在能力。 四、测量“最大摄氧量” （1）具体操作方法： ①男子，使用40 公分高的台阶；女子使用33公分高的台阶。 ②被试者以每分钟25次的频率登上跨下。所谓的一次登上跨下，是指 连续完成如下的动作：左脚放上台阶、右脚踩上台阶、左脚下到地面、右脚下到地面。 ③坚持以每分钟25次的频率登上跨下，达到5分钟。 ④在达到5分钟后，停止运动，读取心率数值。 ⑤在《最大摄氧量计算表》上，找到对应的心率数值点，以及对应的体 重数值点。两点的连线，同计算表中部斜线的交点，即是该被试者的最大摄氧量。（查到的是绝对值，单位是：升/每分钟）。 ⑥用测得的绝对值除以被试者体重所得到的数值，就是相对值。（2）测量“最大摄氧量”的目的。

心率变异性的测定及其临床意义(1)

心率变异性的测定及其临床意义 050051　河北医科大学第三医院内科　王　燕　张艳玲　张　伟综述 王士昌审校 心率变异性(HRV)是指测量连续心动周期之间的时间变异数,准确地说,应该是测量连续出现的正常P-P间期之间的差异的变异数。然而由于P 波不如R波明显或P波顶端有时宽钝,所以我们通常用与P-P间期相等的R-R间期来代替。由此可以看出,它不同于通常所用的以时间为单位的平均心率变化指标,如每分钟心率100次和60次。研究表明,HRV可做为植物神经系统活动的无创性检测指标,尤其在判断某些心血管疾病的预后方面有重要意义。 1　心率变异的形成 正常情况下,心脏的活动受窦房结支配,窦房结的活动受植物神系统双重调节。交感神经末梢释放去甲肾上腺素兴奋心肌细胞膜Β肾上腺素能受体,使内向离子流isi(由Ca2+携带)和if(主要由N a+携带)激活,使除极速率加快,自律性增高。心率增快即正性变时作用;迷走神经末梢释放乙酰胆碱,作用于心肌细胞膜M型胆碱能受体,提高K+通透性,促进K+外流,使舒张期除极变慢,窦房结自律性降低,心率变慢。〔1〕心率的变化是交感与迷走神经相互作用的结果。它们之间的相互协调维持着心脏的正常活动。这种相互作用一旦失调,将导致心血管系统功能紊乱,这是许多心血管疾病的发病机制之一。〔2〕 2　心率变异性的检测方法 211　时域测定法:记录24小时动态心电图,将全部正常心动周期输入计算机处理,取得一系列有关心率的数理统计指标,用来衡量HRV的大小。〔3〕21111　R2R标准差:①总体标准差(SDNN):即24小时正常R2R间期,由计算24小时所有正常R2R间期的平均值得。②均值标准差(SDANN):即24小时内连续5分钟节段平均正常R2R间期的标准差。③标准差均值(SDNN I DX):即24小时内连续的每5分钟节段正常R2R间期的标准差的平均数。以上标准差值≤50m s为HRV小,若≥100m s为HRV大。21112　差值:①最大差值:每两个相邻正常R2R间期差值的绝对数,若≤50m s,其HRV小〔4〕。②差值>50m s的百分比(PNN50):即差值>50m s的正常R2R间期在特定时间内R2R间期数中所占的百分比,此值越大,则迷走神经张力越高。〔5〕。③差值均方的平方根(Χ-M SSD):即24小时连续正常R-R间期差值均方的平方根。 21113　心率骤增次数:计算单位时间内心率突然增加至少>10次 分且连续3-5分钟的次数。 21114　变异系数(CV):以每分钟连续正常R2R间期标准差除以该段时间的平均正常R2R间期,有利于对比。 21115　心率变异指数:一段时间内R2R间期总数与占比例最大的R2R间期数之比,正常人大于25。 在计算以上指标过程中,应排除房性或室性早搏的干扰,如1分钟内包含的正常R2R间期少于20个或连续5分钟内正常R2R间期少于120个,该节段的R2R间期应全部剔除〔6〕。 212　频域分析法:即用计算机对心率变异的速度或幅度进行频域分析,又称心率功率谱分析(HR PSA)。 首先用心电图机将人体心电信号经放大和模拟 数字(A D)转换器转换成电信号后,输入计算机,计算机对输入的每个Q R S波群进行识别和标记,再将所得256个或512个连续心搏信号进行快速富里叶转换或自回归运算,即得心率功率谱图(HR PS)〔7〕。见图 : 图　正常心率功率谱图 A1=1.399E-04,A2=2.736E-04 (E-04=10-4)

心率变异性HRV信号提取及时频域分析(包含程序)概要

课程设计报告 题目：心率变异性（HRV）信号的提取及时频域分析专业：生物医学工程 班级： XXXXXXX 学号： XXXXXXX 姓名： XXXXXXX 指导教师： XXXXXXX XXXXXX大学 XXXXX学院 2016年 9月 29日

一、开题背景 （一）HRV简介 传统的医学观点认为，正常的心率为规则的窦性节律；后来发现在健康状态下，许多生理系统中存在自然的变异性，人的心率正常情况下也是呈不规则性变化的，而心率变异就是指窦性心率的这种波动变化的程度。心率变异性（Heart Rate Variability，HRV）是指逐次心搏间期之间的微小变异特性。在生理条件下，HRV的产生主要是由于心脏窦房结自律活动通过交感和迷走神经，神经中枢，压力反射和呼吸活动等因素的调节作用，使得心脏每搏间期一般存在几十毫秒的差异。 (二)HRV的研究现状 心率变异性(HRV)是近年来比较受关注的无创性心电监测指标之一，对HRV的生理和病理意义进行了广泛和深入的研究，其结果表明心率变异信号中蕴含着有关心血管调节的重要信息，对HRV进行分析可以间接地定量评价心肌交感、迷走神经的紧张性和均衡性，而且还能分析自主神经系统的活动情况。心率变异性还可以作为一个独立的心源性猝死危险性的预测指标。同时心率变异性分析对多种恶性心律失常的预后判断和药物治疗效果分析有指导作用。所以，对HRV的研究能够极大的促进人类对于心血管疾病的了解，从而在预防、治疗心血管疾病等领域取得成果。 （三）HRV的研究方法 随着对HRV研究的不断深入，其蕴含的生理病理信息将进一步被揭示，使得HRV 有更多的应用空间和应用价值。目前，心率变异性分析方法主要有时域分析法、频域分析法、时频分析法以及非线性分析法[1]。 （四）HRV的临床应用 （1）心脏性猝死（SCD）预测：由于HRV是反映自主神经张力的最敏感的指标，因此HRV降低是预测心脏性猝死最有价值的独立指标。 （2）急性心肌梗塞后患者危险性评估： HRV的降低是预测急性心肌梗塞后患者发生心脏性猝死和恶性心律失常危险的重要独立指标。一般建议在梗塞后一周开始进行HRV 的检测。HRV在梗塞后立即降低，并在几周内开始恢复（2周后逐渐回升），大约6-12个月恢复正常。因此，多次测定HRV可能比单次测定价值更大。梗塞后HRV恢复的快慢对以后死亡的危险性也有预测价值。 （3）对糖尿病患者自主神经系统损伤的评估：糖尿病患者不论病情轻重，均存在不同程度的自主神经功能紊乱。HRV是判断糖尿病患者是否伴有自主神经系统损害最准确，最敏感的指标。 （4）心力衰竭（CHF）患者危险性评估。

TI-血氧与心率的采集计算

Getting Started Guide TIDA-00301 1 Miniaturized Pulse Oximeter Reference Design HealthTech ABSTRACT The scope of this document is to provide a miniaturized pulse oximeter reference design for high end clinical application. This reference design features AFE4403, TI’s high performance Analog Front End for pulse oximeters, an ultra-low power microcontroller and a highly optimized integrated dual light emitting diodes (LED) and photodiode optical sensor. This reference design simplifies and accelerates the pulse oximeter system design while still ensuring the highest quality clinical measurements. Document History Version Date Author Notes 1.0 June 2014 Praveen Aroul First release

TIDA-00301 2Contents 1Design Summary (4) 1.1Design Goal (4) 1.2Top Level Architecture (4) 2Theory of operation (4) 3Circuit Description (8) 4Hardware Overview (8) 4.1AFE4403 Overview (9) 4.1.1Receiver Front end (9) 4.1.2Transmit Section (11) 4.1.3Clocking and Timing Signal Generation (12) 4.1.4Diagnostic mode (14) 4.2Optical Sensor (14) 4.3Microcontroller (15) 5Miniaturized SpO2 reference design Modules (15) 5.1DCM03–AFE4403 module pin-outs (16) 5.2DCM03–AFE4403–MCU module pin-outs (17) 6Verification and Measured Performance (19) 6.1Testing conditions (19) 6.2Estimation of SpO2 percentage (20) Appendix A. Design Resources (21) Appendix B. Acronyms (22) Appendix C. References (23) Figures Figure 1: Top Level Architecture(1) (4) Figure 2: Oxygenated versus de-oxygenated blood light absorption of IR and Red (5) Figure 3: Variations in light attenuation by tissue illustrating the rhythmic effect of arterial pulsation (6) Figure 4: Normalization of R and IR wavelengths to remove the effects of variation in the incident light intensity or detector sensitivity (7) Figure 5: Empirical relationship between arterial SaO2 and normalized (R/IR) ratio (8) Figure 6: Functional Block Diagram of AFE4403 (9) Figure 7: TIA block diagram of AFE4403 (10) Figure 8: LED Transmit – H-Bridge Drive (13) Figure 9: LED Transmit – Push-Pull LED Drive (14) Figure 10: DCM03 Optical sensor (15) Figure 11: DCM03-AFE4403 reference module (15) Figure 12: DCM03-AFE4403-MCU reference module (16) Figure 13: Pin positions on the DCM03-AFE4403 module (17) Figure 14: Pin positions on the DCM03-AFE4403-MCU module (18) Figure 15: PPG waveform from the DCM03-AFE4403 reference module (19)

(完整版)心率变异性及其相关算法

目录 1. 概念介绍----------------------------------------------------------------------------- 3 2. 疾病诊查与研究意义------------------------------------------------------------ 4 3. 基本原理与具体算法------------------------------------------------------------ 5 3.1 QRS波群提取的微分阈值法--------------------------------------------- 5 3.2 时域参数的计算方法----------------------------------------------------- 10 3.3 频域参数的计算方法----------------------------------------------------- 11 4. 计算结果与结果分析----------------------------------------------------------- 12 4.1 时域参数结果分析-------------------------------------------------------- 12 4.2 频域参数结果分析-------------------------------------------------------- 13 5. 算法总结-------------------------------------------------------------------------- 15 6. 附加功能-------------------------------------------------------------------------- 16 7. 参考文献-------------------------------------------------------------------------- 16

心电心率计算

《生物医学传感器与测量》课程项目 实施报告

目录 一、项目方案介绍 二、项目的原理与方法 三、项目的实施过程 四、项目的结果分析 五、项目的结论与讨论 一、项目方案简介 心率是人体中的一个非常重要的生命指标，心率的正确采集有助于分析人体的生理状况。现在有很多用于检测心率的仪器，常见的有基于压力传感器、光电传感器、电容传感器等的测试装置。本项目中，我们使用心电电极采集心率，再借助biopac这个平台自己设

计程序，运用课堂上所过的知识，对采集到的心率进行分析。 通过biopac对心电进行采集，然后用matlab编辑程序，对采集到的心电进行分析处理，以此找到心电图中的波峰，获得被采集者的心跳周期。在实验方案中，采用了对照的形式，即采取两组心电图数据，一组为静态时的心电图，另一组为运动后的心电图，将两者进行比较分析。 二、项目的原理与方法 主要原理及测量基础：心脏的节律性的跳动是由心肌细胞节律性收缩产生的，而这种有规律的收缩又是生物电信号在心肌纤维传播的结果。心肌纤维由大量心肌细胞组成，细胞兴奋以及兴奋传导系统向整个心脏传布。心肌细胞除极和复极过程电活动可以扩布到全身各处，不仅可以从心脏本身测出电信号，还可以由体表用电极测量。而在体表某处测量的心电图是心电向量在该方向的投影，在体表各点的电位分布是不同的。任意两点间的心电电位差的周期性曲线，称为心电图（ECG）。心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化。 心肌细胞膜是半透膜，在静息状态时，膜外排列一定数量带正电荷的阳离子，膜内排列相同数量带负电荷的阴离子，所以膜外电位高于膜内，心肌细胞都处于极化状态，没有电位差，电流记录仪描记的电位曲线平直，即为体表心电图的等电位线。当心肌细胞受到一定强度的刺激时，细胞膜通透性发生改变，大量阳离子短时间内涌入膜内，使膜内电位由负变正，电流记录仪描记的电位曲线称为除极波，即体表心电图上心房P 波和心室的QRS波。细胞除极完成后，细胞膜又排出大量阳离子，使膜内电位由正变负，恢复到原来的极化状态，此过程由心外膜向心内膜进行。同样心肌细胞复极过程中的电位变化，由电流记录仪描记出称为复极波。由于复极过程相对缓慢，复极波较除极波低。心房的复极波低、且埋于心室的除极波中，体表心电图不易辨认。心室的复极波在体表心电图上表现为T波。整个心肌细胞全部复极后，再次恢复极化状态，各部位心肌细胞间没有电位差，体表心电图记录到等电位线。这就是心电图机测量到的一次完整的心电周期。

心率计算是运动减肥成功的最有效衡量工具

心率计算是运动减肥成功的最有效衡量工具 运动减肥最有效也最健康，方法也有很多种，那要什么运动或者运动到什么程度是减肥效果最好呢？这里有一个最为简单方便的计算方法，那就是有氧运动心率计算，只要保持心跳速度在一个范围，且时间长度在40分钟左右，那就达到了减肥的目的了。 什么样的运动减肥方法最有效？坚持有氧运动减肥最有效 保证心跳速度在一个范围之内，长达40分钟左右，这个心率范围每个人不一样，简单的说，如果你25岁，用220-25=195，195就是你的最大心率，运动时心跳不能超过这个频率，不然有危险。 这个最大心率不是我刚才说的最佳减肥心率，里面还要提到一个静息心率，也就是你除了呼吸什么都不干，坐着测量出来一分钟心跳的次数。这个每个人都可以自己测出来，通常在50-65次，经常运动的人比较低。 假设你的静息心率是60，用最大心率195-60=135，135×70%=95，最后再加上你的静息心率9560=155，这就是最适合你的运动心率，在你跑步停下来后立马自己按着脉搏数一下，如果跳动的次数在140-

155之间，恭喜你啊，刚才的运动是非常有效滴! 用这个公式，找到自己的运动心率范围，长期坚持，必有奇效！ 锻炼时心率=(220-你的年龄-安静时心率)x70%+安静时心率。 下面给您推荐几个有氧运动，按照以上的规律可以帮助您健康减肥。 1、慢跑 如果你讨厌散步，那么就加快一点速度，慢跑起来吧!慢跑能助您轻松燃烧脂肪，每天沿着小区的小路慢跑无疑会帮助你瘦身，这可是一项非常棒的运动。 2、壁球 这属于一个人的游戏类型。在没有人可以和你一起运动时，选择这项运动是非常不错的。它需要你把球朝着墙的方向打出去，然后它弹回，接下来你再打球。也有一些这一运动的专用场地，但是我想说

心率变异性分析

心率变异性分析 时域 SDNN：141+39ms (102-180) (交、迷)所用窦性RR间期标准差 SDANN：127+35ms （92-162）（交感）每5分钟窦性RR间期均值标准差 Rmssd：37+15ms （22-52）（迷走）所用邻近窦性RR间期长度差异平均值的平方根 PNN50 0/0 50MS间期以上临近周期的比例 SDNNinder：每5分钟窦性RR间期标准差均值 频域 TP：3466+1018（2448-4484）（总频） LF：1170+416 （754-1586）（交、付） HF：975+203 （772-1178）（迷走） LF/HF：1.5+2.0 （-0.5-3.5）（动态平衡） 白天夜晚 LF：286+203MS 147+197MS HF：117+63MS 369+151MS LF/HF：2.4+1.2 0.3+0.8 5分钟能谱分析法正常值 5分钟平均心率标准差LF HF LF/HF 2.34+0.45 0.02-0.15HZ 0.15-0.35HZ 0.35-0.5HZ (1.89-2.79) 6.06+0.64 5.27+0.65 3.37+0.64 2.09+1.01 (5.42-6.70) (4.62-5.92) (2.73-4.01) (1.08-3.10) 标准差法：CD 117.02+16.16MS (100.86-133.18MS) HRV指数法：HRVinder 18.37+2.02 （16.35-20.39ms） 心肌缺血定位P：60-100 P-R：120-200 前间壁：V1-2或3 前壁：V2-4或5 QRS：60-100 Q-T：360+40 U：160-250 前侧壁：V4-6 高侧壁：I avL ST：肢体上抬<0.1 胸导：V1-4<0.25 下移：<0.1 广泛前壁：V1-6 I avL 下壁：II III avF 心尖部：II III avF V3-5 后壁：V7-9 V1-2 R增高ST下降T直立 右室：V3R V4R V5R呈QS V4RST抬高>=0.1 起搏器感知障碍（即起搏器事件）：感知失败（包括感知不良和感知过度），夺获失败，输出失败。 FTO(输出失败):PP ,RP, RR ,中的任何一个均长于预先设定的值。 FTC(夺获失败)：起搏脉冲后没有相应的心电活动。P-R间期大于指定的值。 FTS(感知失败)：对自身P波或QRS波不能感知，按起搏器自身的基础周期发放起搏脉冲。RP间期小于指定值。: 起搏器编码（共5位数）Ⅰ：起搏心腔 A心房 V心室 D双腔S特殊部位。Ⅱ：感知心腔， O无， A心房， V心室。 D双腔。S特殊部位。Ⅲ:感知反应， O无，I抑制， T触发，D双重。Ⅳ：程控方式,O无，P简单程控，M多项程控，C遥测程控，R频率调整。Ⅴ：其他