[发明专利]一种基于幅值谱的心率变异性分析方法及仪器

说明书

技术领域

本发明涉及一种心率变异性分析方法及基于该方法的自主神经活动监测仪器，特别是涉及一种基于幅值谱的心率变异性频域分析方法，并依此方法实现对人体自主神经活动的连续、实时、无创监测。

背景技术

自主神经系统的主要作用是维持人体脏器功能及内环境稳定，使器官和组织的功能活动处于最适宜的状态。由于其所支配的脏器涉及的功能十分广泛，因此对自主神经功能的评估，对于了解人体脏器功能具有重要意义。通过心率变异性(heart rate variability,HRV)分析的方法评估自主神经系统功能在国际上已得到广泛认可，并且心率变异性分析是目前公认的无创、客观评价自主神经功能的最佳方法。

HRV是指连续心跳间期的瞬时微小涨落，主要受心脏自主神经系统调控。交感神经与副交感神经共同组成自主神经系统，其在大脑皮层及下丘脑等高级中枢的支配下，相互协调进行活动。人体绝大部分内脏器官都同时受到交感和副交感的双重神经支配，交感神经系统主要承担适应环境骤变的应急性功能，副交感神经系统主要维持身体内部脏器的正常活动，二者的活动协调统一。人体能够适应多变的体内和体外环境变化是依赖于交感神经与副交感神经间的精妙平衡，两种神经除了作用效果不同之外，其作用速度也不相同。交感神经的作用速度较慢，而副交感神经(尤其指控制心跳的迷走神经)的作用速度很快，这两种神经在作用速度上的差别正是HRV分析的生理基础。

由于自主神经系统对人体众多脏器的调控功能，因此它与人体的生理、病理生理、心理等各个方面均具有密切的联系，因而其应用领域十分广泛。其可用于正常人群的生理状况评估，循环系统、自主神经系统及中枢神经系统疾病的辅助诊断，危重症及围术期监测，胆碱能受体、肾上腺素能受体、中枢神经系统药理作用评价，心理及劳动功效测评等。

目前通过HRV分析对自主神经系统评价的方法主要有时域、频域及非线性三大类，在HRV分析中频域分析方法目前应用最多，它主要包括基于非参数估计的快速傅里叶变换和参数估计法的自回归AR模型。频域分析的特点在于对心率波动中的频率特征能够做出精准的表达，并对其周期性变化在各频段分量的大小进行划分。但目前常规采用的以功率谱密度为参数的频域分析方法对HRV信号特征的估计会出现以下问题：数据离散性较大且呈偏态分布，分析结果一般需进行对数转换或归一化后才能进行统计学检验。通常代表迷走神经活动性的高频成分数值较小，与代表交感神经活动的低频成分数值相差悬殊，从生理学角度讲这与常态下迷走神经活动呈优势的基本规律并不相符。以上提示目前以功率谱密度为参数的频域分析方法可能在反映实际的自主神经活动性方面存在偏差。

另外，常规的HRV分析主要有24小时长时和5分钟短时分析，其指标主要用于临床诊断的要求。目前临床实际应用中还缺乏能准确反映特征的实时指标，因而限制了其在监测领域的应用。因此，若能够在HRV的指标实时性方面做出改进，就能够极大拓展HRV在各类监测领域的广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，

而提供一种基于幅值谱的心率变异性分析方法及仪器，将从人体采集到的心电信号通过自主神经功能监护仪的处理，在基于HRV频域分析幅值谱的条件下得到与不同时间点相关的关于自主神经活动的信息，实现了HRV分析的实时检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于幅值谱的心率变异性频域分析方法，包括如下步骤：