顛倒睡眠狀態調製心電信號非線性混沌特性的研究

《顛倒睡眠狀態調製心電信號非線性混沌特性的研究》是依託陝西師範大學，由李錦擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：顛倒睡眠狀態調製心電信號非線性混沌特性的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李錦
• 依託單位：陝西師範大學

項目摘要

心電信號能夠提供心臟活動狀態的重要信息，具有明顯的混沌動力學特性。其非線性混沌特性研究是非常重要的課題，有重要學術意義和實際價值。本項目把混沌滴定方法引用到HRV信號分析中，結合AR模型得到自主神經的相互作用，重點研究自主神經的相互作用與HRV信號混沌強度之間的依賴關係。通過實驗和理論驗證，人體顛倒睡眠狀態對HRV信號混沌強度變化規律的調製，以及對自主神經相互作用規律的調製。初步探討不同時間段進行運動鍛鍊對HRV信號混沌特性的影響。本項目的研究成果相對於以往心電信號的非線性分析來講將是一個完善和創新，對於發展時間序列新的研究方法、拓寬生理信號的研究思路具有重要的意義，為解決臨床心臟病病發時間問題提供一定的理論依據。

結題摘要

本項目利用非線性分析方法分析心電信號，具體完成了以下幾個方面的工作：第一，採用非線性方法估計心率變異性信號（HRV）的混沌強度，並利用相位隨機替代數據法進行驗證。第二，採用自回歸（AR）模型分析法估計自主神經系統在24小時晝夜節律調控下相互的作用過程。將AR模型得到的結論與同一個體得到的混沌強度的結果進行比較分析，研究交感和副交感神經的相互作用與HRV信號混沌強度之間的依賴關係。第三，採集顛倒睡眠狀態下人體的24小時心電信號，從中提取HRV信號。研究顛倒睡眠狀態下HRV信號混沌強度的變化規律，以及自主神經相互作用的規律。與正常作息情況下的變化規律進行比較，探索顛倒睡眠狀態對HRV信號混沌特性的影響。第四，採集不同時間段進行同一種運動鍛鍊的人體心電信號，並提取HRV信號。研究不同時間段進行運動鍛鍊對HRV信號混沌特性的影響，尋找一天中最佳的運動鍛鍊時間。第五，對心電和腦電之間的耦合，呼吸系統與心臟系統之間的耦合進行了研究。第六，對實際採集信號中數據丟失情況加以考慮，對非線性分析方法的可靠性進行了研究。本項目歷時三年，超額完成了項目申請書中的目標。共發表SCI文章10餘篇，分別發表在Europhysics Letters, Physica A, 中國科學, 物理學報等期刊上。此項目的研究共培養研究生5名。