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昼夜节律下心率变异性信号的熵信息和谱特征

李锦 刘大钊

昼夜节律下心率变异性信号的熵信息和谱特征

李锦, 刘大钊
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  • 生理系统产生的复杂波动信号能够反映其潜在的动力学特征.采用基本尺度熵和功率谱的方法分析 24 h心率变异性信号.结果表明,心脏系统昼夜节律下生理和病理的变化伴随着变化的基本尺度 熵和功率谱分布,但是对于近似熵,其变化却不明显;同时发现,基本尺度熵的变化能够反映相应的 自主神经调控的变化,由于充血性心力衰竭患者迷走神经的调控被抑制,交感神经的调控占优势, 所以数据中会出现更多变化的矢量模式组合,因此心力衰竭患者心率变异性信号的熵值较高; 在夜间睡眠状态时,由于迷走神经的调控增强,交感神经的调控减少,所以健康人和心力衰竭患者的 基本尺度熵都比白天清醒状态时产生了下降趋势.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61102094);陕西省自然科学基金(批准号: 2010JM1007)和中央高校基本科研业务费(批准号: GK200902053)资助的课题.
    [1]

    Ivanov P Ch, Rosenblum M G, Peng C K, Mietus J, Havlin S, Stanley H E, Goldberger A L 1996 Nature 383 323

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    Ivanov P Ch, Rosenblum M G, Amaral L A N, Struzik Z R, Havlin S, Goldberger A L 1999 Nature 399 461

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    Schmitt D T, Stein P K, Ivanov P Ch 2009 IEEE Trans. Biomed. Eng. 56 1564

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    Amaral L A N, Ivanov P Ch, Aoyagi N, Hidaka I, Tomono S, Goldberger A L, Stanley H E, Yamamoto Y 2001 Phys. Rev. Lett. 86 6026

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    Karasik R, Sapir N, Ashkenazy Y 2002 Phys. Rev. E 66 062902

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    Martinis M, Knezevic A, Krstacis G, Vargovic E 2004 Phys. Rev. E 70 012903

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    Ivanov P Ch, Hu K, Hilton M F 2007 Proceedings of The National Academy of The United States of America 104 20702

  • [1]

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    [2]

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    [3]

    Bunde A, Havlin S, Kantelhardt J W, Penzel T, Peter J H, Voigt K 2000 Phys. Rev. Lett. 85 3736

    [4]

    Tsuji H, Venditti F J, Manders E S, Evans J C, Larson M G, Feldman C L, Levy D 1994 Circulation 90 878

    [5]

    Huikuri H V, Makikallio T H, Peng C K, Goldberger A L, Hintze U, Moller M 2000 Circulation 101 47

    [6]

    Bernaola G P, Ivanov P Ch, Amaral L A N, Stanley H E 2001 Phys. Rev. Lett. 87 168105

    [7]

    Kantelhardt J W, Ashkenazy Y, Ivanov P Ch, Bunde A, Havlin S, Penzel T, Peter J H, Stanley H E 2002 Phys. Rev. E 65 051908

    [8]

    Penzel T, Kantelhardt J W, Grote L, Peter J H, Bunde A 2003 IEEE Trans. Biomed. Eng. 50 1143

    [9]

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    Schumann A Y, Bartsch R P, Penzel T 2010 Sleep 33 943

    [11]

    Schmitt D T, Stein P K, Ivanov P Ch 2009 IEEE Trans. Biomed. Eng. 56 1564

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    Amaral L A N, Ivanov P Ch, Aoyagi N, Hidaka I, Tomono S, Goldberger A L, Stanley H E, Yamamoto Y 2001 Phys. Rev. Lett. 86 6026

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    [16]

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  • [1] 刘大钊, 王俊, 李锦, 李瑜, 徐文敏, 赵筱. 颠倒睡眠状态调制心率变异性信号的功率谱和基本尺度熵分析. 物理学报, 2014, 63(19): 198703. doi: 10.7498/aps.63.198703
    [2] 黄晓林, 宁新宝, 卞春华, 崔胜忠. 心率变异性基本尺度熵的多尺度化研究. 物理学报, 2009, 58(12): 8160-8165. doi: 10.7498/aps.58.8160
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    [5] 邵士亮, 王挺, 宋纯贺, 崔婀娜, 赵海, 姚辰. 一种新的心率变异性度量方法. 物理学报, 2019, 68(17): 178701. doi: 10.7498/aps.68.20190372
    [6] 司峻峰, 黄晓林, 周玲玲, 刘红星. 心率变异性的异方差特征研究. 物理学报, 2014, 63(4): 040504. doi: 10.7498/aps.63.040504
    [7] 曾超, 蒋奇云, 陈朝阳, 徐敏. 心率变异性分析在新生儿疼痛检测中的应用. 物理学报, 2014, 63(20): 208704. doi: 10.7498/aps.63.208704
    [8] 宋爱玲, 黄晓林, 司峻峰, 宁新宝. 符号动力学在心率变异性分析中的参数选择. 物理学报, 2011, 60(2): 020509. doi: 10.7498/aps.60.020509
    [9] 霍铖宇, 庄建军, 黄晓林, 侯凤贞, 宁新宝. 基于Poincaré差值散点图的心率变异性分析方法研究 . 物理学报, 2012, 61(19): 190506. doi: 10.7498/aps.61.190506
    [10] 霍铖宇, 马小飞, 宁新宝. 基于有限穿越水平可视图的短时睡眠心率变异性研究. 物理学报, 2017, 66(16): 160502. doi: 10.7498/aps.66.160502
    [11] 刘铁兵, 姚文坡, 宁新宝, 倪黄晶, 王俊. 功能磁共振成像的基本尺度熵分析. 物理学报, 2013, 62(21): 218704. doi: 10.7498/aps.62.218704
    [12] 侯凤贞, 黄晓林, 庄建军, 霍铖宇, 宁新宝. 多尺度策略和替代数据检验——HRV时间不可逆性分析的两个要素 . 物理学报, 2012, 61(22): 220507. doi: 10.7498/aps.61.220507
    [13] 袁常青, 赵同军, 王永宏, 展 永. 有限体系能量耗散运动的功率谱分析. 物理学报, 2005, 54(12): 5602-5608. doi: 10.7498/aps.54.5602
    [14] 徐彬, 吴振森, 薛昆, 吴健. 碰撞等离子体的非相干散射谱. 物理学报, 2009, 58(7): 5104-5110. doi: 10.7498/aps.58.5104
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    [16] 刘扬阳, 吕群波, 张文喜. 大气湍流畸变对空间目标清晰干涉成像仿真研究. 物理学报, 2012, 61(12): 124201. doi: 10.7498/aps.61.124201
    [17] 刘小林, 易仕和, 牛海波, 陆小革, 赵鑫海. 高超声速条件下7°直圆锥边界层转捩实验研究. 物理学报, 2018, 67(17): 174701. doi: 10.7498/aps.67.20180531
    [18] 降雨强, 郭红莲, 刘春香, 李兆霖, 程丙英, 张道中, 贾锁堂. 低频响及低采样频率下用布朗运动分析法测量光阱刚度. 物理学报, 2004, 53(6): 1721-1726. doi: 10.7498/aps.53.1721
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    [20] 张良英, 金国祥, 曹力. 具有频率噪声的单模激光线性模型随机共振. 物理学报, 2011, 60(4): 044207. doi: 10.7498/aps.60.044207
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-11
  • 修回日期:  2012-04-03
  • 刊出日期:  2012-10-05

昼夜节律下心率变异性信号的熵信息和谱特征

  • 1. 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 西安 710062
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61102094)

    陕西省自然科学基金(批准号: 2010JM1007)和中央高校基本科研业务费(批准号: GK200902053)资助的课题.

摘要: 生理系统产生的复杂波动信号能够反映其潜在的动力学特征.采用基本尺度熵和功率谱的方法分析 24 h心率变异性信号.结果表明,心脏系统昼夜节律下生理和病理的变化伴随着变化的基本尺度 熵和功率谱分布,但是对于近似熵,其变化却不明显;同时发现,基本尺度熵的变化能够反映相应的 自主神经调控的变化,由于充血性心力衰竭患者迷走神经的调控被抑制,交感神经的调控占优势, 所以数据中会出现更多变化的矢量模式组合,因此心力衰竭患者心率变异性信号的熵值较高; 在夜间睡眠状态时,由于迷走神经的调控增强,交感神经的调控减少,所以健康人和心力衰竭患者的 基本尺度熵都比白天清醒状态时产生了下降趋势.

English Abstract

参考文献 (33)

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