搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

符号动力学在心率变异性分析中的参数选择

宋爱玲 黄晓林 司峻峰 宁新宝

引用本文:
Citation:

符号动力学在心率变异性分析中的参数选择

宋爱玲, 黄晓林, 司峻峰, 宁新宝

Optimum parameters setting in symbolic dynamics of heart rate variability analysis

Song Ai-Ling, Huang Xiao-Lin, Si Jun-Feng, Ning Xin-Bao
PDF
导出引用
  • 时间序列的符号动力学信息熵Hk因其计算简单快速,对数据量要求小,而被应用于心率变异性(heart rate variability, HRV)分析,然而符号化的参数选择至今却并未形成统一标准.HRV作为典型的生理信号,存在着极大的个体间差异和非平稳性,要获得稳健的一致性分析,在符号化过程中必须考虑符号化参数α与序列本身均值、标准差的综合影响.文中,首先以仿真噪声序列为对象,考察了3个参数对于Hk的影响及三者相互之间的关联性,研究表明当满足特定关系时,Hk的曲线簇收敛于反映序列动力特性的Hk-up;随后在对15例心跳间隔序列的分析中,验证了Hk-up在消除个体间差异及减弱非平稳干扰影响两方面都优于α取固定值时的研究结果.
    The Shannon entropy Hk in symbolic dynamics analysis of time series has less data demand and can be complemented easily, and therefore is applied to heart rate variability (HRV) analysis. However, the criterion has not been established as to the parameter α, which is used during the transformation into symbols. Like all other physiological signals, great differences between individuals as well as nonstationarity are usual in HRV. Therefore, to achieve a robust and consistent analysis, the parameter α should be considered together with the mean and standard error of the series. In this paper, the integrative effects on Hk of the three parameters were studied firstly in simulation time series, and it was suggested that under certain conditions, the clusters of Hk approach a convergent upper boundary named Hk-up, which reflects the intrinsic dynamics of the time series. Then, in the heart beat interval series analysis of 15 subjects, the abilities of Hk-up to alleviate the impacts brought by both difference between individuals and nonstationarity were testified.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60701002)资助的课题.
    [1]

    Camm A J, Malik M, Bigger J T, Breithardt G, Cerutti S, Cohen R J, Coumel P, Fallen E L, Kennedy H L, Kleiger R E, Lombardi F, Malliani A, Moss A J, Rottman J N, Schmidt G, Schwartz P J, Singer D H 1996 Eur. Heart J. 17 354

    [2]

    Kleiger R E, Stein P K, Bigger J T 2005 A. N. E. 10 88

    [3]

    Ivanov P C, Chen Z, Hu K, Stanley H E 2004 Physica A 344 685

    [4]

    Kleiger R E, Miller J P, Bigger J T, Moss A J 1987 Am. J. Cardiol. 59 256

    [5]

    Malik M, Farell T, Camm A J 1990 Am. J. Cardiol. 66 1049

    [6]

    Huikuri H V, Makikallio T H, Airaksinen K E J, Seppanen T, Puukka P, Raiha I J, Sourander L B 1998 Circulation 97 2031

    [7]

    Stein P K, Kleiger R E 1999 Annu. Rev. Med. 50 249

    [8]

    Zhuang J J, Ning X B, Zou M, Sun B, Yang X 2008 Acta Phys. Sin. 57 2805 (in Chinese) [庄建军、宁新宝、邹 鸣、孙 飙、杨 希 2008 物理学报 57 2805]

    [9]

    Li C, Tang D K, Fang Y, Sun J T, Ding G H, Poon C S, Wu G Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 1348 (in Chinese) [李 程、汤大侃、方 勇、孙锦涛、丁光宏、Poon C S、吴国强 2009 物理学报 58 1348]

    [10]

    Ning X B, Bian C H, Wang J, Chen Y 2006 Chin. Sci. Bull. 51 385

    [11]

    Wessel N, Riedl M, Kurths J 2009 Chaos 19 028508

    [12]

    Kurths J, Voss A, Saparin P, Witt A, Kleiner H J, Wessel N 1995 Chaos 5 88

    [13]

    Wessel N, Ziehmann C, Kurths J, Meyerfeldt U, Schirdewan A, Voss A 2000 Phys. Rev. E 61 733

    [14]

    Liu X F, Yu W L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2587 (in Chinese) [刘小峰、俞文莉 2008 物理学报 57 2587]

    [15]

    Li J, Ning X B, Wu W, Ma X F 2005 Chin. Phys. 14 2428

    [16]

    Bian C H, Ma Q L, Si J F, Wu X H, Shao J, Ning X B, Wang D J 2009 Chin.Sci. Bull. 54 4610

    [17]

    Huang X L, Cui S Z, Ning X B, Bian C H 2009 Acta Phys. Sin. 58 8160 (in Chinese) [黄晓林、崔胜忠、宁新宝、卞春华 2009 物理学报 58 8160]

    [18]

    Kobayashi M, Musha T 1982 IEEE Trans. Biomed. Eng. 29 456

    [19]

    Peng C K, Havlin S, Stanley H E, Goldberger A L 1995 Chaos 5 82

  • [1]

    Camm A J, Malik M, Bigger J T, Breithardt G, Cerutti S, Cohen R J, Coumel P, Fallen E L, Kennedy H L, Kleiger R E, Lombardi F, Malliani A, Moss A J, Rottman J N, Schmidt G, Schwartz P J, Singer D H 1996 Eur. Heart J. 17 354

    [2]

    Kleiger R E, Stein P K, Bigger J T 2005 A. N. E. 10 88

    [3]

    Ivanov P C, Chen Z, Hu K, Stanley H E 2004 Physica A 344 685

    [4]

    Kleiger R E, Miller J P, Bigger J T, Moss A J 1987 Am. J. Cardiol. 59 256

    [5]

    Malik M, Farell T, Camm A J 1990 Am. J. Cardiol. 66 1049

    [6]

    Huikuri H V, Makikallio T H, Airaksinen K E J, Seppanen T, Puukka P, Raiha I J, Sourander L B 1998 Circulation 97 2031

    [7]

    Stein P K, Kleiger R E 1999 Annu. Rev. Med. 50 249

    [8]

    Zhuang J J, Ning X B, Zou M, Sun B, Yang X 2008 Acta Phys. Sin. 57 2805 (in Chinese) [庄建军、宁新宝、邹 鸣、孙 飙、杨 希 2008 物理学报 57 2805]

    [9]

    Li C, Tang D K, Fang Y, Sun J T, Ding G H, Poon C S, Wu G Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 1348 (in Chinese) [李 程、汤大侃、方 勇、孙锦涛、丁光宏、Poon C S、吴国强 2009 物理学报 58 1348]

    [10]

    Ning X B, Bian C H, Wang J, Chen Y 2006 Chin. Sci. Bull. 51 385

    [11]

    Wessel N, Riedl M, Kurths J 2009 Chaos 19 028508

    [12]

    Kurths J, Voss A, Saparin P, Witt A, Kleiner H J, Wessel N 1995 Chaos 5 88

    [13]

    Wessel N, Ziehmann C, Kurths J, Meyerfeldt U, Schirdewan A, Voss A 2000 Phys. Rev. E 61 733

    [14]

    Liu X F, Yu W L 2008 Acta Phys. Sin. 57 2587 (in Chinese) [刘小峰、俞文莉 2008 物理学报 57 2587]

    [15]

    Li J, Ning X B, Wu W, Ma X F 2005 Chin. Phys. 14 2428

    [16]

    Bian C H, Ma Q L, Si J F, Wu X H, Shao J, Ning X B, Wang D J 2009 Chin.Sci. Bull. 54 4610

    [17]

    Huang X L, Cui S Z, Ning X B, Bian C H 2009 Acta Phys. Sin. 58 8160 (in Chinese) [黄晓林、崔胜忠、宁新宝、卞春华 2009 物理学报 58 8160]

    [18]

    Kobayashi M, Musha T 1982 IEEE Trans. Biomed. Eng. 29 456

    [19]

    Peng C K, Havlin S, Stanley H E, Goldberger A L 1995 Chaos 5 82

  • [1] 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
    [2] 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
    [3] 徐红梅, 金永镐, 金璟璇. 基于符号动力学的开关变换器时间不可逆性分析. 物理学报, 2014, 63(13): 130502. doi: 10.7498/aps.63.130502
    [4] 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
    [5] 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
    [6] 黄晓林, 霍铖宇, 司峻峰, 刘红星. 等概率符号化样本熵应用于脑电分析. 物理学报, 2014, 63(10): 100503. doi: 10.7498/aps.63.100503
    [7] 陈冲, 丁炯, 张宏, 陈琢. 累积放电模型及其符号动力学研究. 物理学报, 2013, 62(14): 140502. doi: 10.7498/aps.62.140502
    [8] 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
    [9] 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. 物理学报, 2012, 61(20): 208701. doi: 10.7498/aps.61.208701
    [10] 王福来. 基于复合符号混沌的伪随机数生成器及加密技术. 物理学报, 2011, 60(11): 110517. doi: 10.7498/aps.60.110517
    [11] 蔡萌, 杜海峰, 任义科, 费尔德曼. 一种基于点和边差异性的网络结构熵. 物理学报, 2011, 60(11): 110513. doi: 10.7498/aps.60.110513
    [12] 严碧歌, 赵婷婷. 应用多尺度化的基本尺度熵分析心率变异性. 物理学报, 2011, 60(7): 078701. doi: 10.7498/aps.60.078701
    [13] 沈民奋, 林兰馨, 李小艳, 常春起. 基于符号动力学的耦合映像格子系统的初值估计. 物理学报, 2009, 58(5): 2921-2929. doi: 10.7498/aps.58.2921
    [14] 李程, 汤大侃, 方勇, 孙锦涛, 丁光宏, Poon Chi-Sang, 吴国强. 心率变异性谱成分的非线性本质. 物理学报, 2009, 58(2): 1348-1352. doi: 10.7498/aps.58.1348
    [15] 黄晓林, 崔胜忠, 宁新宝, 卞春华. 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
    [16] 王学梅, 张 波, 丘东元, 陈良刚. DC-DC变换器的符号时间序列描述及模块熵分析. 物理学报, 2008, 57(10): 6112-6119. doi: 10.7498/aps.57.6112
    [17] 刘小峰, 俞文莉. 基于符号动力学的认知事件相关电位的复杂度分析. 物理学报, 2008, 57(4): 2587-2594. doi: 10.7498/aps.57.2587
    [18] 王 开, 裴文江, 夏海山, 何振亚. 基于符号向量动力学的耦合映像格子初始向量估计. 物理学报, 2007, 56(7): 3766-3770. doi: 10.7498/aps.56.3766
    [19] 肖方红, 阎桂荣, 韩宇航. 混沌伪随机序列复杂度分析的符号动力学方法. 物理学报, 2004, 53(9): 2876-2881. doi: 10.7498/aps.53.2876
    [20] 林 海. 满足热力学第三定律的修正的黑洞的熵公式. 物理学报, 2000, 49(8): 1413-1415. doi: 10.7498/aps.49.1413
计量
  • 文章访问数:  9915
  • PDF下载量:  1071
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-04-30
  • 修回日期:  2010-05-24
  • 刊出日期:  2011-01-05

/

返回文章
返回