基于模糊思想的熵方法及在心血管信號分析中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2021-09-02 05:50
心血管疾病已成為全球人類的頭號死因,嚴(yán)重危害人類健康,具有發(fā)病率高、死亡率高、病程不可逆等特點(diǎn),早期檢測和預(yù)防尤為關(guān)鍵。心血管疾病早期風(fēng)險(xiǎn)征兆往往反映在生理信號變化上,心血管生理信號分析,特別是針對人體系統(tǒng)本身非線性動(dòng)力學(xué)屬性而發(fā)展起來的非線性動(dòng)力學(xué)分析,是早期發(fā)現(xiàn)疾病風(fēng)險(xiǎn)的重要手段。在已發(fā)展的非線性動(dòng)力學(xué)方法中,熵測度是一類重要方法,因其特別適用于短時(shí)(約幾分鐘)信號分析而具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。本論文主要圍繞新近發(fā)展的基于模糊思想的熵方法進(jìn)行研究,通過深入分析典型熵算法的原理和之間的關(guān)聯(lián)性,闡述了熵算法由傳統(tǒng)熵測度發(fā)展到模糊熵測度的原因和必然性;分析驗(yàn)證了心衰檢測中典型參數(shù)的選取對傳統(tǒng)熵算法和模糊熵算法的影響,確定了合理的參數(shù)選值規(guī)則;通過與機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合,發(fā)展了針對特定心血管疾病異常(心衰、房顫等)的模糊熵測度分析方法,提升了熵指標(biāo)的臨床性能;在單變量模糊測度熵分析基礎(chǔ)上,針對多時(shí)間序列間的耦合性和關(guān)聯(lián)度,發(fā)展了多變量模糊測度熵方法,并驗(yàn)證了其對人體不同生理狀態(tài)的識(shí)別能力?偨Y(jié)起來,本論文所做工作主要包括以下幾個(gè)方面:(1)對近年來應(yīng)用于生理信號分析的幾類典型熵算法進(jìn)行了綜述,包括...
【文章來源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:135 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
990^2015年中國城鄉(xiāng)居民心血管病死亡率變化
個(gè)點(diǎn)可能會(huì)被認(rèn)為完全相似或完全不相似,當(dāng)r發(fā)生微小變化時(shí),相似性結(jié)果可??能會(huì)發(fā)生很大的變化,因此SampEn和ApEn算法很容易產(chǎn)生由于;?的微小變化??導(dǎo)致的相似性結(jié)果突變,即產(chǎn)生熵值突變,導(dǎo)致算法的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性較差。圖2.1??不意了?Heaviside函數(shù)判定法則。??1??乂_?"?■"??????1?■?Heaviside?function??x?:?—?—?-?Fuzzy?function??I?三、??-8?:?^??.§??0-6?:?\??|?\??£?^??g?0.4?:?、??I?'??\??0.2?:?\??〇'???如??0?0.2?0.4?0.6?0.8?1??Normalized?distance??圖2.1基于Heaviside函數(shù)和模糊函數(shù)的向量相似性判定法則??在現(xiàn)實(shí)世界中,事物往往存在不確定性,相互之間界限模糊等性質(zhì)。1965年??Zadeh[62]在對經(jīng)典集合論改進(jìn)推廣的基礎(chǔ)上,提出了模糊集合(fuzzy?sets)的概??念,通過引入隸屬度來代替經(jīng)典集合中的0-1二值判斷。圖2.1示意了兩種判定??法則的差異。2007年,陳偉婷等[63]將模糊集合的概念引入到熵的計(jì)算中,用隸??屬度函數(shù)代替Heaviside函數(shù),提出了一種模糊近似熵(fuzzy?approximate?entropy,??FuzzyEn)方法FuzzyEn采用指數(shù)函數(shù)exp(-(^;./〇作為模糊函數(shù),其中《決??定權(quán)重,為了獲得更多的細(xì)節(jié)信息,這里一般。不颍场>唧w算法如下:??1)構(gòu)建向量序列⑴:設(shè)一個(gè)7V點(diǎn)的時(shí)間序列為{u^Uf^Wjv}
個(gè)點(diǎn)可能會(huì)被認(rèn)為完全相似或完全不相似,當(dāng)r發(fā)生微小變化時(shí),相似性結(jié)果可??能會(huì)發(fā)生很大的變化,因此SampEn和ApEn算法很容易產(chǎn)生由于;?的微小變化??導(dǎo)致的相似性結(jié)果突變,即產(chǎn)生熵值突變,導(dǎo)致算法的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性較差。圖2.1??不意了?Heaviside函數(shù)判定法則。??1??乂_?"?■"??????1?■?Heaviside?function??x?:?—?—?-?Fuzzy?function??I?三、??-8?:?^??.§??0-6?:?\??|?\??£?^??g?0.4?:?、??I?'??\??0.2?:?\??〇'???如??0?0.2?0.4?0.6?0.8?1??Normalized?distance??圖2.1基于Heaviside函數(shù)和模糊函數(shù)的向量相似性判定法則??在現(xiàn)實(shí)世界中,事物往往存在不確定性,相互之間界限模糊等性質(zhì)。1965年??Zadeh[62]在對經(jīng)典集合論改進(jìn)推廣的基礎(chǔ)上,提出了模糊集合(fuzzy?sets)的概??念,通過引入隸屬度來代替經(jīng)典集合中的0-1二值判斷。圖2.1示意了兩種判定??法則的差異。2007年,陳偉婷等[63]將模糊集合的概念引入到熵的計(jì)算中,用隸??屬度函數(shù)代替Heaviside函數(shù),提出了一種模糊近似熵(fuzzy?approximate?entropy,??FuzzyEn)方法FuzzyEn采用指數(shù)函數(shù)exp(-(^;./〇作為模糊函數(shù),其中《決??定權(quán)重,為了獲得更多的細(xì)節(jié)信息,這里一般取2或3。具體算法如下:??1)構(gòu)建向量序列⑴:設(shè)一個(gè)7V點(diǎn)的時(shí)間序列為{u^Uf^Wjv}
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]《中國心血管病報(bào)告2016》概要[J]. 陳偉偉,高潤霖,劉力生,朱曼璐,王文,王擁軍,吳兆蘇,李惠君,顧東風(fēng),楊躍進(jìn),鄭哲,蔣立新,胡盛壽. 中國循環(huán)雜志. 2017(06)
[2]多尺度多變量模糊熵分析[J]. 李鵬,劉澄玉,李麗萍,紀(jì)麗珍,于守元,劉常春. 物理學(xué)報(bào). 2013(12)
[3]基于近似熵的不同狀態(tài)心電信號的分析[J]. 焦方惠,郭永新,焦青. 中國醫(yī)療器械雜志. 2012(01)
[4]動(dòng)脈硬化早期檢測方法及其臨床應(yīng)用[J]. 陳保見,韓衛(wèi)星. 心血管病學(xué)進(jìn)展. 2010(04)
[5]基于LZ復(fù)雜度的脈搏傳播時(shí)間變異性分析[J]. 劉澄玉,楊靜,李斌,孫處然,劉常春. 山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2009(06)
[6]HRV的最大李雅普諾夫指數(shù)估計(jì)[J]. 韓清鵬,王平. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2007(04)
[7]樣本熵及在腦電癲癇檢測中的應(yīng)用[J]. 白冬梅,邱天爽,李小兵. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2007(01)
[8]脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間變異性的頻域分析[J]. 杜娟,寧鋼民,張韶文,白巖,鄭筱祥. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程. 2007(01)
[9]基于心率變異分析的睡眠分期方法[J]. 莊志,高上凱,高小榕. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2006(03)
[10]麻醉期心率變異性的分形特性分析[J]. 劉曉芳,徐文龍,陳武,葉志前. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2006(03)
本文編號:3378438
【文章來源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:135 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
990^2015年中國城鄉(xiāng)居民心血管病死亡率變化
個(gè)點(diǎn)可能會(huì)被認(rèn)為完全相似或完全不相似,當(dāng)r發(fā)生微小變化時(shí),相似性結(jié)果可??能會(huì)發(fā)生很大的變化,因此SampEn和ApEn算法很容易產(chǎn)生由于;?的微小變化??導(dǎo)致的相似性結(jié)果突變,即產(chǎn)生熵值突變,導(dǎo)致算法的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性較差。圖2.1??不意了?Heaviside函數(shù)判定法則。??1??乂_?"?■"??????1?■?Heaviside?function??x?:?—?—?-?Fuzzy?function??I?三、??-8?:?^??.§??0-6?:?\??|?\??£?^??g?0.4?:?、??I?'??\??0.2?:?\??〇'???如??0?0.2?0.4?0.6?0.8?1??Normalized?distance??圖2.1基于Heaviside函數(shù)和模糊函數(shù)的向量相似性判定法則??在現(xiàn)實(shí)世界中,事物往往存在不確定性,相互之間界限模糊等性質(zhì)。1965年??Zadeh[62]在對經(jīng)典集合論改進(jìn)推廣的基礎(chǔ)上,提出了模糊集合(fuzzy?sets)的概??念,通過引入隸屬度來代替經(jīng)典集合中的0-1二值判斷。圖2.1示意了兩種判定??法則的差異。2007年,陳偉婷等[63]將模糊集合的概念引入到熵的計(jì)算中,用隸??屬度函數(shù)代替Heaviside函數(shù),提出了一種模糊近似熵(fuzzy?approximate?entropy,??FuzzyEn)方法FuzzyEn采用指數(shù)函數(shù)exp(-(^;./〇作為模糊函數(shù),其中《決??定權(quán)重,為了獲得更多的細(xì)節(jié)信息,這里一般。不颍场>唧w算法如下:??1)構(gòu)建向量序列⑴:設(shè)一個(gè)7V點(diǎn)的時(shí)間序列為{u^Uf^Wjv}
個(gè)點(diǎn)可能會(huì)被認(rèn)為完全相似或完全不相似,當(dāng)r發(fā)生微小變化時(shí),相似性結(jié)果可??能會(huì)發(fā)生很大的變化,因此SampEn和ApEn算法很容易產(chǎn)生由于;?的微小變化??導(dǎo)致的相似性結(jié)果突變,即產(chǎn)生熵值突變,導(dǎo)致算法的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性較差。圖2.1??不意了?Heaviside函數(shù)判定法則。??1??乂_?"?■"??????1?■?Heaviside?function??x?:?—?—?-?Fuzzy?function??I?三、??-8?:?^??.§??0-6?:?\??|?\??£?^??g?0.4?:?、??I?'??\??0.2?:?\??〇'???如??0?0.2?0.4?0.6?0.8?1??Normalized?distance??圖2.1基于Heaviside函數(shù)和模糊函數(shù)的向量相似性判定法則??在現(xiàn)實(shí)世界中,事物往往存在不確定性,相互之間界限模糊等性質(zhì)。1965年??Zadeh[62]在對經(jīng)典集合論改進(jìn)推廣的基礎(chǔ)上,提出了模糊集合(fuzzy?sets)的概??念,通過引入隸屬度來代替經(jīng)典集合中的0-1二值判斷。圖2.1示意了兩種判定??法則的差異。2007年,陳偉婷等[63]將模糊集合的概念引入到熵的計(jì)算中,用隸??屬度函數(shù)代替Heaviside函數(shù),提出了一種模糊近似熵(fuzzy?approximate?entropy,??FuzzyEn)方法FuzzyEn采用指數(shù)函數(shù)exp(-(^;./〇作為模糊函數(shù),其中《決??定權(quán)重,為了獲得更多的細(xì)節(jié)信息,這里一般取2或3。具體算法如下:??1)構(gòu)建向量序列⑴:設(shè)一個(gè)7V點(diǎn)的時(shí)間序列為{u^Uf^Wjv}
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]《中國心血管病報(bào)告2016》概要[J]. 陳偉偉,高潤霖,劉力生,朱曼璐,王文,王擁軍,吳兆蘇,李惠君,顧東風(fēng),楊躍進(jìn),鄭哲,蔣立新,胡盛壽. 中國循環(huán)雜志. 2017(06)
[2]多尺度多變量模糊熵分析[J]. 李鵬,劉澄玉,李麗萍,紀(jì)麗珍,于守元,劉常春. 物理學(xué)報(bào). 2013(12)
[3]基于近似熵的不同狀態(tài)心電信號的分析[J]. 焦方惠,郭永新,焦青. 中國醫(yī)療器械雜志. 2012(01)
[4]動(dòng)脈硬化早期檢測方法及其臨床應(yīng)用[J]. 陳保見,韓衛(wèi)星. 心血管病學(xué)進(jìn)展. 2010(04)
[5]基于LZ復(fù)雜度的脈搏傳播時(shí)間變異性分析[J]. 劉澄玉,楊靜,李斌,孫處然,劉常春. 山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2009(06)
[6]HRV的最大李雅普諾夫指數(shù)估計(jì)[J]. 韓清鵬,王平. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2007(04)
[7]樣本熵及在腦電癲癇檢測中的應(yīng)用[J]. 白冬梅,邱天爽,李小兵. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2007(01)
[8]脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間變異性的頻域分析[J]. 杜娟,寧鋼民,張韶文,白巖,鄭筱祥. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程. 2007(01)
[9]基于心率變異分析的睡眠分期方法[J]. 莊志,高上凱,高小榕. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2006(03)
[10]麻醉期心率變異性的分形特性分析[J]. 劉曉芳,徐文龍,陳武,葉志前. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2006(03)
本文編號:3378438
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