[发明专利]心电信号RR间隔和QT间隔的动力学模型的建立方法和该模型的应用

说明书

技术领域

本发明涉及心电信号RR间隔和QT间隔的动力学模型的建立方法和该模型的应用。

背景技术

通过连续测量心电图(electrocardiology，ECG)的Q波，R波和T波可以获得离散的RR间隔(R-R interval，RRI)信号和QT间隔(Q-T interval，QTI)信号。RRI信号代表心律的变化，即心律变异(heart rate variability，HRV)，而QTI信号表征心室肌动作电位持续时间(action potential duration，APD)的改变。QTI信号受各种生理和病理因素的影响，如心律，自律神经张力，激素水平，药物，电解质和心脏功能等，其中心律的影响尤其重要。

1920年，Bazett最早认识到心律的改变对QTI的影响，提出了有名的利用RRI矫正QTI的公式。矫正后的QT间隔(heart rate corrected，QTc)等于QTI除以RRI的平方根。后来的研究发现这个QTc只适用于心率在50-90次/分的条件，在心律较慢时，Bazett公式对QTI过度矫正，而在心律比较快的时候Bazett公式对QTI矫正不充分。同一时期，Fridericia则提出了将QT间隔除以RR间隔的3次方根的方式对QT间隔进行矫正。

利用RRI对QTI进行矫正的最常用的公式由Ashman于1942年提出：

QT＝k₁×log₁₀(10×[RR+0.07])，

男性的k₁＝0.38，女性的k₁＝0.39。在此以前，Adams提出了一个矫正QT间隔的线性公式为：

女性：QT＝0.1259×RR+0.2789，

男性：QT＝0.1536×RR+0.2462.

后来，Schlamovitz，Malik等对Ashman的线性公式进行改写，然而这些公式仍局限于描述QT与RRI间的恒稳态(steady-state)公式，并没有描述在心率突然改变的时心室复极过程的适应性过程。

随着24小时动态心电图(Holter)诊断技术的发展，能通过计算机准确地识别ECG的各个波形，从而获取长时间的RRI信号和QTI信号。这种由心律变异引起的QT间隔的改变被称为QT动力学(QT dynamics)。很多实验表明，QTI与RRI之间存在着线性相关，并发现同一个体不同条件下的QTI/RRI斜率值相对稳定，而个体间的QTI/RRI斜率值差异明显。缺血性心脏疾病发作后的高QTI/RRI斜率值预示着心脏猝死发生的风险增加。

现代高精度的“beat-to-beat”的RRI和QTI的分析发现RRI与QTI之间的关系并非是单纯的线性关系，QTI与RRI之间存在着滞后现象(QThysteresis)。当改变心率使之持续几分钟的时候就可以在QTI信号与RRI信号之间可见QT滞后于RR的现象。对滞后时间进行矫正可以发现QTI与RRI之间的相关系数高达0.8以上。

尽管在RRI和QTI之间明显地存在着因果关系，至今的研究仍停留在描述性的分析上，没有建立一个实用的数学动力学模型用于分析QTI变异。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种心电信号RR间隔和QT间隔的动力学模型的建立方法，该方法分析RRI与QTI之间的相关性，并建立一个线性数学模型用以描述RRI与QTI之间的动力学关系。本发明的第二个目的是提供采用上述动力学模型获取单位阶越响应函数的方法。本发明的第三个目的是提供采用上述动力学模型获取单位阶越响应函数的装置。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

心电信号RR间隔和QT间隔的动力学模型的建立方法，该方法把RRI作为输入信号，QTI作为输出信号，在RRI与QTI信号之间建立线性关系的动力学模型。作为优选，所述的线性关系的动力学模型为二阶线性关系的动力学模型或二阶以上线性关系的动力学模型。

作为再优选，上述的二阶线性关系的动力学模型如下所示：