基于非線性方法的心血管亞健康狀況定量評測研究

郝 丹 張春茹 魏 林

（哈爾濱市第一醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150010）

基于非線性方法的心血管亞健康狀況定量評測研究

郝 丹 張春茹 魏 林

（哈爾濱市第一醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150010）

目的提出基于非線性參數(shù)的一種心血管亞健康狀況評測方法，通過定量評測心血管系統(tǒng)功能，能夠有效評估人體亞健康狀態(tài)，便于及時(shí)防控。方法通過運(yùn)動實(shí)驗(yàn)采集的動態(tài)心電信號，并從出現(xiàn)運(yùn)動心率變異的信號中提取4個(gè)非線性參數(shù)，對兩組典型人群運(yùn)用兩類判別方法進(jìn)行分類。基于此構(gòu)建評分體系，結(jié)合健康狀況劃分等級。結(jié)果分別對年輕健康者和中老年高血壓患者兩組人群進(jìn)行運(yùn)動實(shí)驗(yàn)，在運(yùn)動心率變異信號中采集有效的非線性參數(shù)建立判別公式，分類準(zhǔn)確率達(dá)到86.9%。基于此對健康狀況不同的4組人群打分，分?jǐn)?shù)能夠體現(xiàn)測試者健康狀況。結(jié)論定量評測不同人群的健康狀況與實(shí)際相符，說明該方法能夠有效評測心血管患者的健康狀況。

心血管系統(tǒng)；定量評測；非線性參數(shù)；亞健康

亞健康通常是指一種處于健康與疾病之間的生理功能低下的狀態(tài)。亞健康概念最早由前蘇聯(lián)的布赫曼教授提出，主要具有身體無疾病但反應(yīng)能力與適應(yīng)能力下降，注意力不易集中，情緒不穩(wěn)等一些特征[1]。

科技發(fā)展使社會競爭加劇，使人們在工作生活中的壓力也逐漸增大，亞健康目前已成為全球性問題，據(jù)世衛(wèi)組織統(tǒng)計(jì)，世界上約三分之二以上的人處于亞健康狀態(tài)。我國亞健康狀態(tài)人群也超過7億，約占人口總數(shù)70%左右，在35～45歲之間的人群多發(fā)。

亞健康狀態(tài)介于健康與疾病之間，采取措施不及時(shí)會導(dǎo)致發(fā)生疾病，甚至過勞死等嚴(yán)重后果。但在常規(guī)檢查中，亞健康狀態(tài)不發(fā)生器質(zhì)性病變，各項(xiàng)指標(biāo)也沒有異常。所以，探索亞健康檢測的有效方法，定量評測亞健康狀態(tài)，對于疾病防控具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

心血管系統(tǒng)作為人體最重要的一個(gè)生理系統(tǒng)，多種疾病通常能夠反映在心血管功能狀態(tài)的異常表現(xiàn)上。分析心率變異信號的頻域，可以發(fā)現(xiàn)信號中的高頻及低頻分量與心血管疾病具有重要關(guān)系。非線性方法隨著混沌理論的發(fā)展，在各領(lǐng)域得到廣泛研究應(yīng)用，也拓展了人體生理信號的研究思路。

基于此提出一種非線性參數(shù)的心血管亞健康定量評測方法，動態(tài)心電信號通過運(yùn)動實(shí)驗(yàn)獲得，可獲得靜態(tài)無法得到的心血管系統(tǒng)非線性信息，能夠反映心血管系統(tǒng)的潛在病變，進(jìn)而反映出亞健康狀況。以其中的有效信息為基礎(chǔ)構(gòu)建一種定量評測方法，分級評估健康狀態(tài)，并根據(jù)評分界定亞健康狀態(tài)范圍[2]。

1 方 法

運(yùn)動實(shí)驗(yàn)常用于評測心血管系統(tǒng)功能，以此為基礎(chǔ)，運(yùn)動心率變異信號能夠通過處理記錄的動態(tài)心電信號得到，在信號中提取非線性參數(shù)進(jìn)行判別分析，最終構(gòu)建出一個(gè)評分公式。

本方法選用YMCA-1分鐘階梯運(yùn)動實(shí)驗(yàn)，將監(jiān)護(hù)電極牢固粘貼于受試者左右腹部和左胸部，心電導(dǎo)聯(lián)線從多生理信息檢測儀中引出并與電極連接。當(dāng)心電信號穩(wěn)定時(shí)，對綜合導(dǎo)聯(lián)心電數(shù)據(jù)進(jìn)行測量記錄，同時(shí)以60 s的時(shí)間間隔對血壓數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，靜息狀態(tài)下血壓測量5次后，受試者站立并進(jìn)行階梯運(yùn)動實(shí)驗(yàn)，時(shí)間為1 min，以每分30次頻率做上下階梯運(yùn)動，階梯高度30 cm，利用聲音節(jié)拍器控制運(yùn)動節(jié)奏。受試者運(yùn)動停止恢復(fù)靜坐狀態(tài)后，再以60 s為間隔測量血壓5次，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程約10 min左右。

經(jīng)差分、重采樣及離散小波變換分解與重構(gòu)等步驟對原始心電數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后提取到運(yùn)動心率變異信號，該信號中具有豐富的心血管信息，心血管系統(tǒng)的功能狀態(tài)也會反映在其中一些非線性參數(shù)上。結(jié)合運(yùn)動前、中、后三個(gè)階段，分別提取心率變異信號中的4個(gè)非線性參數(shù)，將參數(shù)運(yùn)動前后比值作為分析指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)判別分析，基于判別分析構(gòu)建一個(gè)評分體系，打分評測受試者健康狀況，合理得分區(qū)間的確定與測試人群的實(shí)際健康狀況分布密切相關(guān)。

2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

測試對象選取兩組心血管健康狀況差異較大的人群，并基于研究分析構(gòu)建一個(gè)評分公式。其中一組為50例年輕健康人，平均年齡為（23.46±0.89）歲；另一組為50例中老年高血壓患者，平均年齡為（47.87±14.92）歲。

分別提取兩組人群心率變異信號中的5組共20個(gè)非線性參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具有顯著差異性的參數(shù)共有12個(gè)，將幾乎不影響分類結(jié)果的4個(gè)參數(shù)剔除，對其余8個(gè)有效參數(shù)予以保留，根據(jù)上述參數(shù)判別分析兩組人群，可以得到相應(yīng)判別系數(shù)。綜合兩組人群分類，平均準(zhǔn)確率可達(dá)到86.9%，兩組健康狀況存在差異的人群就能有效區(qū)分，因此構(gòu)建一個(gè)評分體系具有可行性。

在評分結(jié)果中將80分設(shè)為健康狀況分界點(diǎn)，并對幾個(gè)不同區(qū)間進(jìn)行定義。其中，85～100分定義為“優(yōu)”，80～85分定義為“良”，75～80分定義為“中”，60～75分定義為“差”。

經(jīng)過對兩組人群統(tǒng)計(jì)分析，老年人組健康狀況為“良”和“中”的約占80%，而年輕人組有高于85%的人健康狀況為“優(yōu)”和“良”。高血壓作為一種心血管疾病，會影響心血管系統(tǒng)健康狀況，老年人心血管系統(tǒng)由于年齡原因都會發(fā)生老化，年輕人的健康狀況相對而言是最好的，得分情況符合實(shí)際，也驗(yàn)證了該評測公式是有效的。

4 討 論

綜上，本文提出的亞健康狀況定量評測方法能夠有效評估心血管系統(tǒng)功能，使?jié)撛谛难芗膊∧軌蚣霸绨l(fā)現(xiàn)，便于采取有效治療措施[3]。通過對非線性參數(shù)的統(tǒng)計(jì)判別分析，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)中老年高血壓患者與年輕健康人心血管健康狀況的差異。本文提出的亞健康狀況的定量評測方法，能夠有效評估心血管系統(tǒng)功能，在統(tǒng)計(jì)上由于一些非線性參數(shù)存在的差異，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)85%的準(zhǔn)確分類，對于區(qū)分心血管方面的亞健康人群健康狀況以及潛在心血管疾病的及早發(fā)現(xiàn)具有積極的意義。隨著相關(guān)研究的開展，量化評估亞健康狀態(tài)將更為科學(xué)，在疾病防控及人體保健等方面提供非常重要的依據(jù)，并發(fā)揮非常重要的作用。

[1] 董玉整.亞健康初探[J].廣州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),1998,26(3):77-78.

[2] 趙瑞芹,宋振峰.亞健康問題的研究進(jìn)展[J].國外醫(yī)學(xué)·社會學(xué)分冊,2002,21(4):10-13.

[3] 王德堃,楊俊麗.對亞健康人群腦功能活動狀態(tài)的分析[J].山西中醫(yī),2002,18(5):47-49.

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1671-8194（2014）22-0391-01