17、心率变异性：测量方法与模型

心率变异性：测量方法与模型

1. 引言

人类心脏产生的心跳是典型的生物信号。心电图（ECG）记录了心脏在体表产生的皮肤电位，它能揭示心房和心室的电活动信息。心电图中各波段的持续时间、波间间隔以及相对高度的异常，有助于揭示和区分心脏功能障碍。由于人类心脏的电活动受多种生理机制影响，心电图已成为诊断各种心血管系统疾病的重要工具。心电图专家擅长直观解读心电图波形的详细形态，并能熟练进行鉴别诊断。

心电图波形中容易识别的特征用字母 P - QRS - T 表示，该波形通常被称为 QRS 复合波。除了 QRS 复合波各特征的重要性外，在数十、数百甚至数千次心跳中，QRS 复合波序列的时间安排也具有重要意义。这些复合波之间的时间间隔可以通过记录大 R 波峰值的出现来轻松测量，R 波或许是正常心电图中最具特色的特征。

本文重点关注心跳间隔序列波动的各种测量方法，以及如何利用这些波动来评估心血管疾病的存在或可能性。这种方法被称为心率变异性（HRV）分析，即使研究的是时间间隔的波动（心率的单位是时间的倒数，而非时间）。HRV 分析可作为心血管疾病的标志物，因为心脏功能障碍通常表现为 RR 间隔序列变异性相对于正常对照组的系统性变化。多年来，人们开发并研究了大量的 HRV 测量方法，有些与尺度相关，有些则与尺度无关，旨在开发易于获取、成本低廉且无创的心血管功能测量方法。

我们研究了 16 种 HRV 测量方法，以及它们对不同长度心电图记录进行正确分类（正常或存在心脏功能障碍）的适用性。特别关注那些有助于区分充血性心力衰竭患者和正常受试者的 HRV 测量方法。通过受试者工作特征（ROC）分析，我们发现与尺度相关的 HRV 测量方法（如小波和频谱测量方法）在区分这两类数据方面，在广泛