频谱心电图主题医学知识

幅度 (功率)
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时域测量
频域测量
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基波与谐波
基波：将非正弦周期信号按傅里叶级数展开， 频率与原信号频率相同的量。是复合波的最低 频率分量。
谐波：频率等于基波整倍数的正弦波分量称为 谐波。
谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。 当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关 系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。
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内容简介
频谱仪工作原理 频域和时域 基波与谐波 二次谐波 低频信号与高频信号 心电图频域自动分析 正常功率谱图的特征 异常频谱心电图分析
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频谱仪工作原理
频谱分析仪一般都以正峰值作为其主要检波 方式，而把采样方式作为辅助检波方式。
谐波频率是基波频率的整倍数。
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二次谐波
将非正弦周期信号按傅里叶级数展开， 频率为原信号频率两倍的正弦分量称为 二次谐波。
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根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理 证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波 频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率， 幅度与相角。
谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次 编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐 波，如基波为50Hz时，2次谐波为lOOHz，3次 谐波则是150Hz。
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低频信号与高频信号
高频和低频是指信号频率变化的速度。 信号变化越激烈，高频成分越多。 高频信号反映信号的稳定性 心电信号的稳定性体现在波形有无畸变、
心电信号的频率分析（频谱分析）是对心电信号在 频率域内进行分析，分析的结果是以频率为横坐标 的谱线，可得到各种幅值以频率为变量的频谱函数 {F(w)}。心电信号经频谱分析可得到它的幅值谱、 相位谱、功率谱和各种谱密度等。频谱分析过程较 为复杂，它是以傅立叶级数和傅立叶积分为基础的。
心电信号的时域分析（时间域）与频域分析（频率 域）是可以互相转换的，它通过傅立叶变换把他们 联系起来。
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由于心电信号基本上是周期性的，舒张期储能， 收缩期释放能量。各个周期的过程和波形有较 好的相似性和稳定性，因此，其功率谱基本上 是分立的，其谱线间距大致相等。第一谱峰反 映心脏搏动的频率。正常心电，频谱具有一定 的形状和幅度，基波高于一次谐波，主要功率 集中在几个低次谐波上，并且含有一定成分的 高次谐波。
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V5导联的心电信号记为y (n),Ⅱ导联的 心电信号记为x (n)。
其傅立叶变换频谱为：
FX(ω)=HX(ω)ejΦX(ω) FY(ω)=HY(ω)ejΦY(ω)
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(1)功率谱(GXX ，GYY ，GXY)
心电功率谱是心电信号每一频率成分功率分布 的反映，分为自功率谱和互功率谱。
采用正峰值检波方式，即peak方式，不管分 辩带宽和视频带宽之比是多少，都不会丢失 有用信号和杂散的信息。如果采用其他方式 检波，如果仪器其他参数设置不合理，就会 丢失有用信息。
所以心电频谱分析仪采用V5（输入）和Ⅱ导 联（输出）分析
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频域和时域
傅立叶变换告诉我们：任何时域内电信号都是由 一个或多个不同频率、不同幅度和不同相位的正 弦波组成的，应用频域测量，就能以频谱的形式 显示出每个正弦波的幅度随频率变化的情况
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频域和时域表明了动态信号的两个观察面，即它们 观察信号方法的角度不同，把心电图从时间域转化 成频率域进行分析可以使得在一个坐标系中原来不 明显的特征而在另一个坐标系明显起来，从而有利 于信号特征量的提取。
一般来说时域分析较为形象、直观，而频率域分析 则更为简练，剖析问题更加深刻和方便。下图我们 直观地表示了从时间域和频率域来观察一个动态信 号之间的有机联系。
反映心肌能量储备和释放状态、能量分配是否 合理、有无主功率分散。
反映能量的积聚、成熟、释放、复位的全过程 反映冠脉供血状况，心肌收缩力强弱，心电信
号的稳定 V5和Ⅱ导本身的自功率谱和互功率谱为：
GXX=FXX .F*XX=｜HXX(ω)｜2 GYY=FYY .F·YY=｜HYY(ω)｜2
GXY=FXY .F·YY
衰减、移位、振荡等指标上。 频谱分析要特别注意对高频成分的分析 频率与功率的变化大致呈反变关系
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心电图频域自动分析
采用离心脏最近的V5导联信号和离心脏 最远的标准Ⅱ导联信号，作为计算和分 析的心电信号，在频域中对它们进行功 率谱、传递函数、脉冲响应、相干函数 和互相关函数等的分析，来检测心电信 号从离开心脏出发到肢体远端的频域特 性，分析心脏的情况和特点。
常规心电信号波形分析一般是对心电波形在时间域 和幅值域里进行分析，即对心电信号的幅值对时间 为坐标的函数x(t)在时间域t内进行分析。通常的测 试记录都是一维记录，不管是在记录纸上还是在磁 带上，总是一个数轴代表时间而另一个数轴代表幅 值，它表示了动态信号的幅值和时间的关系。
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时域得到的是信号的波形信息（如：体表心电 图），不能测量混合信号，在时域上无法区分有 用信号和无用信号。
在频域上可以准确地测量有用信号和无用信号的 各种参数。
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心电信号是一种周期性信号、具有频率、振幅（或 功率）和相位等要素。心电图的波形是由一系列不 同频率、振幅和相位的正弦波精确叠加而体现出来。
心脏病变后，功率谱会发生变化，如基波百度文库于 一次谐波，高次谐波消失，频谱包络线变形等。
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正常功率谱图的特征：
心电功率谱是由一组间距相等的波峰（称为谱线）组成的， P1称为基波，P2、P3、P4等称为谐波，心电功率谱的正常图 形有以下特征： 1、前4条谱线较为明显清晰，谱线为尖锐的单峰，奇数谱线 一般高于其后的偶数谱线； 2、谱线等间距； 3、功率谱第一峰称为基波，它与受检者的心率相对应，因此 可按第一峰出现的位置而确定心率。心率＝基波频率×60 4、功率谱由第一峰（基波）和第二、三、四⋯等高次谐波所 组成。直流分量加上基波，二、三、四次谐波，占心电总功 率的90%以上。