无创光电检测在心肌梗死中的应用研究
心肌梗死(Myocardial infarction，MI)是由冠状动脉梗塞引发心肌缺血而造成心肌不可逆坏死的急性危重疾病。我国MI的死亡率以及农村地区的发病率都呈上升趋势，已成为当今社会乃至全球范围内致死、致残的重要疾病之一。目前临床MI诊断依托的心脏标志物检测、心电图、冠脉造影等检查手段仍然对应存在不及时、不灵敏、成本高风险大等不足，因此研究快速、无创、可靠的MI新的检测技术和指标在临床应用中有重大意义和价值。 基于无创光电检测技术，首先提出了一种新的频域分析方法，即线性幅值谱(Linear amplitude spectrum，LAS)法来分析MI患者的心率变异性(Heart rate variability，HRV)。围绕LAS算法，通过采集MI患者与正常人ECG、光电容积脉搏波PPG信号获取HRV指标LF和HF来检测评估心脏交感/迷走神经活动强度，并应用于MI患者与正常人的鉴别中。另外通过Monte-Carlo数学方法对光子在心脏组织中传输的仿真，研究探索无创光电检测技术直接监测MI的心肌血液动力学参数可行性。 研究结果包括:1)给出LAS的公式推导与证明，通过模拟HRV信号对LAS性质进行了验证，确定了LAS在HRV分析中高频、低频指标LF、HF;2)35位健康人静息基态实验确认了LAS的HRV指标的优异性，并在音乐听觉刺激实验应用中LAS的HRV指标优异性能得到检验;3)通过148例MI与52例正常人心电HRV随机对照试验研究，首次发现MI患者的HRV参数全部低于正常组，证明MI患者心脏自主神经活动全面下降;4)开展了30例MI与48例健康人的随机对照实验，ECG和PPG两种HRV检测分析方式都发现了MI患者的指标LF、HF显著低于正常对照组，该结果与200例的心电HRV随机对照试验研究结果一致，同时验证了ECG和PPG同步采集的心动周期时间间隔有极强的线性相关，证明光电检测获取分析HRV方式在一定条件下可以取代心电;5)用Monte-Carlo数学方法对光子在心脏组织中传输过程进行仿真，首次在理论上量化以及可视化了光子在人体心脏组织中的分布，确认了光子能够达到心肌并在体表能够被检测到。 综上，本文围绕无创光电检测技术，通过新的HRV分析方法以及ECG、PPG检测反映MI心脏自主神经活动的HRV指标开展了创新性和应用型研究工作，提出了MI无创、快捷、可靠的检查方法和指标，为MI临床检查提供辅助和补充。另外光子在心脏组织传输仿真验证了直接检测心脏血液动力学变化可行性，为MI无创、直接、在体的实时监测评估心肌的血液供应提供新的研究思路。
心肌梗死;光电检测;心率变异性;线性幅值谱;心脏血液动力学
中国医学科学院北京协和医学院
博士
生物医学工程
李迎新
2019
中文
R542.22
2020-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）