27卷3期2008年6月中国生物医学工程学报ChineseJournalofBiomedicalEngineering基于多尺度熵的心电图分析V01．27No．3June2008王俊卜宁新宝2马千里1。(南京邮电大学图像处理与图像通信江苏省重点实验室，通信与信息工程学院，南京210003)2(南京大学电子科学与工程系生物医学电子工程研究所，南京210093)摘要：使用Costa等提出的算法研究心电图(ECG)的多尺度样本熵(MSE)的特性。研究发现，心电图MSE均值随着心脏健康状况的变差呈下降趋势。健康人的心电图的MSE波动范围比较稳定在某个范围之内；而冠心病人的波动范围则相对较大；心梗病人的MSE变动范围比较小．波动范围收敛在相对低的多尺度熵值区域。研究表明MSE均值和波动范围的变动情况可以比较有效地揭示心脏健康状况，尤其是MSE波动范围的大小变化情况表征了心脏疾病演化的动态过程(在疾病形成之中其熵值的波动范围变化最大)，是一个早期发现病症较为灵敏的参数，具有重要的临床诊断意义。关键词：多尺度熵；心电图；样本熵；熵值变动范围MultiscaleEntropyBasedElectrocardiogramAnalysisWANGJun”NINGXin—Ba02MAQian—IAl(Image愀andImageCowns研酗，Collegeof№m毗痂Ⅲ＆InformationEngimWing，NanjingUniversityofPasts＆Tdecommunication，Nanjing210003)2(Dc眇伽孟旷‰Ilic‰＆Eng／咖，抽址吮加B／orecd／ca／E／mron／cEt鬯,ineer／ng，舳醇，IgUn／oermy，Nanjing210093)Abstract：CostaandothersproposedalgorithmwemusedtOstudymuhiscalesampleentropy(MSE)featuresofECG．ItWagfoundthat，fromamedicalstatistics．theaverageMSEoftheECGw酗inadecliningtrendwiththestateofdeteriorationofhearthealth．ForthefluctuationsinMSEofECG，thehealthysubjects’wereinarelativelystablescope，andthesubjects’withcoronaryheartdiseasewereofrelativelyhrserchanges；andthesubjects’withmyocardialitffarctionwereofrelativelysmallerchanges，fluctuationswereintheconvergenceoftherelativelylowMSEregion．Itw船showedthatthechangesoftheaverageMSEandthatoftheMSEfluctuationscopescouldbemoreeffectiveinrevealingthehearthealthstatus．Especially，theamplitudeofthefluctuationsinMSEcharacterizedthedynamicprocessoftheheartdiseaseevolution，whichisamoresensitiveparameterforearlydiagnosis．Keywords：mulfiscaleentropy；electrocardiogram；sampleentropy；entropyvaluescope中图分类号R318．5文献标识码A文章编号0258．802112008103．0331．04引言健康人和有疾病人的生理信号的复杂度的量化是个大家普遍关注的问题¨一1。复杂度的降低已被指出是病理动力学的一个普遍特征¨。】。许多研究者用不同的方法研究了复杂度的量化问题。Pincus等¨j1提出近似熵(approximateentropy，ApEn)的方法，Richman等人H1提出样本熵(SampEn)的方法，它们被广泛的应用来研究和估计HRV信号的动力学特征。宁新宝等№1提出模式熵(modeentropv，ModEn)的方法用于高频心电图的研究。但上述研究并没有考虑到熵值变化的波动范围对疾病的敏感程度。Costa等"1则提出多尺度熵(muhiscaleentropy．MSE)的概念用于心率变异性(heartratevariability，HRV)的研究。但是对于心电图进行多尺度熵的分析还没有见到报道。使用Costa等人n1提出的算法收穑日期：2006-09．25，修回日期：2008-03．IO。基金项目：国家自然科学基金青年基金(6蝤otoa3)；2006年江苏省高校自然科学研究指导性计划(06K／DSl0138)；2006年江苏省青蓝工程项目。*通讯作者。E-nlail；wm画@njupt．edu．∞万方数据中国生物医学工程学报”卷研究了心电图(ECG)的MSE的特性，试图在多个尺度上量度心电图的复杂性，寻找对临床诊断有益的指征参数。研究表明ECG多尺度熵的均值和波动范围的变动情况可以比较有效地揭示心脏健康状况，尤其是多尺度熵值波动范围的大小变化情况表征了心脏疾病演化的动态过程(在疾病形成之中其熵值的波动范围变化最大)，是一个早期发现心脏疾病较为灵敏的参数，具有重要的临床诊断意义。{0≤k≤m一1}(2)即它们的对应的标量分量的最大差额。假设...
