2.1心血管系统基本构造及工作机理 心脏、动脉、静脉和毛细血管合称为血液循环系统。在循环系统中，心脏是整个系统的动力来源。在人的一生中，心脏大约要跳动2.5亿次。整个心脏由特殊的肌肉心肌组成。能自动进行收缩和舒张，带动血液的循环，动脉血液携带人体所需的氧气，与全身各个器官进行交换，带走二氧化碳。在肺部，静脉血液与空气进行相反的关换。血液循环是人类生存的基础[1.2]。
1.心脏的基本结构 人类心脏的基本结构如下 图2-1 心脏的基本结构、组成 心脏位于胸腔内，位于正中偏左。心脏缩小时和本人的拳头大小差不多。其外形似寿桃，其尖端朝下叫心尖部，在上方的叫心底部。心脏从外到里可以分成三层即心包、心肌和心内膜。心包是心脏的外层，就像心脏的外衣，有保护心脏的作用。心包有两层膜，外层叫壁层，里层叫脏层，附着在心肌上。两层心包膜间有空腔，称心包腔。在正常情况时心包腔内有少许液体，可滑润心包膜。在心包膜下面为心脏的中层，也就是心肌。心肌占了心脏的主要部分，心脏的收缩和舒张主要靠心肌。心脏内部分成心房和心室两层心房的肌肉薄，心室的肌肉厚。心房的肌肉和心室的肌肉互不相连，因而。心房和心室可不同时收缩。心肌的结构非常复杂，有三层外层呈斜行，中层呈环形，内层呈纵行。这种特殊结构是心脏所独有的。心脏的最里层叫心内膜．是一层紧贴在心房和心室内面的薄膜，与心脏连接的大血管内膜相连接。在心房与心室的交界处，在心室与大血管的连接处，心内膜呈褶叠状，又有开口，在医学上叫瓣膜，也是心内膜的组成部分。心脏的内部结构分为上下两层，在左侧的叫左心房和左心室，在右例的叫右心房和右心室。左心房与右心房间有墙隔，互不相通。中间的隔墙叫房间隔。左心室和右心室间也互不相通，中间也有隔墙，名称叫室间隔。但左心房与左心室间，右心房与右心室间是相通的。血液可由右心房流进右心室，左心房的血流进左心室。
2.血液循环系统的工作过程 血液在心脏内的运行是先右后左，即先在右侧心房和心室，然后再到左心房和左心室。在右心房上有三条血管，来自上、下身和心脏的血液，右心房接受外来的血液后，通过右心房的收缩，将血液送至右心室。血液从右心房不是直接进入右心室，在右心房与右心宣间有一扇可开关的门，是三叶门，医学叫瓣膜，确切地说叫三尖瓣。当右心房收缩时．血液冲开三尖瓣，就长驱直入地进入右心室。心脏的收缩，是心房先收缩，心室后收缩。右心房收缩后右心室即相继收缩。右心室收缩时，将血液经血管输入肺脏。在右心室与血管相连接处，也有一扇能开关的门，叫肺动脉瓣。在右心室收缩时，这扇门就打开，在右心室后面的三尖瓣就关上，这样可以防止震心室的血液又重新返回右心房。当右心室收缩的同时，右心房即舒张．来自血管的血液重新又把右心房充满。血液在左心房及左心室内的运行与右心房和右心室的情况相同，血液在肺部完成了气体交换，进入左心房，由左心房流入左心室。在左心房与左心室间也有一扇门，是两叶门，叫二尖瓣，与右心房与右心室间的三尖瓣左右呼应。二尖瓣的作用与三尖瓣相同，就是在左心房收缩时，血液经打开的二尖瓣进入左心室。当左心室收缩时．又将二尖瓣关上。此时在左心室与血管相连处的主动脉瓣打开，血液即进入主动脉而运行至全身。
3.心电图 心脏机械性收缩之前，心肌先发生电激动。心肌的电激动通过体液和组织传布全身，在身体不同部位的表面发生电位差。通过心电图机把不断变化的电位连续描记成的曲线，即心电图（E1ectrocardiograph简称ECG。
心脏是由两种不同的心肌组成，即能产生和传导冲动的特殊传导组织和具有机械性收缩机能的普通心肌组织。窦房结位于右心房上腔静脉入口处，是心脏激动的最高起搏点，它能自动地、有节律地发出一定频率的激动，通过传导系统传至普通心肌组织，引起心肌的机械性收缩反应，即心房与心室的收缩与舒张活动。心脏机械性收缩前，心肌首先发生电激动，电激动开始后心肌即开始收缩，电激动一完成心肌即开始舒张。先有电激动，才引起心房和心室的收缩，两者之间相差约0.07秒。根据电生理学原理，心肌电激动的过程，就是心肌细胞进行除极和复极的过程。心脏收缩前的电激动称为“除极”，心脏舒张前的电激动称为“复极”，心脏每跳动次，就是心房与心室进行了一次除极和复极。来自窦房结的激动，首先传导至心房，心房受激时产生的除极电位名为P波。在右心房除极开始后0.040.06秒，激动便由窦房结经结间束到达房室结。然后，激动通过房室结、房室束希氏束，传至心室，使心室受激,心室受激时产生的除极电位名为QRS被群。心房和心室受激后除极完成后，随即进行复极，在复极过程中，心房先复极，心室后复极。心房在复极过程中产生的电位极其微小，在心电图上难以观察到，心室在复极过程中产生的电位名为T波。因此，心电图是由P波、QRS复合波、T波、U波及组成各波之间的间期所组成，一个心动周期在心电图上均出现这样相应的一组波形[3.4]。
一个周期的典型的心电波形如图2-2所示 图2-2 一周期的典型心电波形 1）P波（P wave）反映左右心房的电激动过程电位和时间的变化。P波前1/3代表右心房除极，中1/3代表右左心房共同除极，后1/3代表左心房除极。P波在肢体导联中呈钝园形，有时有轻度切迹成双峰，双峰间距0.12s，表示室内传导障碍。QRS波群振幅超过上述指标，考虑左心室或右心室肥厚，若肢体导联的每个QRS波群（RS或QR）电压的绝对值都小于0.5mv或每个胸导联QRS波群电压的绝对值都不超过0.8mv，称为低电压，常见于心包积液，肺气肿、甲状腺功能低下和肥胖人。
5）S-T段（S-T segment）从QRS波群终点到T波起点的线段，反映心室早期复极过程电位和时间的变化。正常的ST段为一等电位线，但可有轻度向上或向下偏移。正常人S-T段压低在R波为主的导联上不应超过0.5mm（即0.5mv）；
而S-T段抬高除V1-2导联可抬高3mm（0.3mv）外，其余导联不应超过1mm 0.1mv。测定S-T段要在J点后0.04s处，与T-P段（等位线）的标准基线作比较，如心率过快至T-P段融合，便以P-R作为对照基线测定之。
6）T波（T wave）反映晚期心室复极过程电位的变化。振幅胸前导联中，T波较高，V2～V4导联可高达1.5mv，但不应超过1.5mv，V1的T波不超过0.4mv，一般不超过0.6mv。在R波为主的导联上，T波不应低于R波的1/10；
Tv5Tv1。
7）U波（U wave）代表心肌活动的“激后电位”（after potential）U波是在T波后0.02～0.04s出现的小波，其方向一般与T波一致，振幅很小，一般在胸导联（尤其在V3）较清楚，可达0.2～0.3mv. 其产生原理有人认为系浦氏纤维之复极波，发生U波的时间恰为心动周期的超常期，凡使U波波幅增大的因素均可使心肌应激性提高，故在U波上发生的刺激，容易诱发快速的室性心律失常。U波明显增高常见于血钾过低，U波倒置可见于高血钾和心肌缺血等。
8）Q－T间期（Q-T interval）从QRS波群起点到T波终点的时间；
反映心室除极和复极的总时间。Q-T间期的长短与心率的快慢有密切关系，心率越快，Q-T间期越短，反之则越长。心率在70次/min时，成年男性Q-T间期0.40s（0.361～0.395s），女性0.41s（0.371～0.405s）。由于Q-T间期受心率的影响很大，所以常用校正的Q-T间期，即Q-Tc-Q－T/ 。Q-Tc就是R-R间期为100ms（心率60次/min）时的Q-T间期。正常Q-Tc的最高值为0.44s，超过此限即为延长。Q-T间期延长伴T波异常可出现极为严重的心律失常。
当心脏因缺血受损或坏死时，心电活动的变化能正确及时地反映在心电图上，表现在各个波形的异常变化和进行性演变过程，为医生提供诊断心律失常、心室肥厚、急性缺血、心肌梗塞等心脏疾病的可靠依据。
4.心律失常及ECG特征 正常心脏的节律活动是由窦房结发出激动，通过传导系统将此激动传播到房室各部心肌，引起顺序除极的结果。一旦这一节律运动发生异常，即激动的产生和传导发生异常，就会出现心律失常。心律失常是临床心脏病学中的一个重要部分，最常见于心脏病患者，但也可发生于正常人。引起心律失常的原因很多，除心肌病变外，电解质紊乱、尤其是高血钾或低血钾、某些药物的过量最常见的洋地黄类药物、些尼丁、锑剂等或毒性作用、情绪波动、吸烟过度、饮浓茶或酗酒等，均可导致心律失常。严重的心律失常可降低心分博量，引起心功能不全。甚至导致病人迅速死亡。因此，正确诊断心律失常不仅对治疗与预防有一定的关系，有时甚至起着决定性的作用。心律失常根据起因的不同，可分为两大类一类是激动起源异常，又可分为窦性心律失常和异位搏动或异位心律。另一类是激动传导速度异常，又可分为传导阻滞及房室间传导途径、速度异常或心室内应激性失常。心律失常还可根据其发病部位分为窦房结、心房、房室结和心室等四组，每组包括相应部位的各类激动产生失常或传导失常。常见的心律失常类型有心房早期收缩（premature atrial contraction ，简称APC）、心室早期收缩（premature ventricular contraction ，简称PVC）、室上性心动过速（paroxydmal supraventricular tachycardia,简称 SVT）、心室性心动过速（Ventricular tachycardia，以下简称 VT）和心室纤维性颤动（Ventricular fibrillation ，以下简称VF）等等。
本文以正常窦性心律（Normal sinus rhythm ，以下简称NSR）、心室性心动过速（VT）和心室纤维性颤动（VF）为对象介绍基于神经网络的快速分类方法。NSR、VT、VF的基本特点及典型心电图形如下 正常窦性心律（NSR） 正常窦性心律是指健康的成年人，心跳60-100下/分钟，心电信号波形如图2-3所示 图2-3正常窦性心律心电图波形 正常心电信号的典型特征必须同时具备以下四点[1.3.4] 1必须是窦房结发出的窦性P波，其持征是P I、I、v5、ve直立，avR倒置。
2P波频率在60～100次／min之间。
3PR间期大于0．12s。
4同一导联上，PP间期相互之间的差别＜0．12s。
心室性心动过速（VT） 起源于希氏束分叉部以下，由连续三次或三次以上（程序刺激引起者连续6次以上），频率大于100bpm以上的心动过速，称室性心动过速（Ventricular Tachycardia简称VT）。室性心动过速的发生率约为2.7,心室性心动过速（VT）室性心动过速的发生是由于异位兴奋灶成为心室的起搏点控