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考虑性别因素的驾驶人疲劳状态非线性特征(2)
作者:网站采编关键词:
摘要：表1 驾驶人精神状态主观评分表精神状态评分面部特征描述清醒1眼睛正常睁开,眨眼迅速,眼球状态活跃,精神集中,对外界保持注意力,头部端正,面部表情丰富
表1 驾驶人精神状态主观评分表精神状态评分面部特征描述清醒1眼睛正常睁开,眨眼迅速,眼球状态活跃,精神集中,对外界保持注意力,头部端正,面部表情丰富疲劳2眼睛出现闭合趋势,睁开程度变小,眨眼时间变长,速度变慢,眼球活跃程度下降,目光呆滞;嘴部有打哈欠、深呼吸、叹气、下咽动作,出现挤眼、摇头、挠脸等抗拒疲劳的动作,对环境关注变少非常疲劳3眼睛闭合趋势严重,眼睛半闭,眼皮变重睁不开,出现较长时间持续闭眼,打盹点头,头部歪斜,失去继续驾驶能力
1.5 RR间期序列的提取和非线性特征的计算
通过Kubios软件[22](版本：3.0.2)检测每个时长为5 min的片段中心电信号的R波,同时剔除并补偿异位心拍,这样就得到了RR间期序列.
本文的HRV非线性特征同样通过Kubios软件计算得到.使用Poincaré散点图、近似熵、样本熵、DFA分析、关联维和RPA分析等方法在RR间期序列中提取13个非线性特征(见表2).由于表2中大多数非线性特征的常用缩写不符合国家标准(GB 3100～3102—93)的规定[23],因此本文对相关符号的缩写方式重新进行了定义.文献[22,24-25]描述了上述非线性方法的具体算法.本文中非线性方法的参数选择均为Kubios软件中默认参数[22].
1.6 统计分析
通过SPSS 19进行单变量统计分析.首先计算清醒组和疲劳组HRV非线性特征的均值和方差.然后将上述2组细分为男性清醒组(male alert,MA)、男性疲劳组(male fatigue,MF)、女性清醒组(female alert,FA)和女性疲劳组(female fatigue,FF),计算各组HRV非线性特征的均值和方差.由于各组大部分特征不能通过Kolmogorov-Smirnov正态性检测,本文采用Mann-Whitney U检验评估：① 清醒组和疲劳组的HRV非线性特征是否存在显著性差异；② 男性清醒组和男性疲劳组、女性清醒组和女性疲劳组的HRV非线性特征是否存在显著性差异；③ 男性清醒组和女性清醒组、男性疲劳组和女性疲劳组的HRV非线性特征是否存在显著性差异.通过p值确定显著性差异水平：①p≥0.01,无显著性差异,NS；②p<0.01,显著性差异等级为“*”；③p<0.000 7(Bonferroni标准),显著性差异等级为“**”；④p<10-10,显著性差异等级为“***”.
表2 HRV非线性分析方法及特征概述方法特征本文符号常用符号描述Poincaré散点图LSD1SD1Poincaré散点图短轴参数LSD2SD2Poincaré散点图长轴参数rSD2/SD1SD2/SD1Poincaré散点图短轴与长轴参数之比近似熵EApApEn近似熵样本熵ESampSampEn样本熵DFA分析α1α1DFA分析短期波动斜率α2α2DFA分析长期波动斜率关联维D2D2关联维RPA分析LmeanLmeanRPA分析最小对角线长度LmaxLmaxRPA分析最大对角线长度rRECRECRPA分析递归率rDETDETRPA分析确定性EShanShanEnRPA分析香农熵
2 研究结果
清醒组和疲劳组归一化的HRV非线性特征箱线图如图2所示.表3在不考虑性别因素的情况下,比较了清醒组和疲劳组HRV非线性特征的描述统计,并给出了上述2组HRV非线性特征的Mann-Whitney U检验结果.男性清醒组、男性疲劳组、女性清醒组和女性疲劳组归一化的HRV非线性特征箱线图如图3所示.表4比较了上述4组非线性特征的描述统计,同时给出了男性清醒组和男性疲劳组、女性清醒组和女性疲劳组、男性清醒组和女性清醒组以及男性疲劳组和女性疲劳组HRV非线性特征的Mann-Whitney U检验结果.不考虑性别因素,比较清醒组和疲劳组的HRV非线性特征可知,驾驶疲劳导致5个特征(LSD1、LSD2、rSD2/SD1、α1和D2)显著(p<0.01)上升.其中，LSD2的上升具有等级为“***”的显著性差异,LSD1和D2的上升具有等级为“**”的显著性差异,其余2个特征的上升具有等级为“*”的显著性差异.
比较男性清醒组和男性疲劳组、女性清醒组和女性疲劳组的HRV特征可知,男性驾驶疲劳导致LSD1和LSD2显著上升；女性驾驶疲劳导致LSD2、α1和D2显著上升.
比较男性清醒组和女性清醒组、男性疲劳组和女性疲劳组可知,在清醒状态男性和女性的HRV非线性特征仅α1具有显著性差异,而在疲劳状态,男性和女性之间有5个特征(LSD1、LSD2、EAp、α1和D2)具有显著性差异.
(a) HRV非线性特征1
(b) HRV非线性特征2
图2 不同精神状态驾驶人HRV非线性特征的箱线图
表3 不同精神状态驾驶人HRV非线性特征的Mann-Whitney U检验结果特征均值±方差清醒组(N=88)疲劳组(N=223)Mann-Whitney U检验LSD1/ms23.??LSD2/ms61.???rSD2/SD12.995 93.259 73?EAp1. 8121. 311.469 68NSα11.167 871.262 69?α20.911 750.946 72NSD22. 72.957 ??Lmean/beats11. 811. 8NSLmax/beats245./%33. 833. 7NSrDET/%98. 498. 073.168 18NS 注:NS表示没有统计学差异;???表示p<10-10;??表示p
文章来源：《临床心电学杂志》 网址: http://www.lcxdxzz.cn/qikandaodu/2021/0715/1281.html