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生物醫(yī)學(xué)信號(hào)研究概況

時(shí)間:2023-03-18 23:47:07 醫(yī)學(xué)畢業(yè)論文 我要投稿
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生物醫(yī)學(xué)信號(hào)研究概況

生物醫(yī)學(xué)信號(hào)研究概況 關(guān)鍵詞:研究概況

 生物醫(yī)學(xué)信號(hào)屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻微弱信號(hào),它是由復(fù)雜的生命體發(fā)出的不穩(wěn)定的自然信號(hào),從信號(hào)本身特征、檢測(cè)方式到處理技術(shù),都不同于一般的信號(hào)。
1生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的特點(diǎn)
 生物醫(yī)學(xué)信號(hào)由于受到人體諸多因素的影響,因而有著一般信號(hào)所沒有的特點(diǎn)。①信號(hào)弱,例如從母體腹部取到的胎兒心電信號(hào)10~50μV。腦干聽覺誘發(fā)響應(yīng)信號(hào)小于1μV。②噪聲強(qiáng),由于人體自身信號(hào)弱,加之人體又是一個(gè)復(fù)雜的整體,因此信號(hào)易受噪聲的干擾。如胎兒心電混有很強(qiáng)噪聲,它一方面來自肌電、工頻等干擾,另一方面,在胎兒心電中不可避免地含有母親心電,母親心電相對(duì)我們要提取的胎兒心電則變成了噪聲。③頻率范圍一般較低,除心音信號(hào)頻譜成份稍高外,其他電生理信號(hào)頻譜一般較低。④隨機(jī)性強(qiáng),生物醫(yī)學(xué)信號(hào)不但是隨機(jī)的,而且是非平穩(wěn)的。正是因?yàn)樯镝t(yī)學(xué)信號(hào)的這些特點(diǎn),使得生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理成為當(dāng)代信號(hào)處理技術(shù)最可發(fā)揮其威力的一個(gè)重要領(lǐng)域。
2生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的分類
 生物信號(hào)如從電的性質(zhì)來講,可以分成電信號(hào)和非電信號(hào),如心電、肌電、腦電等屬于電信號(hào);其它如體溫、血壓、呼吸、血流量、脈博、心音等屬于非電信號(hào),非電信號(hào)又可分為:①機(jī)械量,如振動(dòng)(心音、脈搏、心沖擊、Korotkov音等)、壓力(血壓、氣血和消化道內(nèi)壓等)、力(心肌張力等);②熱學(xué)量,如體溫;③光學(xué)量,如光透射性(光電脈波、血氧飽和度等);④化學(xué)量,如血液的pH值、血?dú)狻⒑粑鼩怏w等。如從處理的維數(shù)來看,可以分成一維信號(hào)和二維信號(hào),如體溫、血壓、呼吸、血流量、脈博、心音等屬于一維信號(hào);而腦電圖、心電圖、肌電圖、X光片、超聲圖片、CT圖片、核磁共振(MRI)圖像等則屬于二維信號(hào)。
 3生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的檢測(cè)方法
 生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)是對(duì)生物體中包含生命現(xiàn)象、狀態(tài)、性質(zhì)、變量和成份等信息的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和量化的技術(shù)。生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理的研究,是根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的特點(diǎn),對(duì)所采集到的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)進(jìn)行分析、解釋、分類、顯示、存貯和傳輸,其研究目的一是對(duì)生物體系結(jié)構(gòu)與功能的研究,二是協(xié)助對(duì)疾病進(jìn)行診斷和治療。生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科研究中的一個(gè)先導(dǎo)技術(shù),由于研究者所站的立場(chǎng)、目的以及采用的檢測(cè)方法不同,使生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的檢測(cè)技術(shù)的分類呈現(xiàn)多樣化,具體介紹如下:①無創(chuàng)檢測(cè)、微創(chuàng)檢測(cè)、有創(chuàng)檢測(cè);②在體檢測(cè)、離體檢測(cè);③直接檢測(cè)、間接檢測(cè);④非接觸檢測(cè)、體表檢測(cè)、體內(nèi)檢測(cè);⑤生物電檢測(cè)、生物非電量檢測(cè);⑥形態(tài)檢測(cè)、功能檢測(cè);⑦處于拘束狀態(tài)下的生物體檢測(cè)、處于自然狀態(tài)下的生物體檢測(cè);⑧透射法檢測(cè)、反射法檢測(cè);⑨一維信號(hào)檢測(cè)、多維信號(hào)檢測(cè);⑩遙感法檢測(cè)、多維信號(hào)檢測(cè);一次量檢測(cè)、二次量分析檢測(cè);分子級(jí)檢測(cè)、細(xì)胞級(jí)檢測(cè)、系統(tǒng)級(jí)檢測(cè)。
 4生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的處理
 技術(shù)自然界中廣泛的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)是連續(xù)的,人們處理生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的程序一般是先經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換,將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),然后送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。本文對(duì)一維信號(hào)的處理方法進(jìn)行探討。
4.1時(shí)域方法——AEV方法AEV方法原是通信研究中用于提高信噪比的一種疊加平均法,在醫(yī)學(xué)研究中也叫平均誘發(fā)反應(yīng)法,簡(jiǎn)稱AEV(averagedevokedresponse)方法。所謂誘發(fā)反應(yīng)就是肌體對(duì)某個(gè)外加刺激所產(chǎn)生的反應(yīng),AEV方法常用來檢測(cè)那些微弱的生物醫(yī)學(xué)信號(hào),如希氏束電圖、腦電圖、耳蝸電圖等。希氏束電圖的信號(hào)幅度僅1~10μV,它們?cè)谟肁EV方法檢測(cè)之前,幾乎或完全淹沒在很強(qiáng)的噪聲中,這些噪聲包括自發(fā)反應(yīng)、外界干擾、儀器噪聲。AEV方法要求噪聲是隨機(jī)的,并且其協(xié)方差為零,信號(hào)是周期或重復(fù)產(chǎn)生的,這樣經(jīng)過N平方次疊加,信噪比可提高N倍,使用AEV方法的關(guān)鍵是尋找疊加的時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)。

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