特征如均值方差等随时间变化而
改变这给生物医学信号的处理带来了困难
医学资Hale Waihona Puke 8表1 一些医学信号的特点
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医学资料 10
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人体心脏磁信号
医学资料 12听神经动作电位
医学资料 13正常人心电信号
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生物医学信号分类化学信息指组成人体的有机物在发生
变化时所给出的信息它属于生物化学
统的信号正确地提取信号特征寻求信号特征与系
统状态的关系从分析信号的特征确定系统的状态正
常病理以便作出医学决策因此医学信号处理的
重点不在于实时传输而在于时频域特征提取以
便作辨识正常大致正常异常严重异常等
医学资料 21
三医学信号处理系统的组成处理医学信号的装置叫医学信号处理系统
完整的医学处理系统可分为硬件及软
医学资料 16人体非电信号
如体温血压心音心输出量及肺潮气量
等通过相应的传感器即可转变成电信号
电信号是最便于检测提取和处理的信
号上述信号是由人体自发生产的称为 主
动性信号
医学资料 17被动性信号人体在外界施加某种刺
激或某种物质时所产生的信号如诱发响应信号即是在刺激下所产
生的电信号在超声波及X 射线作用
精神紧张等带来的干扰而且常混有较强
的工频干扰诱发脑电信号中总伴随较强的自发脑电从母腹取到的胎儿心电信号常被较强的母
亲心电所淹没这给信号的检测与处理带
来了困难因此要求采用一系列有效去除噪声的算法
医学资料 6
生物医学信号的特点频率范围一般较低经频谱分析可知
除声音信号如心音频谱成分较
高外其它电生理信号的频谱一般较
下所产生的人体各部位的超声图象X
射线图象等也是一种被动信号这些
信号是我们进行临床诊断的重要工具
医学资料 18我们所研究的生物医学信号即是上述
的包括
主动的
被动的
电的和非电的人体物理信息
医学资料 19
医学信号的性质对医学信号而言有的主要属于确定性信
号在有限的时间内如心电心音
阻抗等有的似乎含随机成分多如脑电
医学资料 1
什么是生物医学信号处理根据生物医学信号特点应用信
息科学的基本理论和方法研究如何
从被干扰和噪声淹没的观察记录中提
取各种生物医学信号中所携带的信息
并对它们进步分析解释和分类
医学资料 2
信号的基本概念什么是信息 社会和日常生活中人们借助语言文字图象和数据等媒体表达
的感觉思想意见等统称为信息显然同一信息可用不同媒体来表
所研究的范畴物理信息指人体各器官运动时所产生
的信息物理信息所表现出来的信号又
可分为电信号和非电信号两大类
医学资料 15人体电信号
体表心电ECG信号脑电EEG
肌电EMG眼电EOG胃电
EGG等在临床上取得了不同程度的应用
人体磁场信号检测近年来也引起了国内外
研究者和临床的高度重视我们把磁场信
号也可归为人体电信号
达什么是信号 为了有效地传播和利用信息常需要将信息转换成便于传输和处理
的信号信号是信息的载体是信息的表现形式一般表现为随时间变
化的某种物理化学和生物量在各种信号中电信号是一种最便于传
输控制和处理的信号由于医学中的许多非电信号通过前面讲的传感
器几乎都能转化成电信号因此在信号处理领域一般所说的信号就是
指电信号信号怎样描述 在数学上可以描述为一个或多个独立变量的函数如体温随时间
肌电胃电平滑肌电等因此对医学信号的处理涉及对确定性信
号的处理及对随机信号的处理除此之外
近来还开展了信号混沌性的分析
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二医学系统的特点
1人体系统 严格说来人体系统是非线性移变系统
一般不能用工程中测量输入输出信号以确定线性系
统的特性的办法来确定人体系统特性或状态
2医学信号处理的根本任务 在于有效地分析来自系
件两个方面在硬件方面又可分为模拟部分和数
字部分医学信号有的是电信号但多数是非电信号故
医学信号处理系统应包括将非电量转换成电量的信
号换能部分或叫信号变换器
由于医学信号的微弱低频及高噪的特点医学信
号处理系统还包括有抗干扰性能强的模拟放大器
最后是将模拟量变换成数字量
或数字量变换成模拟量的模数数模转换器
""
及计算机系统
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三医学信号处理系统的组成框图表示
图1-1 医学信号处理系统的组成
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四医学信号处理系统各部分功能
1人体子系统产生医学信号信号源
2信号感知和变换子系统拾取信号如果是非电信号则将非电
学量转变成电学量以便后续处理要求该系统是非时变线性系统
3模拟放大子系统放大微弱的医学信号最高应达10 6以上的放
大倍数要求高的如大于90dB共模抑制比
的非时变线性系统
4模数数模转换子系统模拟量转换为数字量现有8位12位
16位及更多位转换精度及各种采样速率的器件或系统可选用
5计算机子系统 信号的处理分析保存显示等包括主机
变化时间的函数平面图像可描述为像素的灰度变化随坐标xy变化
的函数信号还可以用图形测量数据或统计数据进行描述
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信号的基本概念信号的分类1确定性信号与随机信号 确定性信号任一由确定时间函数描述的信号对于这种信号给
定某一时刻后就能确定一个相应的信号值 随机信号信号是时间的随机函数事先无法预知它的变化规律2连续信号和数字信号 连续信号在某个时间区间内除有限个间断点外都有定义称该信
信号其幅值一般比较小
如从母体腹部取到的胎儿心电信号仅为10
50μV
脑干听觉诱发响应信号小于1μV
自发脑电信号约5150μV
体表心电信号相对较大最大可达5mV因此在处理各种生理信号之前要配置
各种高性能的放大器
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生物医学信号的特点噪声强噪声指其它信号对所研究对象信号
的干扰如电生理信号总是伴随着由于肢体动作
号在此区间为连续信号 数字信号仅在离散时刻上有定义而且信号幅值只能取某些规定
值的信号3周期信号和非周期信号信号的基本特征 时间特性信号持续时间的长短变化速度的快慢信号幅值的大
小以及随时间改变呈现出来的变化规律等时域分析 频率特性信号的频带宽度各正旋分量振幅相位随频率的分布
情况 频域分析
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生物医学信号的特点信号弱直接从人体中检测到的生理电
低如心电的频谱为00135Hz脑
电的频谱分布在l30Hz之间因此在信号的获取放大处理时要
充分考虑对信号的频率响应特性
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生物医学信号的特点随机性强生物医学信号是随机信号
一般不能用确定的数学函数来描述它的规律主要从大量统计结果中呈现出
来必须借助统计处理技术来检测辨
识随机信号和估计它的特征而且它往往是非平稳的即信号的统计