杭电生物医学信号处理复习(共22页)

1、 生物医学信号处理(xn ho ch l)复习第一章1.生物医学信号(xnho)：通过某些方法从生物体或人体采集得到(d do)，可以反映生物体或人体生理状态的各种信号。用途：健康评估、临床诊断。特点：包含大量冗余信息及非特异性信息；噪声。2.医学信号分类（1）从理化性质分化学信号：如血糖、血脂、蛋白表达等生化物理信号：a.电信号：心电、脑电等 b.非电信号：血压、心音等（2）从产生方式分a.内源信号：人体自发产生的，检测系统无源，被测系统有源。心电、心音等。生理和病理信息载体。b.外源信号：非自发产生，人体在外界检测系统作用下，对来自检测系统的信号产生透射、反射、折射或散射等作用，然后由检测

2、系统再检测到这些经过人体变换后的信号。检测系统有源，被测系统无源。如B超、X射线系统等。临床诊断治疗的重要依据。c.感生信号：检测到的信号是由外源信号所干声或诱发的内源信号。检测系统和被测系统均有源。如核磁共振信号。信号中某些参数携带病理、生理信息。3.医学信号的特点（1）信号特别弱（2）干扰噪声特别强（3）频率较低（4）干扰与信号的频带重叠（5）随机性强（6）非线性4.常用医学信号及特点医学信号常用测量传感器幅度范围频率范围/Hz所含信息心电ECG体表电极心脏电极胎儿电极0.01-4mV50mV0.01mV0.05-250心肌细胞产生、传导、兴奋脑电EEG头皮电极颅内电极10-300V0.0

3、1-100mV0.5-100神经细胞整体或局部电活动诱发电位EP帽状、针状或表面电极1-100V1-3000神经元群或神经系统完成功能时电活动肌电EMG针电极0.1-5mV5-2000肌细胞兴奋收缩时的电活动胃电EGGAg/AgCl表面电极0.01-1mV0-1胃完成功能时其平滑肌的电活动心音PCG压电、电容、电感、应变片换能器人耳听觉阈值附近0.005-2000心脏在完成泵血功能过程中所产生的声音生物医学信号处理的作用(zuyng)及任务（1）作用(zuyng)去除(q ch)噪声、特征提取、信息整合（2）任务a.研究不同生物医学信号检测和提取的方法b.研究突出信号本身、抑制或除去噪声的各种

4、算法c.研究对不同信号的特征的提取算法d.研究信号特征在临床上的应用第三章1.脑电信号（Electroencephalogram, EEG）（1）大脑中大量神经细胞进行自发和节律性活动时所表现出的电位信号。 可从头皮、脑皮层和脑皮层内部记录得到。一定程度上反映大脑的功能状态和信息处理过程。科学研究和临床诊断。（2）信号产生大脑中大量神经细胞产生并传导动作电位进行信息交互和处理过程中，导致的细胞膜外负电位在头皮和脑皮层的表现。（3）特点(tdin)自发性、节律(jil)性、低频脑电信号的分类(fn li)和特点诱发电位信号（1）诱发电位（Evoked potentials, EPs）当某一特定的

5、刺激，如声音、光线等作用于人体的感觉系统时，大脑中枢神经系统产生的与刺激具有一定相位差的电位。各种诱发电位有特定的波形和相位反映相关神经系统的功能常用的诱发电位皮层诱发电位刺激于感觉系统神经系统高级认知功能的体现皮层下诱发电位神经纤维诱发电位常见诱发实验过度呼吸诱发试验在闭眼情况下让被试者以2025次/min的速度作有规则的深呼吸3min，或不限时间而只作100200次深呼吸。正常表现：波波幅增高，节律性增强；慢波增强，随深呼吸的进行，脑波波率渐慢，波幅渐高。在深呼吸停止后30秒，慢波完全消失。睁闭眼诱发试验在波出现较好，波幅较高时，令受试者睁眼，持续510s后令其闭眼，间隔510s再重复一次

6、。正常人在睁眼后约0.090.17s的潜伏期后出现抑制而被节律代替，在闭眼0.090.17s内节律又迅速恢复。闪光刺激诱发试验强更光线作闪光刺激视网膜引起脑电图变化。事件相关电位人体诱发电位（evoked potential，EP）平均(pngjn)诱发电位（average evoked potentials, AEP）“事件(shjin)相关电位”（event-related potential, ERP）：由于ERP是脑产生的，所以有人有时称之为事件相关(xinggun)脑电位（event-related brain potentials）。ERP定义广义：凡是外加一种特定的刺激作用于机体

7、，在给予刺激或撤消刺激时，在神经系统任何部位引起的电位变化 。狭义：凡是外加一种特定的刺激，作用于感觉系统的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时，在脑区引起的电位变化。ERP的成分的分类按潜伏期分类：早成分、中成分、晚成分 按照刺激来源分类：外源性成分、内源性成分 ERP的特性淹没，约2微伏 约10微伏。两个恒定：潜伏期、波形诱发电位的采集盘状电极，电阻值5k前额放置接地电极，耳垂或肢体放参考电极叠加平均第四章肌电信号（1）肌电骨骼肌兴奋时，由于肌纤维动作电位的产生、传导和扩布，而发生的电位变化（2）肌电图（Electromyogram, EMG）用适当的方法将骨骼肌兴奋时发生的电位变化引导、记录

8、所得到的图形。分析研究肌肉功能和神经运动控制EMG 电极的放置 一般在肌腹中间。不要靠近肌腱、不要在肌肉边缘、要与肌肉平行。肌电信号处理(xn ho ch l)：振幅标准化Amplitude Normalization由于是采用表面电极(dinj)，所以影响肌电图的因素有很多。例如电极的摆放位置、皮肤处理的好坏等。所以我们通常要采用某种方法来消除上述(shngsh)的客观因素，来使不同的两次测试结果之间存在可比性。通常我们都采用MVC(Max Voluntary Contraction) Normalization的方法。肌电信号的时域分析（1）什么是时域分析 时域分析是最直接的肌电信号分析方

9、法，用于刻画时间序列信号的振幅特征， 将肌电信号表达成记录点的电位时间曲线。时域分析的主要参数积分肌电值 （integrated EMG，iEMG）平均(pngjn)肌电值（average EMG，AEMG） 均方根值（root-mean-square，RMS） 峰值(fn zh)（peak value） 在临床和康复(kngf)医学研究中， 常被应用于实时、无损伤地反映肌肉活动状态， 其数值变化通常与肌肉收缩力大小等有关。肌电信号的频谱分析频域分析主要方法是对sEMG信号进行快速傅立叶转换，获得sEMG信号的平均功率频率（mean power frequency，MPF）和中位频率（median frequency，MF），用来定量描述sEMG信号功率谱曲线的转移或者各种频率分量的相对变化， 通常与肌肉功能状态即疲劳程度有关。中位频率：将功率谱面积等分的那点对应的频率。平均频率：频率的平均值。过零率 ：是信号