生物醫學信號研究概況

生物醫學信號研究概況

生物醫學信號研究概況 關鍵詞：研究概況

　生物醫學信號屬于強噪聲背景下的低頻微弱信號，它是由復雜的生命體發出的不穩定的自然信號，從信號本身特征、檢測方式到處理技術，都不同于一般的信號。
1生物醫學信號的特點
　生物醫學信號由于受到人體諸多因素的影響，因而有著一般信號所沒有的特點。①信號弱，例如從母體腹部取到的胎兒心電信號10~50μV。腦干聽覺誘發響應信號小于1μV。②噪聲強，由于人體自身信號弱，加之人體又是一個復雜的整體，因此信號易受噪聲的干擾。如胎兒心電混有很強噪聲，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，除心音信號頻譜成份稍高外，其他電生理信號頻譜一般較低。④隨機性強，生物醫學信號不但是隨機的，而且是非平穩的。正是因為生物醫學信號的這些特點，使得生物醫學信號處理成為當代信號處理技術最可發揮其威力的一個重要領域。
2生物醫學信號的分類
　生物信號如從電的性質來講，可以分成電信號和非電信號，如心電、肌電、腦電等屬于電信號；其它如體溫、血壓、呼吸、血流量、脈博、心音等屬于非電信號，非電信號又可分為：①機械量，如振動（心音、脈搏、心沖擊、Korotkov音等）、壓力（血壓、氣血和消化道內壓等）、力（心肌張力等）；②熱學量，如體溫；③光學量，如光透射性（光電脈波、血氧飽和度等）；④化學量，如血液的pH值、血氣、呼吸氣體等。如從處理的維數來看，可以分成一維信號和二維信號，如體溫、血壓、呼吸、血流量、脈博、心音等屬于一維信號；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。
　3生物醫學信號的檢測方法
　生物醫學信號檢測是對生物體中包含生命現象、狀態、性質、變量和成份等信息的信號進行檢測和量化的技術。生物醫學信號處理的研究，是根據生物醫學信號的特點，對所采集到的生物醫學信號進行分析、解釋、分類、顯示、存貯和傳輸，其研究目的一是對生物體系結構與功能的研究，二是協助對疾病進行診斷和治療。生物醫學信號檢測技術是生物醫學工程學科研究中的一個先導技術，由于研究者所站的立場、目的以及采用的檢測方法不同，使生物醫學信號的檢測技術的分類呈現多樣化，具體介紹如下：①無創檢測、微創檢測、有創檢測；②在體檢測、離體檢測；③直接檢測、間接檢測；④非接觸檢測、體表檢測、體內檢測；⑤生物電檢測、生物非電量檢測；⑥形態檢測、功能檢測；⑦處于拘束狀態下的生物體檢測、處于自然狀態下的生物體檢測；⑧透射法檢測、反射法檢測；⑨一維信號檢測、多維信號檢測；⑩遙感法檢測、多維信號檢測；一次量檢測、二次量分析檢測；分子級檢測、細胞級檢測、系統級檢測。
　4生物醫學信號的處理
　技術自然界中廣泛的生物醫學信號是連續的，人們處理生物醫學信號的程序一般是先經A/D轉換，將其轉換成數字信號，然后送到計算機中進行處理。本文對一維信號的處理方法進行探討。
4.1時域方法——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，在醫學研究中也叫平均誘發反應法，簡稱AEV（averagedevokedresponse）方法。所謂誘發反應就是肌體對某個外加刺激所產生的反應，AEV方法常用來檢測那些微弱的生物醫學信號，如希氏束電圖、腦電圖、耳蝸電圖等。希氏束電圖的信號幅度僅1~10μV，它們在用AEV方法檢測之前，幾乎或完全淹沒在很強的噪聲中，這些噪聲包括自發反應、外界干擾、儀器噪聲。AEV方法要求噪聲是隨機的，并且其協方差為零，信號是周期或重復產生的，這樣經過N平方次疊加，信噪比可提高N倍，使用AEV方法的關鍵是尋找疊加的時間基準點。

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