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医学信号处理的原理和方法 曹 银 祥 Dept. of Physiology Pathophysiology Shanghai Medical College Fudan University 第八讲信号的时域测量 时域测量常用的算法 手工测量和自动测量 信号测量举例 时域测量常用的算法 信号微分（差分） 二点公式 f ’(a) = (-f (a)+f (a+h)) / h 三点公式 f ’(a) = (-f (a-h)+f (a+h)) / (2*h) 微分（差分）计算图解 信号积分 梯形公式 S = (f (a)+f (b)) * (b-a) / 2 辛卜生(Simpson)公式 S = (f (a)+4f(c)+f(b)) * (b-a) / 6 柯特斯(Cotes)公式 S = (f (a)+32(d)+12f(c)+32f(e)+f(b)) * (b-a) / 90 梯形积分与柯特斯积分比较 插值的常用方法 （1）线性插值 （2）拉格朗日插值 （3）牛顿向前和向后插值 （4）司帝林插值 （5）贝塞尔插值 （6）三次样条插值 线性插值和拉格朗日插值公式 拉格朗日插值多项式图示 手工测量和自动测量 1、手工测量 2、自动识别  周期和波群的判断方法 ★ 幅度单阈值法。 ★ 幅度双阈值法。根据信号的最大值和最小值，确立上、下二个判断阈值G1和G2 G1=Pmin+(Pmax-Pmin)/4 G2=Pmax- (Pmax-Pmin)/4 ★ 综合判别法（包括：幅度、变化率、时程等） 周期判断图解 测量实例 （一）血压波测量 ★ 心动周期判别和HR计算 HR= 60,000/△t (beats/min) 若血压波变化多，对周期判别造成困难，可将血压波作微分运算，然后根据微分值来检测心动周期。 ★ 收缩压、舒张压和平均压 平均压 = 舒张压+(收缩压-舒张压)/3 N2 平均压 = [ ∑BP(i)]/(N2-N1+1) i=N1 （二）心电图测量 典型的正常心电模式图 五种实验动物的心电图间期均值 猴 兔 豚鼠 大鼠 小鼠 P波(s) 0.037 0.031 0.020 0.017 0.070 P-R间期(s) 0.078 0.068 0.063 0.048 0.120 QRS波(s) 0.037 0.042 0.013 0.013 0.060 Q -T间期(s) 0.200 0.140 0.130 0.074 0.210 S -T间期(s) 0.078 T波(s) 0.037 0.065 0.044 0.063 0.056 心率(次/min) 215 247 261 385 ★心电图自动识别方法举例Caceres自动识别QRS波各顶点的方法 采样率为625次／秒，测量导联为Ⅱ、Ｖ3导联。 ①R波顶点：根据微分值来确定R波的出现。如果在最大的负微分值前0.128秒（80个采样点）内存在微分值大于9.375mV/s的点，则认为有R波存在，然后在该点后的40个样点内找到最大点定为R波顶点。 ②S波顶点：若在最大的负微分值后0.128秒（80个采样点）内存在微分值大于3.75mV/s的点，则认为有S波存在，其顶点在该点前的50个样点内的幅值最小处。 ③Q波顶点：在R波顶点前0.008~0.056秒（5~35个采样点）内找到幅值最小的点，定为Q波顶点。 （三）脉搏波分析 ☆脉像研究 a. D/H 值 反映血管弹性 b. 谱分析 中心频率(Fc)和ER值 ER=E1/(E2+E3+E4+E5) E1: 1-10Hz能量 E2: 10-20Hz能量 E3: 20-30Hz能量 E4: 30-40Hz能量 E5: 40-50Hz能量 （四）心肌动作电位 振幅 C点与A点对应值的差值 静息电位 A点对应值 超射幅度 C点对应值 APD10 复极到10%的间隔时间 APD20 复极到20%的间隔时间 APD50 复极到50%的间隔时间 APD90 复极到90%的间隔时间 APD50/APD10 最大上升速度 A、C间上升速度的最大值 最大复极速度 C、B间复极速度的最小值 复极化平均斜率 C、B间复极速度的平均值 （五）肌肉收缩单波测量 Tmax ：收缩最大张力: A、B区域间的最大值Tmin ：舒张最小张力: A、B区域间的最小值△T：张力增量: A点对应值与Tmax的差值STI：收缩间期: A点到Tmax对应点的间隔时间DTI：舒张间期: Tmax对应点到Tmin对应点的间