01-医学图形图像处理识别技术与医学信息分析.ppt

生物医学信号及分类_续7 3. 医学信号的特点 (1)信号微弱 一般是??或m?级； 如最强的心电信号微毫伏（m ? ）级，特别弱的离子通道电流信号为皮安（pA，10-12A）级。 (2)超低频 如呼吸信号0.3Hz左右，胃电主频0.05Hz左右，心电主要成分50Hz，心音高频分量为103Hz量级。 (3)信噪比低，对放大器要求严格。 (4)干扰信号与目标信号频带重叠 。 工频干扰强且在有效频带内，故滤除工频干扰的技术要求高；还有大多数生物医学电信号的频带也互相重叠，要适当选取自适应干扰对消技术。 生物医学信号及分类_续8 例如，从ECG表面电极获取人体体表呼吸肌（膈肌）的肌电信号（EMG），混有极强的人体心电信号(ECG)的干扰，从图可见到有规则的心电信号的干扰，此外还有来自于肌肉收缩的干扰、血液的流动等。 生物医学信号及分类_续9 选择Butterworth高通滤波器，设置下限截止频率为 100Hz，对肌电信号先进行数字滤波处理，下图是经滤波处理后的体表呼吸肌肌电信号效果。 生物医学信号及分类_续10 4. 产生生物医学信号的系统的特点 生物医学信号源：产生生物医学信号的客体。 所有的生命体，包括从细胞到器官组织。 生物体是一个开放的、时变的、非线性，主要是确定性特征的系统。 5. 医学信号处理的目的 有效地获取和分析来自人体系统的信号；有效地提取信号的特征；寻求信号特征与系统状态（正常、病理）的关系；根据分析出的信号特征确定系统的状态，以便作出医学决策。 二、医学信号处理系统 医学信号处理系统分为硬件和软件两个部分。它通常包括以下子系统。 1. 人体子系统：产生医学信号。 2. 信号变换子系统：利用传感器将非电量转换为电量。要求该系统是非时变线性系统。 3. 模拟放大子系统：进行微弱信号放大。 4. 模数/数模转换子系统：完成模拟信号转换为数字信号，传递给计算机内存储和处理。 5. 计算机子系统：进行信号预处理、信号分析、信息特征提取及医学决策等。 人体 子系统 信号变换子系统 模拟放大子系统 模数/数模转换子系统 计算机子系统 心电图对应心肌活动 心脏瓣膜的声音 pCO2 血中物理溶解的二氧化碳约占血中二氧化碳总量的5%,且多水化成碳酸,和碳酸的浓度保持动态平衡。二氧化碳分压的高低直接受呼吸作用的调节,其值的大小则影响血液的pH值,因此测定二氧化碳分压可反应呼吸功能对酸碱平衡的调节能力。 pCO2是指物理溶解在血浆中的CO2的张力。是反映呼吸性酸碱平衡的重要指标。因为CO2具有较强的弥散能力，故pCO2基本上可以反映肺泡的CO2压力 。 通常取动脉血在37℃不接触空气的情况下用血气分析仪直接测定pCO2。 正常血液中的CO2， 结合状态（HCO3）占95％，其余5％以溶解状态存在。 pCO2×0.03＝[H2CO3]（0.03为血浆内CO2在37℃时的溶解系数α） 从Henderson—Hasselbalch方程：pH＝pK＋log[HCO3]/ α ×pCO2中可以看出pH与pCO2之间的关系 ： 当pCO2增高时，pH降低，为呼吸性酸中毒；pCO2降低时，则pH升高，为呼吸性碱中毒。 射线产生的图像 例如：睾丸与附睾的病变检查，在黑白超声图上，我们是看不到精索静脉曲张的，但在彩超上就可以看到了。(声波产生的图橡) 人体病理组织学切片 MRI成像 MRI * 生命体的每个活细胞、器官或组织总是产生相应的信号进行机体内部交流或者让外界知道它的存在，当细胞受到电极刺激的情况，就产生一些生理反应的信号。这类生物信号可以有不同的性质。具体例子： （1）电化学信号：细胞的去极化，产生离子的跨膜流动，如Ca++、Na+、Cl-； （2）机械力信号：呼吸是胸部肌肉活动造成气流和压力的结果; （3）生物化学信号：O2或CO2的血液分压值PO2和PCO2； （4）激素信号：分娩中催产素的释放。 以上的例子说明信息通过温度、体积、电流、激素、生化参数、DNA方式由发送者传送到接收者，所以，诊断中病人的数据起着很重要的作用。 * 人体是由许多许多细胞构成的。细胞是我们机体的最基本的单位，因为只有机体各个细胞均执行它们的功能，才使得人体的生命现象延续不断。同样地，我们若从电学角度考虑，细胞也是一个生物电的基本单位，它们还是一台台的“微型发电机”呢。原来，一个活细胞，不论是兴奋状态，还是安静状态，它们都不断地发生电荷的变化，科学家们将这种现象称为“生物电现象”。细胞处于未受刺激时所具有的电势称为“静息电位”；细胞受到刺激时所产生的电势称为“动作电位”。而电位的形成则是由于细胞膜外侧带正电，而细胞膜内侧带负电的原因。细胞膜内外带电荷的状态医生们称为“极化状态”。 由于生命活动，人体中所有的细胞都会受到内外环境的刺激，它们也就会对