生物医学检测技术 第一篇概念.ppt

人体中每时每刻都存在着大量的生命信息。由于我们的身体整个生命过程中都在不断地实现着物理的、化学的及生物的变化，因此所产生的信息是极其复杂的。 我们可以把生命信号概括分为二大类： 化学信息 物理信息 化学信息是指组成人体的有机物在发生变化时所给出的信息，它属于生物化学所研究的范畴。 物理信息是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。 人体电信号，如体表心电（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。 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。 另外，还有一种“被动性”信号，即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。 我们这里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。 检测方法分类 1. 直接测量 （绝对测量、相对测量） 间接测量 2. 开环测量与闭环测量 3. 偏差法、零位法、微差法 1、直接测量与间接测量 2、开环测量与闭环测量 3、偏差法、零位法和微差法 生物医学信号的主要特点 1．信号弱 2．噪声强 3．频率范围一般较低 4．随机性强 1．信号弱：直接从人体中检测到的生理电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5～150μV，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。 2．噪声强：噪声是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、精神紧张等带来的干扰，而且常混有较强的工频干扰；诱发脑电信号中总是伴随着较强的自发脑电；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的有效的去除噪声的算法。 3．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低。如心电的频谱为0.01～35Hz，脑电的频谱分布在l～30Hz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。 4．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，即信号的统计特征（如均值、方差等）随时间的变化而改变。 这给生物医学信号的处理带来了困难。 因此在信号处理时往往进行相应的理想化和简化。当信号非平稳性变化不太快时，可以把它作为分段平稳的准平稳信号来处理；如果信号具有周期重复的节律性，只是周期和各周期的波形有一定程度的随机变异，则可以作为周期平稳的重复性信号来处理。更一般性的方法是采用自适应处理技术，使处理的参数自动跟随信号的非平稳性而改变。 生物医学信号检测系统 生物医学传感器是获取生物医学信息并将其转换成易于测量和处理的信号的关键器件。生物医学信号检测技术的研究已涉及生物体各层次的广泛的生物信息。 应用电极可检测心电、脑电、肌电、眼电和神经电等各种生物电信号；物理传感器已用于血压、血流、体温，心音、脉搏、呼吸等各种生理量的测量；应用化学传感器可检测血、尿等体液中多种离子浓度；用于检测酶、抗原、抗体、神经递质、激素、受体、DNA和 RNA等生物活性物质的生物传感器亦在研究及迅速发展之中；心磁、脑磁等生物磁信号的检测方法的研究正在受到重视。 生物医学信号检测技术已广泛应用于医学研究、临床检查、病人监护、治疗控制、以及人工器官和运动医学等领域，是一种基础性技术。 生物医学信号检测的发展趋向是：发展微型化、多参数生物医学传感器，特别是加强化学传感器和生物传感器的实用化研究；发展以生物电和生物磁为代表的无创检测技术；发展植入式、动态监测式技术和生物遥测技术；发展细胞和分子水平的检测技术。 谢谢 2、正确度ε 它说明测量结果偏离真值大小的程度，即示 值有规则偏离真值的程度。指所测值与真值的符 合程度(对应系统误差)。 3、精确度τ 它含有精密度与正确度两者之和的意思，即 测量的综合优良程度。在最简单的场