新版医学信号处理的原理和方法.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,新版医学信号处理的原理和方法,新版医学信号处理的原理和方法,第1页,第二讲 医学信号概述,2-1,医学信号类型,2-2,生物电信号产生,2-3,生物电信号在生物体内传导,2-4,生物电信号频、幅特征和内、外源性干扰,2-5,生物电信号对放大器要求,新版医学信号处理的原理和方法,第2页,2-1,医学信号类型,主动信号,（,1,）电信号如：心电、脑电、肌电、皮肤电等。,（,2,）非电信号（经换能器转换成电信号）。,如：血 压、呼吸、体温、脉搏等。,被动信号,超声波、同位素、线等。如超声波，被测物信息将经过回波信号幅度、频率及相位来表现。,新版医学信号处理的原理和方法,第3页,医学研究中经常包括信号,ECG,、脉搏波和心音图,动脉压、中心静脉压和左心室内压,呼吸波,中枢和外周神经放电,血流图和心动图,生物磁、生物光和生物声,图像和其它理化信息,新版医学信号处理的原理和方法,第4页,2-2,生物电信号产生,生物电现象,海洋中电鳐能发电，古罗马人利用这种电来治疗精神病患者。,非洲电鳐能产生,350,伏电压。,北大西洋巨电鳐。能产生,3,千瓦功率电脉冲。,捕蝇草、降藻、轮藻、含羞草等植物中也存在生命电现象。科学家们用类似于测量动物神经精细测量方法，测量出蚕豆根周围电场，它量值是相当微弱，假如能把蚕豆根能量集中起来，则一千亿个蚕豆根所产生电能总和，只能供给一个一百瓦灯泡发光,。,17801794,年，在蛙神经肌肉标本上硕士物电。,新版医学信号处理的原理和方法,第5页,人体活组织每一个活动都伴随有电现象。如神经传导、肌肉兴奋、心脏跳动、大脑活动以及腺体分泌等等生理过程，都产生对应电改变。,对生物电研究已成为了解生命活动、硕士物功效、诊疗疾病可靠依据。,新版医学信号处理的原理和方法,第6页,生物电是怎样产生呢？,任何动物组织，都是由一群细胞以及浸浴它们细胞间液所组成，所以要研究人体生物电必须从讨论人体细胞电性质和他们之间产生电改变着手。,新版医学信号处理的原理和方法,第7页,细胞静息电位,新版医学信号处理的原理和方法,第8页,细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位,组 织 离子 细胞外液 胞浆 平衡电位 静息电位,（,mmol/L,）（,mmol/L,）（,mV,）（,mV,）,枪乌鰂大神经,Na,+,440 50 +55 60,K,+,20 400 75,Cl,-,560 52 60,有机负离子,385,哺乳动物骨骼肌,Na,+,145 12 +67 90,K,+,4 155 98,Cl,-,120 4 90,有机负离子,155,新版医学信号处理的原理和方法,第9页,细胞膜结构,新版医学信号处理的原理和方法,第10页,电化学驱动力,=,电位差驱动力,+,浓度差驱动力,新版医学信号处理的原理和方法,第11页,K,+,平衡电位（,K,+,equilibrium potential,E,K,）,Nernst,方程式,新版医学信号处理的原理和方法,第12页,膜电位计算公式,式中：,E,m,为膜电位；,g,k,、,g,Na,和,g,Cl,分别为膜钾电导、钠电导和氯电导；,g,为,g,k,、,g,Na,和,g,Cl,之和；,E,K,、,E,Na,和,E,Cl,分别为,K,+,、,Na,+,和,Cl,平衡电位。,新版医学信号处理的原理和方法,第13页,动作电位,静息电位是神经细胞，肌纤维在机体内实现其特殊功效先决条件。,当神经和肌肉细胞受到外来刺激时，不论刺激性质是电、化学、热或机械，只要到达一定强度，就会引发细胞膜电位改变，膜电位到达阈值时便产生动作电位。,新版医学信号处理的原理和方法,第14页,新版医学信号处理的原理和方法,第15页,动作电位传导,新版医学信号处理的原理和方法,第16页,2,3,生物电信号在生物体内传导,组织和细胞是一个复杂电解质导体,电阻特征,对于大多数哺乳动物而言，细胞质电阻率约为,300,.cm,；而单位面积细胞膜电阻，多数在,110k,.cm,。,电容特征,多数细胞膜电容都在,1,F,cm,2,左右。,新版医学信号处理的原理和方法,第17页,细胞电在容积导体内产生电位改变,新版医学信号处理的原理和方法,第18页,在容积导体不一样位置 记到电偶极子产生电位,新版医学信号处理的原理和方法,第19页,2-4,生物电信号频、幅特征和内、外源性干扰,生物信号一些特点,信号微弱，如体表诱发脑电、体表希氏束电位等。,信号噪声背景大，如诱发脑电伴有自发脑电、胎儿,心电伴有母亲心电等。,信号,随机性和非平稳性。,干扰,高频磁场干扰,高频电磁场干扰,电场干扰,接地回路干扰,来自电极干扰,刺激伪迹,新版医学信号处理的原理和方法,第20页,一些生物电基础数据,生物电 幅 值 频谱,Hz,信号源阻抗,k,极化电压,心 电,0.18mv 0.2100,数,k,数十,k,300mv,脑 电,10v1mv 160,数,k,数十,k,100mv,皮肤电,50v0.2mv 1100,数,k,数十,k,300mv,肌 电,20v30mv 103000,数,k,数十,k,300mv,胃 电,50v2mv 0.00120,数,k,数十,k,几,mv,细胞电,100v100mv DC10,4,数千,k,几,mv,胎心电,20v100v 560,数千,k,几十,mv,新版医学信号处理的原理和方法,第21页,2-5,生物电信号对放大器要求,高增益 几百至几十万倍,输入阻抗 几,M,至几十,M,高共模抑制比,低噪声,低漂移,新版医学信号处理的原理和方法,第22页,