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医学信号处理的原理和方法

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

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医学信号处理的原理和方法

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Presentation Transcript

  1. 医学信号处理的原理和方法 曹 银 祥 Dept. of Physiology & Pathophysiology Shanghai Medical College Fudan University

  2. 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

  3. 时域测量常用的算法

  4. 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)

  5. 微分（差分）计算图解

  6. 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

  7. 梯形积分与柯特斯积分比较

  8. 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

  9. 线性插值和拉格朗日插值公式

  10. 拉格朗日插值多项式图示

  11. 手工测量和自动测量1、手工测量

  12. 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）

  13. 周期判断图解

  14. 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

  15. （二）心电图测量 典型的正常心电模式图

  16. 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

  17. ★心电图自动识别方法举例Caceres自动识别QRS波各顶点的方法★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。

  18. （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

  19. （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

  20. （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对应点的间隔时间DTI50：舒张50%间期: 肌肉开始舒张到舒张50%的间隔时间DTI90：舒张90%间期: 肌肉开始舒张到舒张90%的间隔时间+dT/dt max: 肌肉收缩时张力最大变化速率-dT/dt max: 肌肉舒张时张力最大变化速率t-dT/dt max: 肌肉开始收缩至发生dT/dt max的间隔时间

  21. （六）呼吸波测量 • 最大呼气峰压 A、C间的最大值 • 最小吸气谷压 A、C间的最小值 • +dP/dt max 从谷压点到峰压点上升速度最大值 • -dP/dtmax 从峰压点到C点下降速度最小值 • 呼气间期 B、C间隔时间 • 吸气间期 A、B间隔时间 • 呼吸时比 呼气/吸气间期 • 平均呼气压 B、C间的平均值 • 平均吸气压 A、B间的平均值 • 呼吸频率 由A、C为一个周期计算出的频率

  22. （七）神经放电 • 最大电平 A、B间的最大值 • 最小电平 A、B间的最小值 • 平均电平 A、B间的平均值 • 脉冲数 波形穿越阈值线C的次数 • 频率 放电频率 • 周期 放电周期

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