2 生物醫(yī)學(xué)信號特性分析

　　2.1 生物醫(yī)學(xué)信號的特點

　　生物醫(yī)學(xué)信號屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻微弱信號，它是由復(fù)雜的生命體發(fā)出的不穩(wěn)定的自然信號，從信號本身特征、檢測方式到處理技術(shù)，都不同于一般的信號［7］。

　　生物醫(yī)學(xué)信號由于受到人體諸多因素的影響，因而有著一般信號所沒有的特點。①信號弱，例如從母體腹部取到的胎兒心電信號10~50uV。腦干聽覺誘發(fā)響應(yīng)信號小于1uV。②噪聲強(qiáng)，由于人體自身信號弱，加之人體又是一個復(fù)雜的整體，因此信號易受噪聲的干擾。如胎兒心電混有很強(qiáng)噪聲，它一方面來自肌電、工頻等干擾，另一方面，在胎兒心電中不可避免地含有母親心電，母親心電相對我們要提取的胎兒心電則變成了噪聲。③頻率范圍一般較低，除心音信號頻譜成份稍高外，其他電生理信號頻譜一般較低。④隨機(jī)性強(qiáng)，生物醫(yī)學(xué)信號不但是隨機(jī)的，而且是非平穩(wěn)的。正是因為生物醫(yī)學(xué)信號的這些特點，使得生物醫(yī)學(xué)信號處理成為當(dāng)代信號處理技術(shù)最可發(fā)揮其威力的一個重要領(lǐng)域［7］。

　　生物信號如從電的性質(zhì)來講，可以分成電信號和非電信號，如心、 肌電、腦電等屬于電信號；其它如體溫、血壓、呼吸、血流量、脈博、心音等屬于非電信號［7］。

　　心電信號屬生物醫(yī)學(xué)信號，具有如下特點：信號具有近場檢測的特點，離開人體表微小的距離，就基本上檢測不到信號；心電信號通常比較微弱，幅值范圍一般為0.5～5mV；屬低頻信號，主要頻率范圍為0.05～100Hz；干擾特別強(qiáng)，干擾既來自生物體內(nèi)，如肌電干擾、呼吸干擾等；也來自生物體外，如工頻干擾、信號拾取時因不良接地等引入的其他外來串?dāng)_等；干擾信號與心電信號本身頻帶重疊（如工頻干擾等）。

　　一個標(biāo)準(zhǔn)的心電信號是由幾個重要的心電波形組成的，如QRS波群、P波、T波等，如圖1.1所示。正常情況下，在每個心搏中基本上都存在這些波形，一段時間的心電信號具有一個準(zhǔn)周期的特點，信號之間存在很大的冗余度，這個也是心電數(shù)據(jù)壓縮的理論根基。

　　圖1.1 標(biāo)準(zhǔn)心電信號的波形組成

　　2.2 生物醫(yī)學(xué)信號的檢測方法

　　生物醫(yī)學(xué)信號檢測是對生物體中包含生命現(xiàn)象、狀態(tài)、性質(zhì)、變量和成份等信息的信號進(jìn)行檢測和量化的技術(shù)。生物醫(yī)學(xué)信號處理的研究，是根據(jù)生物醫(yī)學(xué)信號的特點，對所采集到的生物醫(yī)學(xué)信號進(jìn)行分析、解釋、分類、顯示、存儲和傳輸，其研究目的一是對生物體系結(jié)構(gòu)與功能的研究，二是協(xié)助對疾病進(jìn)行診斷和治療［7］。

　　生物醫(yī)學(xué)信號檢測技術(shù)是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科研究中的一個先導(dǎo)技術(shù)，由于研究者所站的立場、目的以及采用的檢測方法不同，使生物醫(yī)學(xué)信號的檢測技術(shù)的分類呈現(xiàn)多樣化，具體介紹如下：①無創(chuàng)檢測、微創(chuàng)檢測、有創(chuàng)檢測；②在體檢測、離體檢測；③直接檢測、間接檢測；④非接觸檢測、體表檢測、體內(nèi)檢測；⑤生物電檢測、生物非電量檢測；⑥形態(tài)檢測、功能檢測；⑦處于拘束狀態(tài)下的生物體檢測、處于自然狀態(tài)下的生物體檢測；⑧透射法檢測、反射法檢測；⑨一維信號檢測、多維信號檢測；⑩遙感法檢測、多維信號檢測；⑩一次量檢測、二次量分析檢測；⑩分子級檢測、細(xì)胞級檢測、系統(tǒng)級檢測。

　　【更多詳情】