1、医学信号处理的原理和方法,曹 银 祥Dept. of Physiology & PathophysiologyShanghai Medical CollegeFudan 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S = (f (a)+f (b) * (b-a) / 2辛卜生(Simpson)公式S = (f (a)+4f(c)+f
2、(b) * (b-a) / 6柯特斯(Cotes)公式S = (f (a)+32(d)+12f(c)+32f(e)+f(b) * (b-a) / 90,梯形积分与柯特斯积分比较,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,线性插值和拉格朗日插值公式,拉格朗日插值多项式图示,手工测量和自动测量1、手工测量,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)/4G2=Pmax- (Pmax-Pmin)/4
3、 综合判别法（包括：幅度、变化率、时程等）,周期判断图解,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,（二）心电图测量,典型的正常心电模式图,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)0.0370.0310.0200.0170.070P-R间期(s)0.0780.0680.0630.0480.120QRS
4、波(s)0.0370.0420.0130.0130.060Q -T间期(s)0.2000.1400.1300.0740.210S -T间期(s)0.078T波(s)0.0370.0650.0440.0630.056心率(次/min) 215 247 261 385,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、3导联。 R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。 S波顶点：若在最大的负微分值
5、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。 Q波顶点：在R波顶点前0.0080.056秒（535个采样点）内找到幅值最小的点，定为Q波顶点。,（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,（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
6、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,（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
7、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,（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,（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,
