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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. 第十二讲 生理学实验实例. （ 1 ）骨骼肌力学分析 （ 2 ）神经放电处理 （ 3 ） HRV 和 BRS 分析. （ 1 ）骨骼肌力学分析 肌肉的分类. 根据形态学特点，可将肌肉分为 横纹肌 （ striated muscle ）和 平滑肌 （ smooth muscle ）。

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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. 第十二讲 生理学实验实例 （1）骨骼肌力学分析 （2）神经放电处理 （3）HRV和BRS分析

  3. （1）骨骼肌力学分析肌肉的分类 根据形态学特点，可将肌肉分为横纹肌（striated muscle）和平滑肌（smooth muscle）。 根据神经支配，可将肌肉分为躯体神经支配的随意肌（voluntary muscle）和自主神经支配的非随意肌（involuntary muscle）。 根据肌肉的功能特性，又可将肌肉分为骨骼肌（skeletal muscle）、心肌（cardiac muscle）和平滑肌（smooth muscle）。

  4. 滑行学说 (sliding theory): 肌肉收缩时，在肌细胞 内并无肌丝或它们所含的分子结构的缩短，而只是在每一个肌小节内发生了细肌丝向粗肌丝之间的滑行。 横纹肌的收缩机制

  5. 粗肌丝 肌球蛋白 ADP+Pi M 线 ATP Ca2+ I C T 细肌丝 肌动蛋白 原肌球蛋白 肌钙蛋白

  6. 肌张力测定装置

  7. 等长收缩图示

  8. 等长收缩实验记录

  9. 肌肉初长与主动张力的关系

  10. 长度-张力曲线 总张力： 4 具有不同前负荷的条件下收缩时的张力曲线。曲线的每一点代表被动张力和收缩时新产生的张力之和。 3 张力（Kg/cm2） 主动张力： 肌肉在不同前负荷时收缩所产生的张力 2 被动张力： 肌肉安静时具有的弹性。 1 1 2 0 肌肉初长（后负荷不变，为无穷大）

  11. 等张收缩图示

  12. 张力—速度曲线 Force velocity relation curve Vmax 肌肉缩短速度 P0（最大收缩张力） 负荷（张力）

  13. 负荷与肌肉作功的关系

  14. 肌张力分析指标

  15. 肌电与肌力的关系 当肌肉以不同的负荷进行收缩时，其肌电信号的积分值(IEMG)同肌力成正比关系，即肌肉产生的张力越大IEMG越大。

  16. 在匀速屈肘运动中肌张力与IEMG的关系 A 向心收缩 B 离心收缩

  17. （2）神经放电处理 • 神经放电积分 • 脉冲分类检测 • 直方图 • 脉冲叠加 • 脉冲的信息编码 • 直方图相关

  18. 脉冲分类检测 • 根据幅度 • 根据波宽 • 根据斜率 • 根据相邻脉冲间隔

  19. 根据幅度检测脉冲

  20. 直方图 • 序列密度直方图

  21. 非序列密度直方图 如以脉冲间隔作频数分布图

  22. 触发叠加直方图 • 诱发放电 • 与某一信号同步的放电

  23. 放电原始信号

  24. 叠加后的血压和脉冲直方图

  25. 信息编码 • 神经的传入、传出信息蕴藏于神经动作电位发放频率与发放模式之中。 • 大脑记忆的编码单元与大脑密码的解读方法。 • 信息编码包括质量编码、强度编码、空间时间编码等。

  26. 脉冲信息编码举例

  27. （3）HRV和BRS分析 • 常用分析方法 • (1）时域分析 • (a) 最长RRI和最短RRI的差值。 (b) RRI的方差和标准差(TV,SD)。正常人24小时SD通常>50ms。(c) SD的变异系数 (coefficient of variation,CV) 。(d) R-R间期跳跃指数(相邻RRI的差值。(e) HRV指数(某一时间内RRI总数目/占比例最大的RRI的数目。正常人通常>25)。　　 • (2) 频域分析 • (3) 非线性动力学分析 • 复杂度 • 分维数（非整维数） • 近似熵分析 • 动态分析

  28. 心率和血压调节示意图

  29. RRI和SBP检测

  30. 三种频率成分

  31. 散点图与直方图

  32. 复杂度、分维数和小波变换

  33. BRS算法

  34. 分析结果

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