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1、医学信号处理原理和方法 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第八讲信号的时域测量n n时域测量常用的算法n n手工测量和自动测量n n信号测量举例时域测量常用的算法信号微分（差分）n n二点公式二点公式f(a)=(-f(a)+f(a+h)/hf(a)=(-f(a)+f(a+h)/hn n三点公式三点公式f(a)=(-f(a-h)+f(a+h)/(2*h)f(a)=(-f(a-h)+f(a+h)/(2*h)微分（差分）计算图解微分（差分）计算图解 信号积分
2、n n梯形公式梯形公式S=(f(a)+f(b)*(b-a)/2S=(f(a)+f(b)*(b-a)/2n n辛卜生辛卜生(Simpson)(Simpson)公式公式S=(f(a)+4f(c)+f(b)*(b-a)/6S=(f(a)+4f(c)+f(b)*(b-a)/6n n柯特斯柯特斯(Cotes)(Cotes)公式公式S=(f(a)+32(d)+12f(c)+32f(e)+f(b)*(b-a)/90S=(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
3、）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周期和波群的判断方法 幅度单阈值法。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、幅度双阈值法。根据信号的最大值和最小值，确立上、下二个判断阈值下二个判断阈值G1G1和和G2 G2 G1=Pmin+(Pmax-Pmin)/4G1=Pmin+(Pmax-Pmin)/4G2=Pmax-(Pmax-Pmin)/4G2=Pmax-(Pmax-Pmin)/4 综合判别法（包括：幅度、变化率、时程等）综合判别法（包括：幅度、变化率、时程等）周期判断图
4、解周期判断图解测量实例 （一）血压波测量 心动周期判别和心动周期判别和HRHR计算计算 HR=60,000 HR=60,000/t(beats/min)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，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。然后根据微分值来检测心动周期。收缩压、舒张压和平均压收缩压、舒张压和平均压 平均压平均压=舒张压舒张压+(+(收缩压收缩压-舒张压舒张压)/3)/3 N2 N2 平均压平均压 =BP(i)BP(i)/(N2-N1+1)/(N2-N1+1)i=N1 i=N1（二）心电图测量典型的
5、正常心电模式图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猴 兔兔豚鼠豚鼠大鼠大鼠小鼠小鼠P P波波(s)(s)0.0370.0370.0310.0310.0200.0200.0170.0170.0700.070P-RP-R间期间期(s)(s)0.0780.0780.0680.0680.0630.0630.0480.0480.1200.120QRSQRS波波(s)(s)0.0370.0370.0420.0420.0130.0130.0130.0130.0600.060Q-TQ-T间期间期(s)(s)0.2000.2000.1400.1400.1300.1300.0740.0740.210
6、0.210S-TS-T间期间期(s)(s)0.0780.078T T波波(s)(s)0.0370.0370.0650.0650.0440.0440.0630.0630.0560.056心率心率(次次/min)/min)215 215 247 247 261 261 385 385心电图自动识别方法举例Caceres自动识别QRS波各顶点的方法 采样率为采样率为625625次秒，测量导联为次秒，测量导联为、3 3导联。导联。R R波顶点：根据微分值来确定波顶点：根据微分值来确定R R波的出现。如果在波的出现。如果在最大的负微分值前最大的负微分值前0.1280.128秒秒（8080个采样点）内存在
7、微分值个采样点）内存在微分值大于大于9.375mV/s9.375mV/s的点，则认为有的点，则认为有R R波存在，然后在该点后波存在，然后在该点后的的4040个样点内找到最大点定为个样点内找到最大点定为R R波顶点。波顶点。S S波顶点：若在波顶点：若在最大的负微分值后最大的负微分值后0.1280.128秒秒（8080个采个采样点）内存在微分值大于样点）内存在微分值大于3.75mV/s3.75mV/s的点，则认为有的点，则认为有S S波存波存在，其顶点在该点前的在，其顶点在该点前的5050个样点内的幅值最小处。个样点内的幅值最小处。Q Q波顶点：在波顶点：在R R波顶点前波顶点前0.0080.
8、0560.0080.056秒秒（535535个采个采样点）内找到幅值最小的点，定为样点）内找到幅值最小的点，定为Q Q波顶点。波顶点。（三）脉搏波分析脉像研究脉像研究a.D/H a.D/H 值值 反映血管弹性反映血管弹性b.b.谱分析谱分析 中心频率中心频率(Fc)(Fc)和和ERER值值ER=E1/(E2+E3+E4+E5)ER=E1/(E2+E3+E4+E5)E1:1-10HzE1:1-10Hz能量能量E2:10-20HzE2:10-20Hz能量能量E3:20-30HzE3:20-30Hz能量能量E4:30-40HzE4:30-40Hz能量能量E5:40-50HzE5:40-50Hz能量能
9、量（四）心肌动作电位四）心肌动作电位 n n振幅振幅C C点与点与A A点对应值的差值点对应值的差值n n静息电位静息电位A A点对应值点对应值n n超射幅度超射幅度C C点对应值点对应值n nAPD10APD10复极到复极到10%10%的间隔时间的间隔时间n nAPD20APD20复极到复极到20%20%的间隔时间的间隔时间n nAPD50APD50复极到复极到50%50%的间隔时间的间隔时间n nAPD90APD90复极到复极到90%90%的间隔时间的间隔时间n nAPD50/APD10APD50/APD10n n最大上升速度最大上升速度A A、C C间上升速度的最大值间上升速度的最大值n
10、 n最大复极速度最大复极速度 C C、B B间复极速度的最小值间复极速度的最小值n n复极化平均斜率复极化平均斜率C C、B B间复极速度的平均值间复极速度的平均值（五）肌肉收缩单波测量（五）肌肉收缩单波测量（五）肌肉收缩单波测量（五）肌肉收缩单波测量Tmax Tmax：收缩最大张力：收缩最大张力:A A、B B区域间的最大值区域间的最大值Tmin Tmin：舒张最小张力：舒张最小张力:A A、B B区域间的最小值区域间的最小值TT：张力增量：张力增量:A A点对应值与点对应值与TmaxTmax的差值的差值STISTI：收缩间期：收缩间期:A A点到点到TmaxTmax对应点的间隔时间对应点的
11、间隔时间DTIDTI：舒张间期：舒张间期:TmaxTmax对应点到对应点到TminTmin对应点的间隔时间对应点的间隔时间DTI50DTI50：舒张：舒张50%50%间期间期:肌肉开始舒张到舒张肌肉开始舒张到舒张50%50%的间隔时间的间隔时间DTI90DTI90：舒张：舒张90%90%间期间期:肌肉开始舒张到舒张肌肉开始舒张到舒张90%90%的间隔时间的间隔时间+dT/dt max:+dT/dt max:肌肉收缩时张力最大变化速率肌肉收缩时张力最大变化速率-dT/dt max:-dT/dt max:肌肉舒张时张力最大变化速率肌肉舒张时张力最大变化速率t-dT/dt max:t-dT/dt m
12、ax:肌肉开始收缩至发生肌肉开始收缩至发生dT/dt maxdT/dt max的间隔时间的间隔时间（六）呼吸波测量（六）呼吸波测量n n最大呼气峰压最大呼气峰压A A、C C间的最大值间的最大值n n最小吸气谷压最小吸气谷压A A、C C间的最小值间的最小值n n+dP/dt max+dP/dt max从谷压点到峰压点上升速度最大值从谷压点到峰压点上升速度最大值n n-dP/dtmax-dP/dtmax从峰压点到从峰压点到C C点下降速度最小值点下降速度最小值n n呼气间期呼气间期B B、C C间隔时间间隔时间n n吸气间期吸气间期A A、B B间隔时间间隔时间n n呼吸时比呼吸时比呼气呼气/吸气间期吸气间期n n平均呼气压平均呼气压B B、C C间的平均值间的平均值 n n平均吸气压平均吸气压A A、B B间的平均值间的平均值n n呼吸频率呼吸频率 由由A A、C C为一个周期计算出的频率为一个周期计算出的频率（七）神经放电（七）神经放电n n最大电平最大电平A A、B B间的最大值间的最大值n n最小电平最小电平A A、B B间的最小值间的最小值n n平均电平平均电平A A、B B间的平均值间的平均值n n脉冲数脉冲数波形穿越阈值线波形穿越阈值线C C的次数的次数n n频率频率放电频率放电频率n n周期周期放电周期放电周期