生物医学信号数字处理技术的应用PPT课件

这些经验形成了门学问称为“心电图学”。

直到现在，计算机自动诊断系统专家系统仍然不如有经验的专科医生，还不能代替有经验的专科医生。

心电信号的参数测量可分为时间测量幅度的测量和波形分析三个方面。

如第章图所示的各种间期和时限等时间参数测量具有重要的临床意义，它是诊断各类心律失常的基础。

如波时限过长表示心房内传导阻滞，时限过长表示室内传导阻滞。

间期过长表示心动过缓，间期过短表示心动过速。

在心电信号的电压测量中，参考点是“基线”，因此消除基线漂移的精确程度确定了幅度测量的精确程度。

波电压幅度过高可能提示心室肥厚。

段电压过低提示心肌缺血。

所有这些判断都有凭大量统计数据加上既往的经验制定的标准。

在心电信号的计算机自动分析中，最难的是波形分析，如顿挫双相倒置小波大波等。

如果心电专家对于计算机自动分析有怀疑，可以通过人机对话的方法进行核查。

般使用移动光标来完成核查。

每当移动到个点，计算机自动显示位置和幅度。

位置可显示为距起点的点数，或根据采样频率换算成的时间，见第章式。

也可根据定的操作而显示间期或时限或幅度。

人工核查的例子如图图形顶部示出了光标空心箭头所在位置的参数距起点的点数和幅度。

图形底部是操作说明。

光标可上下左右移动。

在左右移动时还可分为快速移动加左右移动键。

导心电的纸记有各种格式，如的格式的格式的格式。

图为格式的例子。

图人机会话参数测量示意图四间期测量这里以心电信号的间期测量来进步说明时域参量的测量。

应该说，间期测量是诊断长间期综合症的金标准或。

是种严重的心律失常事件，现已证实是由于离子通道的基因突变造成的，典型地证实了基因型与电生理表现型的关系。

各导联间的心电信号间期的不致，称为离散度。

近来研究发现，是由于心室肌的复极时间不致造成的。

的测量可用以预测心肌梗塞严重心律失常等心血管系统疾病。

的计算以间期的测量为基础设波起点为，波终点为，则图常规临床导心电信号的格式记录人机会话测量可参见图的方法。

计算机自动测量可参见第章。

不管用哪种方法，都会由于确定波起点，特别是波终点的困难而产生重复性差准确性差等问题。

个可以准确测量的方法，是确定波的极值点。

已有研究表明，用同组样本集合，两种测量间有很好的线性相关性，不管用人工测量还是计算机自动测量见参考文献。

如自动峰值测量与人工测量自动峰值测量与自动始末点测量自动始末点测量与人工测量图是用两种方法峰值法和起始点法心率上下限及心律失常自动报警导联导联乃至导联心电图波形显示与图形冻结功能，可供逐帧心电图波形的仔细分析数小时与小时储存资料可提供心电活动的趋势分析以协助评估病情变化与治疗效果微机系统可对多种心律失常进行自动分析，并可识别波，测量段诊断心肌缺血心电呼吸血压心泵功能联合监测的电脑技术已应用于临床。

监测技术也已由传统的记录已过去的事件，发展为具有实时显示记录的监测系统，成为当代心脏病学领域中最为盛行最为实用的诊断技术手段之。

常的重要临床手段，也是评定有症状或无症状心肌缺血的重要辅助工具。

电信事业的飞速发展和医院内的普及，为电话传输心电图监测技术的临床应用创造了条件。

随着区域性电话传输心电监测网络的形成与扩展乃至世界联网，在广大空间和时间中监测每个角落的患者的心电活动，预防急救或处理患者的突发心脏事件已不再是人类的幻想。

二可移动心电监测可移动心电监测系统或长时监测系统俗称系统，因为他是由美国物理学家发明的而得名，国内多称为动态心电处理系统。

最长的记录时间可达小时，甚至小时。

临床主要用于判断偶发心血管系统异常。

早期是单导或双导或三导磁带记录系统，现在由于大容量闪存技术的出现，克服了早期的磁记系统的诸多弊端，因而导系统可能成为常规。

早期采样频率为，现在都在以上。

导联系统为，表示胸导联，，柄，联合表示胸骨柄是双极胸导联系统。

负端为胸骨柄，正端为。

系统记录的心电信号要输入到计算机用专用软件进行后处理，以判断各类心律失常。

也可进步计算段电压，或心率变异性，见第章。

现在，已经出现了实时显示记录的导监测系统。

图系统改良导联电极位置系统主要用于院外个人佩带，也可用于住院病人。

实时显示记录的导监测系统的出现，更增加了系统的临床重要性。

导监测系统常用改良的导联，其电极位置如图。

如果是导联的系统，则可根据临床需要选用双极胸导联。

临床系统常用的导联线的标记为通道红白通道棕黑通道橘黄蓝参考电极地绿。

三床旁心电监测床旁心电检测系统的特点床旁心电检测系统具有以下个方面的特点长时间性床边心电图监测不需要病人主动协助，心电信号采集方法很简单，全部操作过程均为无创伤性，因此，可以根据临床需要持续任意长的时间监测各种重危病人的全部心电信息变化情况。

这点与常规检查不同，后者只能检查很短时间内通常只有至的心电信息变化。

实时性接受床边心电图监测的病人都相对固定于定的监测场所，并有专业人员动态观察分析诊断和处理病人随时间变化而出现的各种心电变化。

旦病人发生心律失常或出现恶性心律失常先兆，监测人员可以及时发现和诊断，并迅速采取各种有效治疗措施。

这点与当前采用的监测不同，后者由于只能在事后才能对记录结果进行分析和诊断，因此不能及时发现和处理各种严重心律失常事件可干预性常规监测虽然也能长时间记录病人的心电活动，但由于要在记录结束后才能进行分析，因此对监测中发生的心电异常不能及时进行处理。

而床边心电图监测能够实时显示整个监测过程中发生的任何心律失常，监测人员可以根据具体情况及时采取各种干预措施，真正做到及时发现早期诊断和早期治疗。

自动性为了减轻监测人员的劳动强度，很多现代化的监护系统部带有功能强大的自动监测诊断和报警功能，能实现对各种恶性心律失常的自动监测记录和警示。

适应性由于床边心电图监测的无创性以及导联系统简单可靠，监测过程上也不影响各种常规的急救诊疗措施的实施，因此可应用于各种重危病人。

二床旁检测技术普通床旁心电监测系统设置在患者床边，通过导联直接从人体引入心电信号，可以地进行病情监测和显示心电波形，必要时可进行报警并自动记录。

有的床边监测系统还配有除颤器起搏器等心脏复苏设备。

结构简单，心电信号不易受干扰。

常配备在抢救室手术室等场所使用。

无线遥测心电监测系统该设备分为人体佩带的心电获取和无线发射部分以及中央接收和处理计算机。

佩带的无线发射器将患者的心电信号发射至中央遥测心电监测计算机系统，进行分析和处理。

遥测半径般在。

因为是无线连接，故患者可起床在遥测范围内活动，因而适合于监测急性期后可以下床活动的患者及需要去进行血管造影等特殊检查的危重患者。

主要缺点是心电信号易受千扰，内般不用。

中央心电监测系统现代内通常配备中央心电监测系统，由台中央监测系统和台床边检测仪组成，床边监测仪的心电信号通过电缆和网络交换器输入到中央监测台，中央台可有个显示通道，同时监测多个患者的生命特征。

该系统常与血压呼吸体温及其他生命特征信号监测组合在起。

第三节高频心电信号处理对心电信号中存在的高频成分与心血管系统疾病的关系的研究指出，在心血管系统状态出现异常的初期，心电信号中存在的高频成分增加血管系统疾病的后期更加严重的时期心电信号中存在的高频成分反而减少。

就是说，心血管系统从正常到异常到严重异常的三个阶段，心电信号中存在的高频成分有从低到高，然后更低的复杂变化。

提示利用心电信号中存在的高频成分可发现心血管系统的早期异常，也可用来预示心血管系统异常的严重性。

概述高频心电信号国内外文献曾用高保真心电图宽频带心电图高频心电图等不同的名称描述记录在纸上的含有以上的高频成分的心电信号。

这三个术语含义相近但又不完全相同。

建议今后律采用高频心电图这术语，缩写为。

高频心电图主要是研究高频成分的变化。

二高频成分高频成分是指频率在以上，时程般为，幅度的成分。

在时域中，可将高频成分分为三种类型切迹扭挫和顿结。

切迹，以表示指在波的上升支或下降支上既有斜率改变又有方向改变的节段顶底除外，时程为高频切迹，超过则为低频切迹。

扭挫，以表示指仅有斜率改变而无方向改变的节律，时程同切迹。

顿结，以表示指波的上升支或下降支上出现的圆顿。

此高频成分在点阵式打印机或低分辨率显示器上不易分辨，若用阴极射线示波器或紫外光线记录仪可较清楚地显示出来。

上述高频成分必须在接续的心动周期的心电信号上的对应位置连续出现三次以上，形态相同，方可认定为高频成分。

五个波上均有可能出现高频成分，但目前的研究范围般仅指波群中的高频成分。

二导联和电极位置正交导联心脏解剖位置的几何三维正交双极导联，电极位置可参考第章图。

六组合导联在个肢体导联中，选择三个电压最高的导联加上胸导联。

九组合导联在个肢体导联中，选择三个电压最高的导联加上胸导联。

十二组合导联在个肢体导联加上胸导联。

三软硬件要求心电信号放大系统的高端截止频率不得低于。

如果要进行频域分析，则放大系统的高端截止频率和信号采样频率和信号采集点数，要根据要求统设计。

如要求谱分辨率有，放大系统的高端截止频率为，则根据采样定理，采样频率不得低于。

由采样频率和谱分辨率的要求，至少应采集的数据点数可由下式计算式中，为采样频率，为谱分辨率四分析方法时域分析波形识别与切迹计数识别和计数切迹扭挫或顿结数的方法分为人工识别和计数或计算机自动识别和计数两种方法。

不管哪种方法都主要是识别和计数波群上的切迹扭挫或顿结数。

计算机自动计数也有两种分析方法，其是利用阶导数法，其二是叠加平均法。

第三部分生物医学信号数字处理技术的应用第十二章心血管系统电信号处理心血管系统电信号简称心电信号。

处理的目的是根据心电信号的特征推断心血管系统的状态正常或异常，并据之作出医学决策药物治疗，还是外科治疗，还是介入治疗如射频消融起搏除颤等。

从年荷兰莱顿大学的用弦线式电流计记录心电信号，并将正常心电波的主要波形命名为算起，对心电信号的记录和处理的历史已跨过了年。

在生物医学信号处理中，对心电信号中所含信息的挖掘是最为深入的，并使用了种类繁多的信号处理技术。

最近出版的专著临床心电信息学对所涉及的技术范围，从临床的角度，进行了比较全面的收集。

现在心血管疾病是发病和死亡率最高，对人类生命威胁最大的疾病，因此在临床工作中，县级以上的医院都普遍利用心电信号中所含的信息，普遍使用记录心电信号的心电图机。

对心电信号的显示和记录技术也是多种多样的。

目前对于普通系统以常规诊断为目的的短时记录，临床上最常用的是纸记录。

模拟心电记录设备般称为心电图机用的是模拟方式进行纸记录。

数字心电图机可以数字打印输出，也可经过数模转换技术用模拟方式进行纸记录。

对于动态心电系统常称为系统，先用特制慢速磁带早期或半导体近期记录系统，然后天读入计算机进行分析。

对于监护设备般用电子显示波形和数字报警技术。

对心电信号的获取技术分为无创体表技术微创技术经由心导管记录心内心电信号有创技术心脏手术时体内记录。

记录在纸上的心电信号称为“心电图”，因此临床上有“时域心电图”，“频域心电图”，“高频心电图”，