医学信号处理的原理和方法.ppt

抗干扰方法汇总 医学信号处理的原理和方法 曹 银 祥 Dept. of Physiology Pathophysiology Shanghai Medical College Fudan University 第二讲 医学信号概述 §2-1 医学信号的类型 §2-2 生物电信号的产生 §2-3 生物电信号在生物体内的传导 §2-4 生物电信号的频、幅特性和内、外源性干扰 §2-5 生物电信号对放大器的要求 §2-1 医学信号的类型 主动信号 （1）电信号如：心电、脑电、肌电、皮肤电等。 （2）非电信号（经换能器转换成电信号）。 如：血 压、呼吸、体温、脉搏等。 被动信号 超声波、同位素、Ｘ线等。如超声波，被测物的信息将通过回波信号的幅度、频率及相位来表现。 医学研究中经常涉及的信号 ECG、脉搏波和心音图 动脉压、中心静脉压和左心室内压 呼吸波 中枢和外周神经放电 血流图和心动图 生物磁、生物光和生物声 图像和其他理化信息 §2-2 生物电信号的产生生物电现象 海洋中的电鳐能发电，古罗马人利用这种电来治疗精神病患者。 非洲电鳐能产生350伏的电压。 北大西洋的巨电鳐。能产生3千瓦功率的电脉冲。 捕蝇草、降藻、轮藻、含羞草等植物中也存在生命电现象。科学家们用类似于测量动物神经的精细测量方法，测量出蚕豆根周围的电场，它的量值是相当微弱的，假如能把蚕豆根的能量集中起来，则一千亿个蚕豆根所产生的电能总和，只能供给一个一百瓦的灯泡发光 。 1780~1794年，在蛙的神经肌肉标本上研究生物电。 人体活组织的每一个活动都伴随有电现象。如神经传导、肌肉兴奋、心脏跳动、大脑活动以及腺体分泌等等生理过程，都产生相应的电变化。 对生物电的研究已成为了解生命活动、研究生物功能、诊断疾病的可靠依据。 生物电是如何产生的呢？ 任何动物组织，都是由一群细胞以及浸浴它们的细胞间液所组成，所以要研究人体的生物电必须从讨论人体细胞的电性质和他们之间产生的电变化着手。 细胞静息电位 医学信号处理的原理和方法 曹 银 祥 Dept. of Physiology Pathophysiology Shanghai Medical College Fudan University 第四讲 原始信号的改善 生物信号的特点 ★信号微弱，如体表诱发脑电、体表希氏束电位等。 ★信号噪声背景大，如诱发脑电伴有自发脑电、胎儿 心电伴有母亲心电等。 ★信号的随机性和非平稳性。 ★干扰 高频磁场干扰 高频电磁场干扰 电场干扰 接地回路的干扰 来自电极的干扰 刺激伪迹 改善信号质量的措施 挑选合适的记录电极和换能器 减小接触阻抗，增强接触稳定性 设计高质量放大器 抗干扰 信号滤波 对放大器稳定性的要求 减小放大器温度漂移 具体措施有：包括放大器元器件挑选、 元器件安装工艺和元器件合理搭配、 参数互补等。 提高放大器共模抑制比 减小电源的纹波系数。 直流电源的纹波系数 抗干扰技术 1。磁场干扰 2。电场干扰 静电干扰 工频电场的干扰 3。高频电磁场干扰 4。接地回路产生的干扰 5。电极干扰 磁场干扰 在我们周围存在着各种磁场。它们是由一些磁体和通电的导线或线圈产生的，最常见的磁场干扰源是各种电气设备和仪器中的变压器。 法拉第电磁感应定律：当交变的磁通经过回路所包围的面积时，回路中产生的感生电动势的幅值εm与回路的面积S、磁通的变化频率ω、磁感应强度B以及B和S面的夹角θ等因素有关。当ω、θ、B等量都一定时。εm就与线圈面积S成正比。即εm=KS 。 磁场干扰防止方法(1)  减小输入回路空间面积 磁场干扰防止方法(2)  变压器屏蔽 图中P为由高导磁率材料制成的外壳 磁场干扰防止方法(3)  屏蔽外磁场 电场干扰 静电干扰 静电干扰是由于静电感应作用而产生的， 干扰源有静电复印机，X光机等。 对静电干扰的抑制方法是采用静电屏蔽。所谓静电屏蔽就是为了避免外界静电场对电 或非电设备的影响，或者为了避免设备的静电场对外界的影响，需要把这些设备放在导体壳（或导体丝网）里的措施。 工频电场的干扰 在我们周围环境中，工频电场干扰要比静电电场干扰作用大得多。 工频电场干扰一般是通过人体和测量仪器的引线以及人体自身的分布电容以位移电流的形成而产生的 。 位移电流的形成（1） 位移电流的形成（2） G D D D A Z I