医学图形图像处理识别技术与医学信息分析演示文稿.ppt

[例7]在分娩监控系统中，对自监测分析仪器从母体腹壁外采集到的宫外宫缩波进行信号成分的特征值分析。 ①信号预处理及波形成分截取 宫外宫缩波包含宫缩信号、胎动信号、母体腹肌信号和呼吸信号，还含有孕妇转身和肛检等所引起的干扰信号。分析前进行预处理。实时信号经预处理后，可得到适用于分析的信号结果，如图所示。 ②根据临床经验和医生描述的指征，采用系统提供的人工截波计算程序，对预处理后的18例分娩宫缩信号离线回放，分类选波。分别得到55个波次的宫缩波时距，90个波次的胎动和腹肌波的相对幅值及时距。 ③采用STATISTCA统计软件对分类截取的胎动、腹肌波和宫外宫缩波数据进行描述性统计计算，并对幅值和时距作频数分布及t检验，得到以下结果。 [例7] _续 a)胎动和腹肌波的幅值对数频数呈正态分布，约75%的峰值位于2.66kPa(20mmHg)～5.32kPa(40mmHg)之间。最小值为1.33kPa(10mmHg)（如表1和图9.3-6所示）。根据正态分布规律：下限＝均值－标准差×1.96，可获取95%的胎动、腹肌波，此时下限值为1.463kPa(11mmHg)。兼顾最小值，提取胎动、腹肌波的幅值下限值取为1.33kPa(10mmHg)。胎动和腹肌波的时距没有显著性差异（如表2、3、4所示），它们的提取上限值可取为10s。 b) 同样的分析过程，可知宫缩波时距的频数呈正态分布，约90%的时距位于60～90s之间。最小值为50s，提取宫缩波的时距下限值定为55s。 Next 医学信号的时域分析_续3 7. 心电诊疗数据的分析处理实例 (1)信号采集 超声探头将胎儿心脏反射信号波转换成电压信号后，经胎心动信号检测模板进行信号放大、滤波、限幅等预处理，得到0~5V的胎儿心动信号。此信号再经A/D模板转换为数字信号。 (2)从心动信号提取心率信号 胎心率的检测包括胎儿平均心率和瞬时心率的检测。平均心率是单位时间的心搏次数；胎儿瞬时心率是相邻两次心搏的时间间隔的倒数。 用的短时自相关函数的计算公式： 医学信号的时域分析_续4 该系统采样周期为5ms，每一次处理的信号长度为256点，一次自相关计算需要512个数据点。 经256次矩阵运算后，得到512个采样点的自相关结果。在理想的自相关波群中，从Rxx(k)中检出离原点的第一最大峰值及对应的时值Kf，便可得到胎儿心动周期Tf= Kf?Δτ，则胎儿瞬时心率为f=1/Tf。 实际中，由于自相关结果并非在N→∞的理想条件下获得的，存在一些不可抑制的干扰因素。因此，先用比率法降低噪声，然后利用先验心率确定自相关结果搜索的范围，并根据临床胎心率变化的特征设定计算心率峰值位置判断条件如下： 信号处理 （图形） ①rate_now 180，心率失效点； ②100rate_now160，心率有效点； ③当前次心率fheart=0，rate_now-fheart180，取前次心率； ④当前次心率fheart≠0，rate_now=0，取前次心率； ⑤当前次心率fheart≠0，ABS(rate_now－fheart)0.1×fheart，取前次心率； ⑥连续4次rate_now=0，则当前rate_now=0。 经过上述处理，可以从胎儿心搏信号提取出胎儿心率信号，如图所示图。 从胎儿心搏信号提取出胎儿心率信号 五、医学信号的频域处理 频谱分析就是以组成信号的正弦波的频率为变量研究一定频率下信号特征（幅度）的方法。 功率谱分析是说明信号中各频率分量对应的功率分布。 对于离散信号，采用离散傅立叶变换将信号从时域转换到频域，从而了解信号的频率成分和分布情况； 用时域自相关函数的傅立叶变换或周期图法计算信号的功率谱； 医学信号的频域处理_续1 例如，从ECG表面电极获取人体体表呼吸肌（膈肌）的肌电信号（EMG），混有极强的人体心电信号(ECG)的干扰，从图可见到有规则的心电信号的干扰，此外还有来自于肌肉收缩的干扰、血液的流动等。 医学信号的频域处理_续2 选择Butterworth高通滤波器，设置下限截止频率为 100Hz，对肌电信号先进行数字滤波处理，下图是经滤波处理后的体表呼吸肌肌电信号效果。 图15体表呼吸肌肌电信号的能量谱估计 医学信号的频域处理_续3 对滤波后的体表呼吸肌肌电信号进行傅立叶变换分析，利用选定分析范围（加窗）和数据平滑的方法， 对体表呼吸肌肌电信号的能量谱估计。 医学信号的频域处理_续4 频域分析 对两信号，通过分析互相关函数谱的正弦和余弦分量，比较两波形信号的相关性；通过计算它们的功率差谱和二阶谱，了解两信号同谱分量的差异和共有的同谱分量等，例如，测量左、右、上肢或下肢的阻抗或脉波信号间的谱差异，以判断不同部位（如两肢）的生理病理状态[7]。 六、时频分析 时频表示（Time－Freq