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,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）。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，
2、又可将肌肉分为骨骼肌（skeletal muscle）、心肌（cardiac muscle）和平滑肌（smooth muscle）。,横纹肌的收缩机制,粗肌丝,ADP+Pi,ATP,Ca2+,肌动蛋白,原肌球蛋白,肌钙蛋白,细肌丝,M 线,I,C,T,肌球蛋白,肌张力测定装置,等长收缩图示,等长收缩实验记录,肌肉初长与主动张力的关系,0,1,2,1,2,3,4,张力（Kg/cm2）,肌肉初长（后负荷不变，为无穷大）,主动张力： 肌肉在不同前负荷时收缩所产生的张力,被动张力：,肌肉安静时具有的弹性。,总张力：,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
3、和。,长度-张力曲线,等张收缩图示,肌肉缩短速度,负荷（张力）,P0（最大收缩张力）,张力速度曲线 Force velocity relation curve,Vmax,负荷与肌肉作功的关系,肌张力分析指标,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。,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,（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,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,根据幅度检测脉冲,直方图,序列密度直方
4、图,非序列密度直方图如以脉冲间隔作频数分布图,触发叠加直方图,诱发放电 与某一信号同步的放电,放电原始信号,叠加后的血压和脉冲直方图,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。,脉冲信息编码举例,（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,心率和血压调节示意图,RRI和SBP检测,三种频率成分,散点图与直方图,复杂度、分维数和小波变换,BRS算法,分析结果,
