数字信号处理：人体信号简介

1、人体重要生理信息（信号）及分析方法,主讲老师：刘官正 邮箱： 工学院B524#人体系统： 循环系统：生物体的细胞外液（包括血浆、淋巴和组织液）及其借以循环流动的管道组成的系统 。包括：大小循环系统，即心血管系统和呼吸系统。 肌肉骨骼系统 泌尿系统 听觉生理系统,一、信号的来源,反映心血管系统的信号： 心电信号（ECG）：无数心肌细胞动作电位变化的总和在体表的反映。 呼吸信号：体与外界环境进行气体交换的总过程 。 容积血流脉搏波（PPG：PhotoPlethysmoGraphy）：反映血管容积变化的波形，主要分光学PPG、压力PPG两种。 血压：血管内的血液对于单位面积

2、血管壁的侧压力。 PPG,二、循环系统主要信号,信号与系统分析方法： ECG,Respiration,PPG,三、信号分析方法,本图可见窦房结形成起搏后，迅速将冲动通过传导系统传至心脏各部形成心肌整体的电活动，然后心肌形成机械性收缩,四、ECG信号,按照心脏激动的时间顺序，将此体表电位的变化记录下来，形成一条连续曲线，即为心电图。在正常情况下，每次心动周期在心电图上均可出现相应的一组波形,四、ECG信号,P,Q,R,S,T,P,QRS,T,一组典型的心电图波形是由下列各波和波段所构成,四、ECG信号,ECG波形生理联系： ECG波形生理联系 P波：反映心房肌除极过程的电位变化； P-R间期：代

3、表激动从窦房结通过房室交界区到心室肌开始除极的时限； RS波群：反映心室肌除极过程的电位变化； T波：代表心室肌复极过程所引起的电位变化； S-T段：从QRS波群终点到达T波起点间的一段水平线； Q-T间期：从QRS波群终点到达T波终点间的时限； U波：代表动作电位的后电位,四、ECG信号生理联系,P,T,P-R,QRS,ST,U,ECG时域处理： ECG时域信号处理，可提取健康指标: 各个子波的时间长 总波长（一般用两个RR来表示）：心跳时间（心率） 每个波的电势（幅值） QRS波形整体形状特征 . ECG时域信号处理另一作用： 将这些时域特征与生理/病理建立联系，从而实现定量/定性诊断或辅

4、助诊断！ 或者，结合多个信号特征与分类 推出，信号处理目标：用于提取信号各种指标/特征，并用来标定/联系生理病理规律，从而实现疾病的筛查、 辅助诊断、诊断、健康评估与反馈治疗等,传统的呼吸监测：气流分析法 （如CO2），温度传感（如口鼻流），阻抗法，感压传感器（如BIOPAC）等； 新型呼吸监测方法，如多谱勒（雷达、激光、微波）技术，实现非低负荷呼吸动态监测； 呼吸感应体积描记术（Respiratory Inductive Plethysmography, RIP,多普勒雷达呼吸监测系统,传感技术新型呼吸监测方法,引：C.Z. Li, J. Cummings, et al. Radar rem

5、ote monitoring of vital signs , IEEE Microwave Magazine,2009,五、呼吸信号采集,五、呼吸信号特征,呼吸指标：呼吸率（每分钟呼吸的次数），呼吸深度（呼吸容积）等,五、呼吸暂停综合征,低通气：睡眠过程中呼吸气流强度（幅度）较基础水平降低30%或更多，并伴有血氧饱和度较基础水平下降 3%或微觉醒 睡眠呼吸暂停低通气指数（AHI ）：每小时睡眠时间内呼吸暂停加上低通气的次数 睡眠呼吸暂停综合征：每晚7小时睡眠中，呼吸暂停反复发作30次以上或呼吸紊乱指数5次小时以上,Company Logo,睡眠呼吸暂停综合征的病情程度分级（2007年草案,五、呼吸暂停综合征定量,六、高血压病的诊断和分级,3 级高血压病（重度） 180 110 2 级高血压病（中度） 160-179 100-109 1 级高血压病（轻度） 140-159 90-99 确诊高血压 140 90 正常高值 130-139 8