生物医学测量与仪器2课件

1、第二章生理系统的建模与仪器设计授课老师：王伟联系方式：联系电话：62471340系统： 是指自然界存在着的由若干个相互作用和依赖的事物组合而成的具有特定功能并按一定规律运动着的整体实体： 是一切客观存在的事物及其运动形态属性： 是描述实体特征的信息，是对实体进行模拟的基本单位模型: 我们所研究的客观事物有关属性的模拟，是对实体（系统）的特征和变化规律的一种定量的抽象，它应当具有事物中我们关心和需要的主要特性2.1 系统模型及其分类2.1 系统模型及其分类物理模型 简化的、类似于实际系统的某些突出特征而设想的一种物理系统，它较之于真实系统更易于分析研究。静态物理模型动态物理模型2.1.1 物理模

2、型静态物理模型 模型属性值与时间无关，模型反映的是系统处于相对静止状态时的情况地球仪苯分子的环状结构模型DNA的双螺旋结构模型物理模型静态物理模型物理模型动态物理模型图b的数学式 图c的数学式 物理模型动态物理模型静态数学模型 静态数学模型是当一个实体（系统）处于平衡状态时的取值，在模型中不含时间因素，其数学式通常是一个或一组代数方程。数学模型静态数学模型线性统计模型数学模型静态数学模型自变量因变量误差项线性系数矩阵动态数学模型 动态数学模型描述由于实体活动所引起的系统状态在时间轴上的变化，其数学式通常是一组微分或差分方程数学模型动态数学模型描述过程动态行为的状态方程数学模型动态数学模型数学模

3、型动态数学模型矩阵形式解析方法 直接应用现有的数学定律取推导和演绎数学方程（模型）的解数值方法 利用递推的方法，把方程中的变量（系统中的属性值），以表格的形式推导为数字量，从而得到随时间（或空间）变化的一系列数字解。数学模型求解方法描述模型 一种抽象的（没有物理实体）、不能(至少目前不能）用数学方程式表达、只能用语言（自然语言、程序语言）描述的系统模型。2.1.3 描述模型2.2 建模的基本过程建模的基本原则（1）现实性（2）简洁性（3）适应性2.2 建模的基本过程理论分析法建模 应用自然科学中已被证明是正确的理论、原理和定律，对被研究系统的有关因素进行分析、演绎、归纳，从而建立系统的数学模型

4、类比分析法建模 根据两个（或两类）系统某些属性或关系的相似，去推论两者的其他属性或者关系也可能相似的一种方法数据分析法建模2.3 构建生理模型的常用方法理论分析法建模实例 血氧饱和度（SpO2）的无创检测朗伯定律若入射光强为I0，物质对光的吸收系数为a，则通过厚度为L的物质后，光强为： I=I0eaL （2.10）比尔定律当光被透明溶液中溶解的物质所吸收时，吸收系数a与溶液的浓度C成正比，即a=AC，于是(2.10)表示为： I=I0eACL (2.11) 生物化学中比尔定律的应用(2.12)(2.13)E为消光系数lg(I0/I)为光密度或吸光度动脉血液的吸光度：(2.15)手指动脉搏动引起的动脉血液吸光度变化：(2.16)动脉血液中的血氧饱和度：(2.17)波长为的红色光通过组织透射后的光强度为：(2.18)通过式（2.17）和（2.18）得到血氧饱和度：(2.19)当近红外光波长805nm时，E2=E1=E式（2.1