生物电信号作为人体各种生理参数的重要指标.doc

:..生物电信号作为人体各种生理参数的重要指标,一直在人们生活中扮演重要角色临床上,人们己经可以比较精确地获得各种生物电信号,但是随着人们对医疗技术不断提高的需求以及在神经科学、认知心理学和人工智能研究的深入发展,人体生物电信号正在被越来越多地应用到远程医疗、医学检测、实时监护以及新兴的脑一机接口等领域。人体生物电信号应用最为广泛的是心电信号与Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse脑电信号。其中,心电信号直接反应了心脏活动中的各项指标,可用来检测心脏房室隔以及动静脉瓣等各项病变;可用来对病患进行临床或者远程生命监护;可设计为便携式装置,对特殊人群如运动员,高血压患者进行健康实时监护。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse脑电信号直接表征了不同区域大脑皮层的神经活动状态,对检测人的生理、心理状态有着重要意义;能够为癫痛、痴呆、肿瘤等脑部疾病提供有重要意义的诊断信息;能够结合脑一机接口,使得大脑与外部设备得以进行通信。在上述涉及到的前沿应用中,如脑一机接口和实时监护,心电信号和脑电信号作为其原始输入信号,其采集质量受相关的采集环境限制,严重影响着心电和脑电采集的可靠性和准确性。如何在保证心电和脑电信号质量的同时,尽可能地减少采集环境的限制,从而扩大它们应用的使用范围,已成为其采集技术的一个重要课题。传统的生物电记录采集设备愈来愈不能满足未来发展的需要。近些年,随着微电子技术、微纳科学技术和光电子技术的发展,便携式的、低功耗的新设备和新的记录手段,已逐渐成为生物电采集领域的研究热点。。所谓容积导体电场包括生物电信号源及其浸溶的周围介质。如果在一个盛偶极子,那么容器内的食盐溶液各处都会形成一定的电位。若电偶极子的位置、方向和强度都不变,则电场的分布是恒定的,电流会充满整个溶液,这种导电的方式称为容积导电,容器中的食盐溶液称为容积导体,其间分布的电场称为容积导体电场。人体组织内存在的大量体液可视为电解质溶液,因此人体就是一个容积导体。而人体的细胞、纤维等就浸溶在这些体液中,兴奋细胞相当一对电偶极子而构成生物电信号源,这样就可以视人体内为一个容积导体电场。若电偶极子的方向和强度作有规律的变化,则整个容积导体内的电场分布也将作相应的变化。对比细胞膜内因除极化和复极化过程形成的膜表面电荷变化,恰可以看成这样一对电偶极子。因此,我们在分析生物电(如心电、脑电、肌电等)信号时,就可以将其归结为讨论容积导体电场的问题。心电信号的产生是由于心脏周围的组织和体液都能导电,无数心肌细胞动作电位变化的总和可以传导并反映到体表进而在体表许多点之间形成电位差或者等电位。心脏在每个心动周期中,由于起搏点、心房、心室相继兴奋,就会伴随着电位差的变化,如果将这些变化按时间一幅值的坐标系一记录出来得到的就是心电图,其信号的幅值一般在lmv左右。心电图是由一系列的波组构成的,每个波组代表着一个心动周期。一个波组包括P波、QRS波群、T波及U波。主要用于对各种心律失常、心室心房肥大、心肌梗死、心率异常、心