ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Отримання та аналіз біосигналів

Отримання та аналіз біосигналів - найважливіша задача сучасної медицини, від вирішення якої в переважній більшості залежить ефективність лікувально-діагностичного процесу в цілому.

Для отримання біосигналів використовують різні прилади і апарати - електрокардіографи, електроенцефалографи, реографи і т.д.

Процес отримання та аналізу біосигналів показано на рис.2.

Отримання біосигналів. Для зняття електричних біосигналів використовують електроди. Електроди - провідники спеціальної форми, які з'єднують медичну апаратуру з досліджуваним об'єктом.

Для зняття неелектричних біосигналів використовують давачі, які перетворюють вхідні неелектричні сигнали в електричні. Давачі поділяють на генераторні і параметричні. В генераторних давачах під дією вхідної неелектричної величини генерується струм або напруга. В параметричних давачах під дією вхідного неелектричного сигналу змінюється один з електричних параметрів - опір, ємність, індуктивність.

У медицині використовуються різноманітні давачі: термоелектричні, п'єзоелектричні, фотоелектричні, тензоелектричні, реостатні, ємнісні, індуктивні та інші.

Підсилення. Біоелектричні сигнали мають малу величину (наприклад, біопотенціали до 100 мкВ) і тому потребують підсилення для подальшого перетворення і обробки. Для цього використовують відповідні підсилювачі електричних сигналів. При цьому форма і частота сигналів не змінюється, а збільшується лише амплітуда.

 

 

 

Фільтрація. Живі організми генерують значний потік сигналів, часто спотворених іншими сигналами і шумом. Тож однією з найбільших проблем при вивченні біосигналів організму є підвищення вірогідності передачі інформаційних ознак корисного сигналу на тлі перешкод і зменшення спотворень, внесених каналом передачі інформації. Одночасно на поверхні біооб’єкта наявна велика кількість сигналів від різних систем організму, його органів і клітин. З табл.3 видно, що спектри більшості біосигналів перекриваються. Тому виділення одного необхідного сигналу з усієї сукупності біосигналів, які в цьому разі є перешкодами, ускладнено.

 

Рис. 3. ЕКГ-сигнал спотворений шумами

Таблиця 3

Основні характеристики біосигналів

Сигнал Динамічний діапазон, мВ Частотний діапазон, Гц
Електрокардіосигнал 0,01...5 0,8 ... 2000
Електроенцефалосигнал 0,005 ... 0,1 0,5 ... 500
Електроміосигнал 0,05...1 10... 20000
Шкірно-гальванічний рефлекс 0...0,3 0...2

 

Крім біосигналів, зумовлених активністю організму, на тілі людини відзначаються сигнали, пов’язані з методом відведення потенціалів, а також зовнішні наведені перешкоди.

Тому метою його подальшої обробки є фільтрація, яка дозволяє відділити сигнал, що становить інтерес, від шумового фону. Методи фільтрації базуються на використанні різниці властивостей корисного сигналу і шумової компоненти (завади).

 

Розрізняють такі методи фільтрації:

- Частотна фільтрація базується на різниці частотних спектрів корисного сигналу і завади. При цьому використовуються лінійні частотні фільтри, що заглушують шумову компоненту сигналу. Параметри фільтру визначаються характеристиками сигналу і завади.

- Метод накопичування застосовується, якщо корисний сигнал не змінюється з часом або є періодичною функцією. Метод полягає у багатократному повторюванні сигналу і підсумовуванні його окремих складових у приймальному пристрої. На виході приймального пристрою буде накопичуватись сума параметрів корисного сигналу і завади. У зв'язку з тим, що параметри завади в кожному окремому випадку можуть приймати різні за знаком значення, їх загальна сума значно зменшується.

- Кореляційний метод полягає у використанні різниці між кореляційними функціями сигналу і шуму. Даний метод може бути ефективним тільки для періодичних сигналів.

Аналого-цифрове перетворення. Усі біосигнали належать до сигналів аналогового (неперервного типу). Аналогові сигнали можуть набувати будь-яких значень у певному інтервалі. Тому, перед тим, як вони зможуть оброблятися комп’ютерами, вони повинні бути перетворені в цифрову форму. Для цього використовуються аналого-цифрові перетворювачі. Дискретизація (оцифровування) полягає у виборці і квантуванні сигналів в певні моменти часу.

Обчислення параметрів і інтерпретація результатів. Отримані біосигнали в переважній більшості містять набагато більше інформації, ніж фактично потрібно для ефективної діагностики стану пацієнта: Це називають надмірністю інформації. Наприклад, щоб діагностувати блокаду лівої ніжки передсердно-шпуночкового пучка за даними ЕКГ, лікар потребує тільки від одного до трьох комплексів ЕКГ із сукупності багатьох звичайно записаних. Проте, щоб діагностувати певні види серцевих аритмій, іноді потрібні декілька годин реєстрації ЕКГ (наприклад, при холтерівському моніторингу). Таким чином, важливим питанням подальшої обробки біосигналу є скорочення кількості даних таким чином, щоб стало можливим обчислити діагностично найістотніші параметри.

Задача визначення інформаційно-цінних ознак біосигналів відноситься до загального класу задач розпізнавання образів і базується на методах математичної логіки, евристики, статистичного аналізу або комбінаціях різних методів.

 

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти