使用Karhunen-Loève变换分析心电图ST—T复合波:自适应监护和交替检测

Karhunen-Loève变换(KLT)用于体表ECGST—T复合波以对心室复极期进行研究。KLT系数为量化ST—T波形提供了一种灵敏的方法。挑选一组ST—T复合波来得到一组KLT基向量,使其允许用4组KLT系数代表90%的信号能量。由于一截短的KLT展开式可以很好的表示带有任意外加噪声的信号,使用从连续ST—T复合得到的KLT系数的时间序列表示中期变化(如缺血变化)和短期变化(如ST—T交替等),比ST水平及其他离散参数效果更好。为了分析局部缺血变化,用一种自适应滤波器估算KLT系数,使信噪比提高了10dB(u=0.1),收敛时间约为三次心搏。一个随心…     

由非同步平均引起的平均诱发电位波形的劣化及其补偿

诱发电位是大脑对一定输入刺激的反应,其波形由头部记录下来,由于从头皮记录到的诱发电位中混有大量的背景噪声, 使得电活动的测量数据的信噪比(S/N)通常较小,为了改善诱发电位的信噪比,我们经常记录对于重复刺激的响应,并对这些响应进行平均。如果由于测量数据的非同步采样而引起平均的每个起始点随着响应而变化,则诱发电位的平均波形就会由于平均过程而失真。我们在频域范围内分析了非同步平均并推导出了波动的时间和波形劣化程度之间的关系。用这个关系,     

对眼直肌和线性肌肉模型预测结果之间的静态和动态特性的比较

我们用眼直肌的参数值对一个肌肉模型的特性进行了分析并与眼直肌本身的特性做了比较。我们用一个粘弹性的平行组合物模拟肌肉并将其与一个由动态拉力发生器、粘度单元和长度拉力弹性单元三者构成的平行组合物相连接。每个单元都是线性的,并且它们的存在是被生理学论据所支持的。我们将此肌肉模型的静态和动态特性与眼直肌数据进行了比较。模型的长度拉力特性与肌肉工作范围内的数据相当一致。通过将此肌肉模型加入到一个平     

神经肌肉电刺激诱发的下肢运动疲劳信息检测与处理技术研究

限制神经肌肉电刺激(NMES)广泛应用的一个主要因素就是由其诱发的肌疲劳.设计NMES诱发下肢运动条件下的肌疲劳检测系统.分别进行膝关节角度的检测和表面肌电信号(sEMG)的频谱分析.研究表明,平均频率(MNF)、中值频率(MDF)及AR时变参数模型参量是评价NMES诱发肌疲劳的可靠指标,并且AR模型具有显著的高分辨灵敏度,最大变化率为90.23％,大于平均频率的43.82％和中值频率的55.49％,为NMES使用过程中诱发肌疲劳的准确评价和反馈寻找到一种可行的方法.     

由数字滤波处理引起的ECG波形失真——数字滤波和边缘效应的比较

作者发现用快速线性相位有限脉冲响应(FIR)滤波方法获得的车载ECG波形在室性早搏波(ventricularprematurecontrac-tion,VPC)之前有一个ST—T失真。本文分析了由FIR滤波引起的这种波形失真特性,并与边缘效应做了比较,因为有人认为边缘效应能引起类似的波形失真。实验中使用两套车载ECG系统,系统1带有FIR滤波器,而系统2则没有。系统1经过FIR滤波后在VPC之前产生了伪ST—T失真,而系统1不经过FIR滤波则没有明显的波形变化。系统2由于基线效应产生了一个真实的波形失真。由于计算机模拟时方波波形失真依赖于截止频率,故为了更清晰…     

自动测量被隔离的心肌收缩

作者在研究先吸入氟烷麻醉剂随后再吸入氯化钙或硫酸镁对被隔离的几内亚猪左心房肌肉的影响中,证明了一种自动测量肌肉收缩力的试管方法。采用自动计算机控制系统采集肌肉收缩力波形,并分析收缩波形来比较施药前和后的变化量。对于左心房肌肉,先分别施予二种浓度的氟烷(0.5和1.5％),过30分钟后再施予氯化钙或硫酸镁。从平均刺激—反应曲线中可自动检测出6种变量(潜伏期,到达张力峰值的时间,张力峰值,血压     

一种适于佩因氏(Penn)态的电子心室辅助装置的主动脉压力观察器

本文叙述了一种适于佩恩氏(Penn)态电子心室辅助装置(Electric Ventricular Assist Device—EVAD)的主动脉压力观察器的研制。观察器通过测量电动机的电压和推动板的位置来估算主动脉血压。估算出的压力值被反馈到电子心室辅助装置的血流控制器上。用此控制器来调节仪器的振动频率以适应变化的心输出量的要求。对观察器的增益进行优化选择以使其最佳值与系统的状态初值(通常为未知)无关。为改进压力观察器的性能。研制了一个相应的系统。在该系统中,当下一次收缩期     

电诊断医学中有关仪器设施的基础问题

电诊断医学所涉及的内容 ,包括对起源于中枢神经系统、周围神经和肌肉的各种动作电位 (ＡＰ)的记录、显示、测量以及解释。疾病可改变神经肌肉的结构及生理 ,从而导致ＡＰ在时间过程、幅度及形状的变化 ,这些变化可用于诊断和监测疾病进展情况以及评价疗效。在获取信号的过程中 ,技术上的缺陷和仪器因素可使波形失真 ,由此产生的变化 ,与疾病本身带来的变化基本相同。因此 ,必须认识到这些引起错误的原因 ,并懂得如何最大程度地减少这些引起波形失真的因素。1　生物物理学知识正常神经和肌肉细胞膜的静息 (跨膜 )电位稳定 ,是由于膜内、外均…     

抗乙酰胆碱受体抗体与重症肌无力

重症肌无力(MG)是一种以肌肉无力和易疲劳为特点的神经肌肉性疾病,发病率为1/20,000～1/30,000.1973年Patrick和Lindstrom首先在实验性自身免疫性重症肌无力(EAMG)动物体内检测到     

人眼跳动运动的频率特性分析:估算随机的肌肉力

本文用频率响应法去估计眼球运动系统和眼睛跳动运动期间的活动张力的四阶模型的参数。每只眼睛的内、外直肌是由一个并联组合的活动张力传感器来模拟的,该传感器由粘性元件和弹性元件串联成一系列的弹性体组合而成。眼球由一个与粘性元件联在一起的球来模拟,假设所有这些元件都是理想的和线性的,我们用低通过滤的脉冲波形来模拟每块肌肉的活动张力。用生理学资料来预估眼球运动体的机械运动部分。用归纳眼睛的运动轨迹来预估活性张力。眼睛水平跳动运动由红外信号自动记录,该信号由角膜的前表面反射并数字化后形成。用共轭梯度搜索程序来计算模型的参数值,也就是用模型和数据之间的方差绝对值的最小积分值来计算。假设的模型表明它与数据完全一致。最后,运动神经元的活动性质推断表明,收缩肌肉在眼睛     

通过功能性神经肌肉刺激恢复半身不遂病人的无需辅助的正常步姿:一个计算机模拟研究

对麻痹肌肉进行的功能性神经肌肉刺激(FNS)使得背髓束受伤病人重新获得了一个类似较低极形的控制,例如过分依赖于拐杖的行走。考虑到FNS的一些限制,特别是低肌肉力量、高疲劳率和有限的调节肌肉兴奋的能力,因而它是否能成为一个控制较低极形肌肉块来恢复半身不遂病人的无需辅助的健康步姿仍不够明朗。一种计算机模拟的FNS辅助的双脚步伐表明:虽有一定困难,但只要电刺激的跖屈肌显示出正常或通过矫正器增大力量,获得一     

纹状肌的非线性力学特性及其对交叉桥活动的相关性

将硅趾上分离的小块肌肉浸置于0℃的Ringers溶液中,其两端分别接在张力传感器和长度调节装置上,先测肌肉的原长,然后记录张力随长度变化曲线,从而得出被动肌的倔强系数。此外,使用电刺激方法,可记录肌肉强直收缩时,张力随长度变化的曲线,同理,可得肌肉强直收缩时的倔强系数。实验结果表明:被动肌有较强的顺应性,几乎为线性弹性体(弹性系数为638KN/m~3)。谱密度分析得到,肌强度估计是频率的函数。主动肌在放松时比较“柔软”,在收缩时比较“强硬”,其线性特征可由一弹性系数为102040kN/m~3的线性弹簧和一粘性系数为810KN·S/m~3的粘性体并     

超声图像熵特性的肌肉疲劳进程评估

肌肉疲劳是一种由运动引起的肌肉最大随意收缩力减小的现象,处理不当,可能会产生严重的运动损伤。本研究利用自行设计的肌肉组织超声图像检测系统,以超声图像熵表征肌肉超声图像纹理灰度分布的空间特征,探讨肌肉组织疲劳过程中其超声图像熵的演变规律。采集10名受试者在不同负荷(20%MVC、30%MVC、40%MVC、50%MVC)时肱二头肌的超声图像,分别就每一负荷下图像熵随时间的变化进行直线拟合,并对其斜率进行随机区组方差分析。结果表明,不同的受试者之间其肌肉疲劳图像熵随时间变化的斜率差异显著(P=0.000 0);同一受试者不同负荷的超声图像熵随疲劳时间变化斜率也存在显著差异(P=0.040 0)。但是,同一受试者在不同负荷时超声图像熵随时间变化的拟合斜率的差异,远小于不同受试者在同一负荷水平拟合斜率值间的差异,提示个人的肌肉特性起到主要的作用。所进行的研究为肌肉疲劳进程的量化评估提供了依据。     

多参数经皮神经肌肉电刺激仪的设计

目的：电刺激仪器是通过电流作用于目标组织，使目标组织产生相应的功能变化。刺激方式、刺激电流、波形等均会影响治疗效果。市面上现有的神经肌肉电刺激仪一般只有单一的治疗模式，局限性很大。为了有针对性地治疗不同肌肉疾病，我们设计了一个能够方便准确地控制刺激电流的多参数经皮神经肌肉电刺激仪系统：方法：设计了一个以STC12C5410AD单片机为核心控制芯片的多参数经皮神经肌肉电刺激仪系统，采用串口实现上下位机的通讯，通过软件编程，上位机发送波形、频率、脉宽、间隙时间、最大刺激电流等各项参数指令，由单片机控制D／A转换芯片DAC8532输出指定波形，经过高压开关保护电路加入恒流源电路，产生恒定的电流对目标组织进行刺激。系统加入多项安全控制措施，有效地避免了实际操作过程中的安全隐患；结果：通过对系统进行电阻测试，验证了系统为恒流型仪器，经过电阻的刺激电流由且仅由输入信号的各项参数确定，与电阻的大小无关。由临床试验证明了通过改变参数，可以改变刺激模式，并验证了该系统的安全性和有效性。结论：该系统能设置成临床上使用的经皮电神经刺激疗法的各种模式。安全有效，有利于临床实验和相关科研的开展。     

基于小波变换和盲源分离算法提取事件相关电位

阐述了用小波分解和盲源分离(blind source separation,BSS)算法结合来去除噪声和干扰提取事件相关电位(event-related potential,ERP).采用小波变换分解ERP,抽取出不同频带的细节信息;由小波系数判断选择多个尺度的子带信号,将它们分别与原始ERP组合进行盲分离,方法是极大化信号时间上的可预测性;将分离的结果进一步叠加平均.两类ERP仿真实验结果表明,本文算法提取出的ERP主要成分波明显,易于辨识,信噪比比较单独运用盲分离算法提取出的结果要好.在应用实例中,有效地增强了ERP的μ波.该算法优点在于减少了刺激次数和波形失真,参数变化范围小,在临床上有很好的应用前景.     

穿戴式下肢外骨骼对人体步态特性的影响研究

本文拟探明穿戴式下肢外骨骼对人体下肢相应关节参数与肌肉运动学、动力学参数的影响变化,进而为优化其结构、提高其系统性能提供科学依据。本文通过采集受试者的行走数据,以人体下肢各关节在矢状面上的关节角度作为下肢外骨骼仿真分析的驱动数据,运用人体生物力学分析软件Anybody分别建立了人体模型(即未穿戴下肢外骨骼的人体模型)和人-机系统模型(即穿戴下肢外骨骼后的模型),并对比分析了两种情况下人体下肢运动时的运动学参数(关节力、关节力矩)及肌肉参数(肌肉力、肌肉激活程度、肌肉收缩速度、肌肉长度)的变化情况。实验结果表明,人体穿戴下肢外骨骼后行走的步态满足正常步态,但会出现个别肌肉力突增的现象;下肢主要肌肉的最大肌肉激活程度均未超过1,说明肌肉均未出现疲劳或损伤状况;股直肌的最大肌肉激活程度增加最多(0.456),半腱肌的最大肌肉激活程度增加最少(0.013),提示下肢外骨骼最容易引起股直肌疲劳或损伤。通过本文研究结果说明,为避免出现个别肌肉力突增导致人体下肢损伤,在设计下肢外骨骼时,要特别注意人体体段长与下肢外骨骼杆长的一致性和运动的平稳性。     

阻抗法计算搏出量的一种改进方法

用胸阻抗图估算搏出量是评价机体心功能的一种有效非创检测方法,在近20年来已经受到越来越多的重视。Kubicek 根据容量传输过程研究了一个连续性方程:SV=ρ(L)~2(△Z)]÷Z_0~2并且,由人工把脉动阻抗△Z 的 C 波的负向最大斜率外推到第二心音起始时间的交点。然后,测定电学基线上方脉动阻抗外推交点的高度。这样,得到了估算 SV 的 Kibicek 公式:     

坡面步行中青年女性下肢关节角及肌肉激活度

目的通过定量分析关节角及主要肌肉激活度的变化来说明步行速度和路面坡度对下肢运动的影响。方法首先按由慢到快选择了共5种步行速度,由低到高选择3种坡度,并利用运动捕捉系统对15各青年女性的步态进行测量,同时对影响下肢运动的8块主要肌肉的肌电信号进行了采集。然后通过计算分析获得她们在不同步行速度和路面坡度下髋、膝及踝关节矢状面的关节角度变化的均值,从测量数据中寻找出一个最接近这个均值曲线的研究对象。结果计算获得了该研究对象不同步行速度和路面坡度下踝关节、膝关节及髋关节在一个步态周期内的矢状面关节角的变化曲线以及主要肌肉的激活度变化曲线。结论每个步态周期内,关节角及肌肉激活度在5种不同速度下的变化很小;而在3种不同路面坡度下的变化仅趋势基本一致,峰值的差异却非常明显。     

脑电图的定位判定及评价

在脑电图(EEG)领域,确定某一特定的脑电波形是由距哪个电极最近的部位发生的[1],称为定位(localization)。也就是说,如果在某一探查电极记录到被认为是最具有定位意义的波形,那么该电极部位即可作为EEG定位的判定标志。狭义上的定位,一般是指对脑电的异常波形(例如慢波、棘波等)出现部位的确定,也包括正常时应该出现的波形(例如α波、β波等)显示病理改变部位的确定。从EEG记录法的原理上看,进行脑电描记至少需要两个电极,通过把其中的一个电极连接到EEG仪放大器的输入端G1,而另一个电极连接到输入端G2,这样两电极间显示的电位差(即从…     

一种用ICA去除瞬态诱发耳声发射伪迹的新方法

如何去除伪迹是瞬态诱发耳声发射检测中一个关键的问题。本研究提出了一种用ICA去除伪迹的新方法。首先用四组线性增长的刺激声在耳道内录音 ,得到的波形是瞬态诱发耳声发射和伪迹的混叠。因为伪迹和瞬态诱发耳声发射是统计独立的 ,而且伪迹随刺激声的变化线性增长 ,而瞬态诱发耳声发射随刺激声的变化非线性增长 ,逐渐趋于饱和 ,所以它们在混叠信号中具有不同的混叠系数。用ICA算法可以将各独立分量及混叠矩阵估计出来 ,伪迹是其中的一个独立分量。然后将伪迹的波形置零后再进行一次混叠 ,便达到了去除伪迹的目的。最后通过与传统的DNLR方法比较 ,证明这种方法是有效的