第一章 生物医学信号测量的特殊性-1
生物医学信号的新新特点跟提取-生物医学电子跟仪器-01
EEG 理论
• 通道: 从一对电极记录到的信号 (图中公共电 极: A1 左耳)多通道EEG记录: 目前最多256同 步记录
生物医学测量的特殊性和生理参数范围
• 测量条件：
– 测量条件全性限制：
• 施加于人体的各种能量。（正常工作） – 超声 小于 100 毫瓦/平方厘米
– 漏电流：心脏 体外（脑） 体外
– 放射线：X线、γ线
• 非正常工作状态时的精度、可靠性 – 操作错误 仪器损坏：电器安全/植入型参数范围选择：考
虑噪声 和 信号
– 源: 丘脑振荡起搏神经元
EEG 理论
• Beta 节律
– 频率: 13 – 30 Hz 幅度:2 – 20 microVolt
– 位置: 前额
脑状态: 智力思维
– 反映皮层和丘脑信息处理
EEG 理论
• Theta 节律
– 频率: 4– 8 Hz 幅度:5 – 100 microVolt – 位置: 前颞部脑状态: 想睡
第一章 生物医学信号的特点和提取
第一节 生物医学信号的特点 第二节 生物医学信号的提取 第三节 提取过程中的干扰和噪声
生物医学信号的特点和提取
概述
• 人体的电子测量：用电子学方法对人体结构、机能 的各种探测。
• 测量信号 = 信号 + 噪声（干扰） • 人体信号：干扰大 + 噪声大 • 不稳定：时间、个体
• 测量条件： – 参数范围选择：考虑噪声 和 信号 • 心电：10 uV ~ 4 mV 0.05 Hz ~ 250 Hz • 脑电：1 uV ~ 300 uV 0.5 Hz ~ 300 Hz • 电源：220 V 人体感应电压为10～30V – 强噪声： • 人体各部分互相干扰 ：胎儿心电 • 外界噪声：50 Hz • 测量引入：放大器本身噪声 • 自身环境变化：如紧张血压
生物医学电子学
生物医学信号的分析与处理技术
生物医学信号的分析与处理技术第一章介绍生物医学信号是指与生物体的某种物理或化学状态相关联的信号，用于研究人体内部的生理和病理过程。
这些信号通常包括心电图、脑电图、肌电图、眼电图、生物磁场信号等，它们通过多种传感器采集得到，但这些原始信号存在噪声和干扰，需要经过处理和分析才能提取有用信息。
本文将重点介绍生物医学信号的分析与处理技术。
第二章常见的生物医学信号2.1 心电图信号心电图是记录心脏电活动的技术，通过心电图可以了解心脏的生理状态和心脏疾病。
心电图一般由12个导联组成，每个导联记录不同部位的心电信号。
心电信号是一种低频信号，通常在0.05-100Hz的频率范围内。
2.2 脑电图信号脑电图是记录脑电活动的技术，通过脑电图可以了解大脑的生理状态和疾病。
脑电信号是由大脑神经元在特定频率下的同步放电所产生的。
脑电信号一般在0.5-100Hz的频率范围内，其中α波（8-13Hz）和θ波（4-7Hz）是常见的脑电波。
2.3 肌电图信号肌电图是记录肌肉电活动的技术，通过肌电图可以了解肌肉的收缩状态。
肌电信号是由肌肉纤维在收缩时所产生的电信号。
肌电信号一般在0.5-500Hz的频率范围内，其中30-250Hz的高频信号可用于检测痉挛和震颤。
第三章生物医学信号处理的基本步骤生物医学信号处理的基本步骤包括预处理、特征提取和分类识别。
3.1 预处理预处理是指对原始信号进行滤波、去噪等处理，以消除噪声和干扰，提高信号的质量。
预处理的方法包括滑动平均、中值滤波、小波变换等。
3.2 特征提取特征提取是指从信号中提取用于分类的特征。
特征提取的目的是用一组数值代表信号的特征，以便于分类和识别。
常用的特征包括频率域特征、时域特征和时频域特征。
3.3 分类识别分类识别是指对信号进行分类和识别，以实现对生物医学信号的自动化检测和诊断。
分类方法包括支持向量机、神经网络等。
第四章生物医学信号处理的应用4.1 心电图信号处理心电图信号处理可用于心律失常的检测和诊断。
生物医学信号检测基础(1)PPT优秀
第一节 生物医学传感器简介
④光学量信号，如血氧饱和度等。 一、生物医学测量中的干扰
• （Introduction to Biomedical transducer） 生物医学信号大多是低频的微弱信号，在对这类信号进行各种处理、分析和记录时，首先必须把信号放大到所要求的幅度。 干扰可以是确定信号，也可以是噪声，包括单纯随机噪声(如均值为0的白噪声)。 可见，第二次积分的计数值正比于输入模拟电压。 逐次逼近比较型A/D转化的原理如图1-3所示。 A/D转换器每个量化级所实际对应的电压值和理论值之间会有误差，这种误差的最大值为绝对误差。 反之将数字信号转换为模拟信号的过程称为模/数转换（D/A）。 由于经历两次积分，转换速度低，一般用于测量变化缓慢的信号。 通常情况下，高精度的数据采集系统要用分辨率高的A/D转换器，但当系统误差已超过分辨率时提高分辨率就没有实际意义了。 由于经历两次积分，转换速度低，一般用于测量变化缓慢的信号。 它由电压比较器、逻辑控制器、n位逐次逼近寄存器和n位D/A转换器组成。 在将模拟信号进行数字化的A/D转换中，特别要注意必须遵循采样定理，即采样频率不能低于信号所含最高频率成分的两倍。 要求该子系统是线性时不变系统。 实际使用时，一般采样频率至少取信号所含最高频率成分的三至五倍，有时甚至十倍以上。
第一章 生物医学信号检测基础
(BiomedicalSignal Measurement Basis)
• 生物体本身既是很好的信号发生系统又是很好的信号处理
系统。生物体能感知现实世界，就是感知现实世界的各种 信号（刺激），并根据对信号的处理结果，自动作出各种 反应（响应）。要对生物医学信号进行处理，首先要能正 确地获得生物医学信号。本章首先简单介绍感知生物医学 信号的器件：传感器或换能器。因为生物医学信号十分微 弱，在进行各种后处理之前，还必须将生物医学信号放大 到一定的程度，所以本章第二节对生物医学模拟放大器进 行了简单的介绍。现代信号处理技术，基本上都以数字计 算机为工具，进行数字处理，所以在用计算机对生物医学 信号进行处理之前，还必须对测得的生物医学信号进行数 字化。按什么要求进行数字化，才能不失真地重现原始信 号，这就是本章第三节要介绍的关于生物医学信号数字化 方法的内容。这是本章的重点。如怎样确定采样频率，或 一个周期要采集多少个点，总共要采集多长（共多少点） 的数据，才能准确重现原始信号。然后，在本章第四节简 单介绍了生物医学信号获取与处理系统的基本组成。最后， 第五节简单介绍了捆扰生物医学信号处理的干扰和噪声两 个既有联系又有区别的概念。
生物医学信号的特点1
3
霍金教授的办公室（剑桥大学）
“我的书每增加一个公式，读者就减少一半” ——霍金教授
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4
生物医学信号 Biomedical
signal
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2
课时的分配
医学电子仪器教学大纲 教材的优点及存在的问题
医疗电子仪器设计出发 公式较多 理论性较强
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古代把脉
医疗电子仪器诊断
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9
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5
BME在百年诺贝尔 生理与医学奖中的份额
百年总计(1901-2000)
91（届次） 100%
Ⅰ属于BME范畴
16
Ⅱ与BME密切相关
13
Ⅲ不采用BME方法、技术、 39
设备与材料就不能完成的
Ⅳ与BME无关的
23
18 % 14 % 43 %
25%
美国的保罗-劳特布尔和英国的彼得-曼斯菲尔德共同获得了2003年 诺贝尔生理学或医学奖--核磁共振成像技术--三维图象
生物医学信号研究概况
生物医学信号研究概况来源：中国论文下载中心 [ 07-05-08 17:09:00 ] 作者：邢国泉，徐洪波编辑：studa20关键词：研究概况生物医学信号属于强噪声背景下的低频微弱信号，它是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号，从信号本身特征、检测方式到处理技术，都不同于一般的信号。
1 生物医学信号的特点生物医学信号由于受到人体诸多因素的影响，因而有着一般信号所没有的特点。
①信号弱，例如从母体腹部取到的胎儿心电信号10~50μV。
脑干听觉诱发响应信号小于1μV。
②噪声强，由于人体自身信号弱，加之人体又是一个复杂的整体，因此信号易受噪声的干扰。
如胎儿心电混有很强噪声，它一方面来自肌电、工频等干扰，另一方面，在胎儿心电中不可避免地含有母亲心电，母亲心电相对我们要提取的胎儿心电则变成了噪声。
③频率范围一般较低，除心音信号频谱成份稍高外，其他电生理信号频谱一般较低。
④随机性强，生物医学信号不但是随机的，而且是非平稳的。
正是因为生物医学信号的这些特点，使得生物医学信号处理成为当代信号处理技术最可发挥其威力的一个重要领域。
2 生物医学信号的分类生物信号如从电的性质来讲，可以分成电信号和非电信号，如心电、肌电、脑电等属于电信号；其它如体温、血压、呼吸、血流量、脉博、心音等属于非电信号，非电信号又可分为：①机械量，如振动（心音、脉搏、心冲击、Korotkov音等）、压力（血压、气血和消化道内压等）、力（心肌张力等）；②热学量，如体温；③光学量，如光透射性（光电脉波、血氧饱和度等）；④化学量，如血液的pH值、血气、呼吸气体等。
如从处理的维数来看，可以分成一维信号和二维信号，如体温、血压、呼吸、血流量、脉博、心音等属于一维信号；而脑电图、心电图、肌电图、X光片、超声图片、CT图片、核磁共振（MRI）图像等则属于二维信号。
3 生物医学信号的检测方法生物医学信号检测是对生物体中包含生命现象、状态、性质、变量和成份等信息的信号进行检测和量化的技术。
生物医学信号的特点及对放大器要求
第二节 常用滤波电路
根据生物医学信号特点的分析， 以及生物电信号进入放大器前还要混 入干扰的具体情况，一般在放大器等 处理装置前加有滤波器。
所谓滤波器就是一种使有用信号 顺利通过，而使无用信号被消除或衰 减的电子电路。在滤波电路中必须包 括与频率有关的元件如电容和电感。 生物医学仪器中的滤波电路，通常由 电容器和电阻器组合而成。
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•在某个适当的中间频率下， 两路输出电压幅度相等， 且位相相反，输出总电压 为零，起到了使这个中间 频率的信号被衰减的作用， 即有陷波作用。
生物医学信号的特点及对放大器要求
中间频率即陷波频率f0和Q值，经理论 证明分别上负载 后，Q值一般比输出端开路时要低。另外， 由于电阻和电容总有些误差，各个电阻和 电容不能严格保持图中标示的比值(或等值)， 在中间频率处的传输系数将不等于零。因 而品质因数也低于理论值。
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生物医学信号的特点及对放大器要求
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生物医学信号的特点及对放大器要求
一. 生物电信号的特点及其放大器
生物电信号的频带主要在低频和超低 频范围内，各种生物电中包含了频率很低的成
分。在第二章中介绍的阻容耦合多级放大器很 难通过这种频率的信号，所以本章将介绍适应 这种频率特点的直流放大器。
生物医学信号的特点及 对放大器要求
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2020/11/26
生物医学信号的特点及对放大器要求
主要内容
• 第一节 生物医学信号的特点及频 谱
• 第二节 常用滤波电路 • 第三节 负反馈放大器 • 第四节 直流放大器 • 第五节 功率放大器
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生物医学信号的特点及对放大器要求
第一节 生物医学信号的特点及频谱
《生物医学测量与仪器》课程第一章(new)
中国医疗器械产业状况 ——分布状况
百 分 比
70 60 50 40 30 20 10 0 有源 无源
设备类 型与数 量分布
珠三角洲 长三角洲 京津环海 其它
有源——电气设备，如监护、超声、影像…… 无源——手术器械、一次性注射器、骨科植入、病床、卫 生敷料……
Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG
1、疾病的预防、诊断、治疗、监护或缓解 2、损伤或残疾的诊断、治疗、监护、缓解或补偿 3、解剖或生理过程的研究、替代或调节 4、妊娠监控
Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG
医学仪器用于人体体表及体内的 作用，而不是用药理学、免疫学或者 代谢的手段获得的。但可能有这些手 代谢的手段 段参与并起一定辅助作用。这是对医 学仪器较为严格的定义。简单说来， 医学仪器是以医学临床诊治和医学研 究为目的的仪器。
Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG
生物医学测量与仪器
生命学院医电系 主讲教师:李天钢
Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG
第一章 生物医学测量与仪器总论
本章提要：
1.关键词解释和医学仪器定义 2.医学仪器发展简史 3.医学仪器的分类 4.医学仪器性能概要 5.生物医学测量综述 6.医学仪器的设计原则和开发过程 7.生物医学测量中的噪声与干扰 8.生物医学测量的安全性要求
Biomedical Measurement and Instrumentation - LTG
核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)是一种 谱分析方法，早在1946年就由F.Bloch提出，但直到1973 年，才由uterbur等研制出临床使用的磁共振成像
生物医学信号的检测与分析方法基础_-_用于合并
生物医学信号的检测与分析方法基础第一节生物医学信号一、概述人们已经发现，所有的生命体从细胞组织到器官都可成为生物信号源。
这些生物信号可被用于临床诊断、病人监护和生物医学研究。
因此，如何有效地进行生物医学信号的探测与研究，这对于人类研究生命现象及其医学科学具有十分重要的意义。
活动着的生命体不断地发出大量信号，从信号检测的角度上讲，这些信号往往湮没在其他信号和噪声之中。
而且，由于生命机理的复杂性，生物系统各种生物信号之间存在着相互联系和相互制约的复杂关系。
生物信号处理的主要目的是希望从噪声背景中过滤出有意义的信号，并从繁多的数据流中还原出一定的相关参数。
这些参数必须对医疗决策有所帮助。
例如，解决医学问题或加深对基本生理过程的认识等。
这就是通常所说的从数据得到信息的过程。
因此，生物信号处理的主要目的是从信号中得到有用信息。
一般的讲，生物信号处理至少包括如下四个步骤如图1-1：①观察或测量，即信号获取；②信号转换；③计算提取具有医学诊断价值的特征参数；④信号解释或信号分类。
图1-1 生物信号处理的四个步骤在信号的获取过程中，利用生物传感器获取电信号并通过计算机进行处理。
在这一过程中，化学信号和物理信号可转化为电信号，如果本身是电信号则可直接通过电极获取。
在此阶段中，尽可能获得高的信噪比信号极为重要。
一旦信号被转换成电信号形式，就可数字化以便计算机进行处理。
对信号进行重建(转换)以便在第三步中进行信号参数的具体特征分析。
第二阶段也称为信号预处理。
所获得的原始信号中包含着大量特征分析中所不需要的信号，称为信息冗余。
例如，利用心电图（ECG）诊断心脏左支传导阻滞时，内科医生只需要I-III导联即可，而通常ECG记录更多的导联。
但在诊断某些类型的心律不齐时，则可能需要记录连续数小时的心电图（如连续心电图监护)。
一些冗余的噪声通常被滤除，通常称为滤波。
总之，在预处理或信号转换阶段中，工作的主要目的在于消减干扰，去除无用信号以获得最具诊断价值的特征参数。
生物医学信号的检测与分析方法基础_-_用于合并
生物医学信号的检测与分析方法基础第一节生物医学信号一、概述人们已经发现，所有的生命体从细胞组织到器官都可成为生物信号源。
这些生物信号可被用于临床诊断、病人监护和生物医学研究。
因此，如何有效地进行生物医学信号的探测与研究，这对于人类研究生命现象及其医学科学具有十分重要的意义。
活动着的生命体不断地发出大量信号，从信号检测的角度上讲，这些信号往往湮没在其他信号和噪声之中。
而且，由于生命机理的复杂性，生物系统各种生物信号之间存在着相互联系和相互制约的复杂关系。
生物信号处理的主要目的是希望从噪声背景中过滤出有意义的信号，并从繁多的数据流中还原出一定的相关参数。
这些参数必须对医疗决策有所帮助。
例如，解决医学问题或加深对基本生理过程的认识等。
这就是通常所说的从数据得到信息的过程。
因此，生物信号处理的主要目的是从信号中得到有用信息。
一般的讲，生物信号处理至少包括如下四个步骤如图1-1：①观察或测量，即信号获取；②信号转换；③计算提取具有医学诊断价值的特征参数；④信号解释或信号分类。
图1-1 生物信号处理的四个步骤在信号的获取过程中，利用生物传感器获取电信号并通过计算机进行处理。
在这一过程中，化学信号和物理信号可转化为电信号，如果本身是电信号则可直接通过电极获取。
在此阶段中，尽可能获得高的信噪比信号极为重要。
一旦信号被转换成电信号形式，就可数字化以便计算机进行处理。
对信号进行重建(转换)以便在第三步中进行信号参数的具体特征分析。
第二阶段也称为信号预处理。
所获得的原始信号中包含着大量特征分析中所不需要的信号，称为信息冗余。
例如，利用心电图（ECG）诊断心脏左支传导阻滞时，内科医生只需要I-III导联即可，而通常ECG记录更多的导联。
但在诊断某些类型的心律不齐时，则可能需要记录连续数小时的心电图（如连续心电图监护)。
一些冗余的噪声通常被滤除，通常称为滤波。
总之，在预处理或信号转换阶段中，工作的主要目的在于消减干扰，去除无用信号以获得最具诊断价值的特征参数。
11生物医学测量基本特点
• 物理模型：是一种简化的，类似实际生 物系统的某些突出特征而设想的一种物 理系统（类比）。
• 基本概念，人体测量是以生理学为基础 的电子工程。
• 测量目的是探索人体机制，科学研究； 疾病的诊断治疗。为临床服务，为医生 和患者服务。
• 例如肌肉的类比模型：用一个弹簧和一 个阻尼器类比一束肌肉，其中弹簧类比 肌肉的弹性特征，而阻尼器类比肌肉的 摩擦现象。肌肉受外力f(t)作用,被拉伸， 位移量为y， K为弹性系数， D为阻尼器 系数。得到力学模型如图1(a)，数学表 达式：
• 生命现象最基本的特征，包括新陈 代谢和兴奋性
• 引起生物体出现反应的各种环境变 化称为刺激，受到刺激后产生兴奋 的能力称为兴奋性。
• 感受细胞将所受刺激转变为生物电 信号，
• 生物电信号将信息传送到中枢神经 系统，
• 经过神经系统处理，仍然以生物电 的形式将信息传送到机体各部分的 效应细胞（如肌肉、腺体），激起 它们所特有的功能活力
• 汗腺分泌降低角质层电阻。
• 人体每一肢体内的电阻约为200～ 500Ω,躯干内的电阻约为25～100Ω。 肥胖病人脂肪层增厚,电阻稍多。
• 一般以两肢体电阻为500Ω作为电击时 估算流过电流的标准。
• 1.6 生物医学测量与模型 • 系统模型及其分类： • 分为三类，即：物理模型，数学模型和
• 1.2 通过人体的低频电流对人体的三个 作用是（ ）,（ ）,（ ）。
• 1.3 何为宏电击？何为微电击？微电击 的危害如何。
思考
• 1.举例说明为什么生物医学测量需要 模型？
• 2.生物医学测量仪器的三个主要部分 是什么？
感谢观赏
• 包括： 1 电流的生理效应 2 宏电击与微电击 3 人体的阻抗及自然保护机理
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(三)安全性限制
为了用电子仪器获取人体信息或施加于人体某种 物理作用，必须把仪器与人体紧密地连接在一起。
例如，把生物换能器贴紧到躯体上。
再如，进行心脏导管检查时，要在一定时间内
把仪器放入人体，甚至长期放置在人体体内(如植入
型心脏起搏器)，以替代人体的器官，维持生命，这
是其他仪器测量领域中所没有的。
表1-1可以对人体医学参数的测量范围有 个初步概念，为生物医学仪器的设计提供 依据。和工 程上的大多数物理参数相比，
医学生理参数的强度都很微弱，如电压大 多在微伏级， 压力也很小，频率范围都 在音频段(20Hz-20000Hz) ，大多数生理 信号是在甚低频段，甚至是直流。
(二)强统、呼吸
可见，人体测量的安全性是最终的测量限制性条件。
人体测量，尤其是包含几种参数测量的复杂系统的 安全，是—个复杂的、有待深入研究的课题。
(1)测量中施加于人体的各种能量
为了测量和收集生物体信息，诊断、治疗疾 病， 常利用各种能量施加于人体组织，然后测量人体组 织对其的反应。如通过人体的电流、放射性射线、 超声波、高频 能量、加速粒子等。人体在测量中 所承受的力、加速度和振动，以及声、光、放射性 射 线的作用，是有一定限度的。不仅取决于生物 组织本身的物理、化学性质，而且受到由这些作用 而产生的生理学、心理学变化的限制。各种能量对 人体的作用不同，应对能量的种类、施加部位、强 度、作用时间以及诸如频率、波形等各种参数作认 真仔细的研究， 给出明确的规定。
生物医学工程领域内的测量，是以电子技术为基础、 把人体的各种信号转换成电信号进行测量，然后把测量结 果作为信息，应用信号处理的方法，根据不同目的进行适 当的处理。从测量技术上来说，它属于强噪声背景下的低 频微弱信号测量，被测信号是由复杂的生命体发出的不稳 定的自然信号。从信号本身到拾取方式，都不同于工业工 程上的电子测量，而有它的特殊性。
引起生物体出现反应的各种环境变化称为刺激，
受到刺激后产生兴奋的能力称为兴奋性。
外界环境的变化，刺激了相应的感受细胞，产生生物电信号，
将环境变化的信息送到中枢神经系统，经过处理以后，仍以生物
电信号的形式将信息传送到机体各部分的效应细胞(如肌肉、腺
体)，使它们迅速产生生物电变化，并激起它们所特有的功能活
例如超声波可给予生物体加热、振荡、空化、
氧化、还原、调节渗透压等物理和化学作用。大 量使用的超声波断层诊断装置和多普勒装置，其 输出强度应小于10mw／cm2左右，一般超声波能 量对生物体给以影响的最小值，大致定为100mw ／cm2。按这个限度，用于生物体测量的超声装 置是安全的。但是对于胎儿、脑、眼球等，即使 用低能量也容易受到影响。关于超声波的安全问 题，胚胎和胎儿受超声波的影响和安全阈值是现 在仍然受到重视的问题。
第一章 生物医学信号测量的特殊性
学习以人体为研究对象的电子学方法时，很重要的一 点是要弄清楚它与工程中测量的区别。人体是工程中任何系 统都不能相比拟的极为复杂的系统，至今尚未被人类完全认 识。因此，人体的测量是自然科学领域中难度最大的测量。
第一节 人体测量的特点
人体测量是以医学、生理学为基础的，从测量的角度， 对人体系统的特征进行一般描述。生物医学测量的生理参 数，有心电、脑电、肌电等各种生物电的电量参数，还有 体温、血压、呼吸、血流量、脉搏、心音等非电量参数， 这些非电量参数的测量实质上就是温度、压力、流量、频 率、力、位移等非电量物理参数的测量。
人体测量系统通常包括三个基本环节： 传感环节、信息处理环节、显示记录环节
控制与反馈
被
测 对
传感器
象
信息 处理
电
源
显示与 记录
输出
1.1.2 限制性测量条件
(一)生理参数的范围
表1.1列出了人体测量中一般的参数范围， 各文献报导的参数值范围不尽一致，因为人 体生理参数本身就是具有显著的离散性，测 量目的也不相同，或者被测量的人体系统处 在某种特定的状态，某一生理参数值范围也 可能有很大的变化。
第一节 人体测量的特点
生物医学测量与普通物理参数测量相比，虽然都
可以归结为电量和非电量的测量，但是被测量信号的 特征和被测量的生命系统，与工程上的物的测量具有 本质的不同。
1.1.1 人体测量系统的组成
1、生命现象的基本特征
区别于工程上的任何系统，人体系统是有生命系
统。由于生物分子构成的生物体，在一定的环境中才
的或电的信号和其它种类信号等不同形式的 信号进行信息传递。由控制部分发出信息来 改变受控部分的状态，受控部分不断有信息 反馈到控制部分，随时纠正和调整控制部分 对受控部分的影响，以达到精确的调节。人 体的躯体运动与内环境稳态，都依靠反馈信 息对控制信息的纠正和调整作用而达到调节。
6、人体测量系统的组成
探测的信号是人体对外源信号的响应（反射、吸收、散 射）
（2）主动信号（内源性信号）
探测的信号是人体组织或器官产生的信号（心电、心音、 血压等）
（3）感生信号或外源诱发的内源信号
4、人体测量方式
被测系统，无论是整个人体，还是某种器官或 者组织细胞，在测量过程中部 应保持其生命活动的 正常状态。如，必须考虑到由于测量使人体感到痛 苦，因而发生生 理上的反射；长时间的测量对人体 的节律、内环境稳定性、适应性和新陈代谢的影响 等；在施加麻醉的状态下测量，则麻醉深度会大大 改变生理机能的状态。测量方法的设计需精细考虑。 显而易见，遥测、遥控技术及体表无损测量是适宜 的人体测量方式。
流过人体的电流，使感受器或神经细胞兴奋，把 刺激传到大脑。如果直接电刺激有关运动的神经或 细胞，可出现和意识无关的肌肉收缩。在考虑人体 的电安全性时，心脏的安全具有最重要的意义。
心脏按一定的节律收缩与舒张，使血液在全身循 环。心肌兴奋从窦房结开始，使相邻的细胞依次兴 奋，把兴奋传递下去，以此和谐地保持两个心房和 两个心室的收缩。假如有电流流过心肌，就会破坏 这种同步的收缩作用，心肌细胞将随意收缩，这样 血液便射不出去，这种状态称为颤动。当有器件放 入或者靠近心脏时，应特别警惕。
有生命现象。环境破坏，生命现象即结束。生命现象
最基本的特征，包括新陈代谢、兴奋性和生殖能力,这
是生物体所共有的生命现象。
第一节 人体测量的特点
生物体总是在不断地重新建造自身的特殊结构，
同时又不断地扬弃自身已衰老的结构，不断地以新合
成的生物分子代替旧的，这个过程称为新陈代谢，停
止新陈代谢，生命即结束。
通过人体的低频电流(1kHz以下)三个作用： 产生焦耳热；刺激神经、肌肉等细胞；使离子、 大分子等粒子振动、运动、取向。
当电流达到1mA／cm2以上时，神经肌肉感 觉器官的细胞出现兴奋现象。如果在重要器官上 形成的局部电流密度大到一定程度，则使器官功 能丧失。当从体外流入电流时，电流在体内扩散， 考虑人体相对于电极是很大的，而且人体具有均 匀导电率，则电流密度急剧减小，受到刺激的主 要是距电极很近的神经与肌肉细胞。
生物磁
心磁 脑磁 肺磁等
生物光
生物声
生理信息
听觉 视觉 触觉 味觉 嗅觉 痛觉 心理信息
生物信息的存在性及研究目标
存在性
有生命，就必然有生物信息
研究目标
认识自然，揭示生命的奥秘 改造自然，为人类健康生存服务
3、按人体信号的产生分类
（1）被动信号（外源性信号）
和肌体的运动也无时不成为测量系统的机械性的外
部干扰。
在各生理系统之间的反馈环路和内部关系还都
未知的情况，要控制被测量的生理参数，或抵消别 的系统的影响是很难的。与工程系统不同，人体在 测量过程中不能随意停止运转，也不能暂时拆除某 些部分，所以某些器官或组织的参数难以直接测量 出来。另外，人体个体的差异相当大，每一个体的 外部形态不同，它们的内部组织也有许多差别，参 数值的分布范围很广，而且多数参数是随时间变化 的，许多医学测量即使条件一样，正常值的变化也 很大。总之，人体测量同时处理多方面复杂因素的 影响，精密设计测量方案，进行繁复的数据处理。
再如，低频电流对人体的作用呈现出一定 的阈值，在阈值以下，对人体组织完全没有影 响。而放射性射线则不然，它对人体的作用具 有累积效应，并不呈现出一个确定的阈值。
能量对于人体组织的作用，与生物体的物理 性质密切相关，如生物体的电特性、机械性质、 对光和热等能量的作用等，随着对生物体物理 性质研究的进展，对能量与人体 组织作用的认 识也将不断深化和完善。
力。
生命体的寿命有限，通过生殖或自我复制来延续种 系，故生殖为生命的基本特征之一。
2、 生物信息的分类
化学信息
血液 代谢物 呼吸气体 其它体液等
以往通过化验来检测 现在很多实现仪器自动分析
物理信息
生物电
心电（electrocardiogram） 脑电（electroencephalogram） 肌电（electromyogram） 皮肤电等
(2)测量的精确度、可靠性
它直接关系到诊断、治疗的正确与否，包 括是否容易发生误操作等。例如，心电图是根 据波形诊断疾病的，因此波形的失真是一个严 重问题。测量精度不够或由于可靠性差而产生 过大的误差，在诊疗上将造成很大的危险，这 是不言而喻的。在生命由设备维持的情况下， 若设备出现故障，如心脏手术中人工心脏停止 工作，心脏起搏器没有刺激脉冲输出等，可造 成致命的事故。对于人体测量，尤其作为诊疗 设备，精度和可靠性的设计，与一般工业设备 系统的设计相比，无疑具有更加重要的意义。
生物医学电子学
Biomedical Electronics
第一章 生物医学信号测量的特殊性
第一节 人体测量的特点 第二节 生物电信号的产生及拾取 第三节 生物磁场
第一章 生物医学信号测量的特殊性
用电子学方法对人体结构、机能的各种探测称为人体的 电子测量。目的是为了获得与医疗、保健有关的诊断根据， 并从生理学方面进行结构和功能的分析。