Transcript 循环系统实验中常用指标的记录和分析

医学信号处理的原理和方法
曹银祥
Dept. of Physiology & Pathophysiology
Shanghai Medical College
Fudan University
第十二讲
生理学实验实例
（1）骨骼肌力学分析
（2）神经放电处理
（3）HRV和BRS分析
（1）骨骼肌力学分析
肌肉的分类
根据形态学特点，可将肌肉分为横纹肌（striated
muscle）和平滑肌（smooth muscle）。
根据神经支配，可将肌肉分为躯体神经支配的随
意肌（voluntary muscle）和自主神经支配的非随意肌
（involuntary muscle）。
根据肌肉的功能特性，又可将肌肉分为骨骼肌
（skeletal muscle）、心肌（cardiac muscle）和平滑肌
（smooth muscle）。
横纹肌的收缩机制
滑行学说 (sliding theory): 肌肉收缩时，在肌细胞
内并无肌丝或它们所含的分子结构的缩
短，而只是在每一个肌小节内发生了细
肌丝向粗肌丝之间的滑行。
粗肌丝
肌球蛋白
ADP+Pi
M线
ATP
I C
T
肌动蛋白
原肌球蛋白
Ca2+
肌钙蛋白
细肌丝
肌张力测定装置
等长收缩图示
等长收缩实验记录
肌肉初长与主动张力的关系
长度-张力曲线
总张力：
具有不同前负荷
的条件下收缩时
的张力曲线。曲
线的每一点代表
被动张力和收缩
时新产生的张力
之和。
4
3
主动张力：
2
肌肉在不同前
负荷时收缩所
产生的张力
1
0
1
被动张力：肌肉安静
时具有的
弹性。
2
肌肉初长（后负荷不变，为无穷大）
等张收缩图示
张力—速度曲线 Force velocity relation curve
Vmax
肌肉缩短速度
P0（最大收缩张力）
负荷（张力）
负荷与肌肉作功的关系
肌张力分析指标
肌电与肌力的关系
当肌肉以不同的负荷进行收缩时，
其肌电信号的积分值(IEMG)同肌力成
正比关系，即肌肉产生的张力越大
IEMG越大。
在匀速屈肘运动中肌张力与IEMG的关系
A 向心收缩
B 离心收缩
（2）神经放电处理






神经放电积分
脉冲分类检测
直方图
脉冲叠加
脉冲的信息编码
直方图相关
脉冲分类检测
根据幅度
 根据波宽
 根据斜率
 根据相邻脉冲间隔

根据幅度检测脉冲
直方图

序列密度直方图

非序列密度直方图
如以脉冲间隔作频数分布图
触发叠加直方图
诱发放电
 与某一信号同步的放电

放电原始信号
叠加后的血压和脉冲直方图
信息编码



神经的传入、传出信息蕴藏于神经
动作电位发放频率与发放模式之中。
大脑记忆的编码单元与大脑密码的
解读方法。
信息编码包括质量编码、强度编码、
空间时间编码等。
脉冲信息编码举例
（3）HRV和BRS分析









常用分析方法
(1）时域分析
(a) 最长RRI和最短RRI的差值。 (b) RRI的方差和标准
差(TV,SD)。正常人24小时SD通常>50ms。(c) SD的变
异系数 (coefficient of variation,CV) 。(d) R-R间期跳跃
指数(相邻RRI的差值。(e) HRV指数(某一时间内RRI
总数目/占比例最大的RRI的数目。正常人通常>25)。
(2) 频域分析
(3) 非线性动力学分析
复杂度
分维数（非整维数）
近似熵分析
动态分析
心率和血压调节示意图
RRI和SBP检测
三种频率成分
散点图与直方图
复杂度、分维数和小波变换
BRS算法
分析结果