刍议信息技术在生物医学领域的应用

摘 要信息化技术快速发展，已经在电子领域、互联网领域、交通运输领域等加以应用，本文介绍的是信息化技术在生物医学领域的应用。分别从医学信号的特点、医学信号的检测处理方法、信号及其描述、信号处理的一般方法四方方面给予介绍。信息化技术的广泛应用，也在推动着医学领域的发展。

【关键词】信息化技术 医学 信号处理

近年来，随着信息技术的快速发展，信息技术被广泛的用于各个领域，其中包括生物医学领域。通过对人体信号的分析和处理，可以更加科学的分析人体健康状态情况，在医学领域开辟新天地。

1 生物医学信号的特点

人活着，体内就会产生各种各样的生理变化，以维持生命的正常运行。由于人体是存在许多正负离子的，所以在生理变化过程中，产生许多电信号。人体电信号是最便于医疗器材检查、记录、分析和提取的信号，它有如下特点：

1.1 强度弱

人体内部发生生理变化，产生了电信号，但是这个电信号是非常的微弱的，它只能达到微伏级别，最大的人体电信号也就只能达到5毫伏左右，所以在检测人体电信号的时候，必须借助信号放大设备。

1.2 干扰强

人体是一个综合体，身体的各个部分都在工作，在提取某一处电信号的同时，其他部分的电信号会产生干扰作用。比如在做胎检的时候，要提取胎儿的心跳声，但通常情况下，会被母体的心跳声所覆盖，这个提取信号增加了难度。必须一定的去噪技术进行处理。

1.3 随机性强

人体电信号不想数学中所学的函数那么有规律性，它是一个随机的电信号，哪怕人体在拍一下手，下一秒人体内的电信号就会出现不同于上一秒的生理变化过程，从而导致了电信号具有非常强的随机性。要想分析出它的规律性，就必须收集大量的电信号，借助信号分析设备，进行科学的计算，发现其中的规律。

2 生物医学信号的检测处理方法概述

2.1 信号的检测方法

当电信号经过放大、去噪被信息分析设备取得之后，它还是一种随机的模拟信号，这个时候不便于观察，需要通过数模转换器进行采样，转化成数字信号，输入计算机分析系统，对数字信号进行全面详细的分析，流程图如下：

2.2 信号的处理方法

人体内的电信号存在随机性强、干扰性强的特点，所以就必须利用不同的数字信号处理技术对它进行分析。针对不同类别的电信号，采取不同的信息处理办法，也将使得分析结果更加的准确，利于医护人员对样本的分析和给出指导意见。

2.3 数字信号处理的特点

数字信息处理技术主要是通过计算机算法进行数值计算，与传统的模拟信号处理相比，具有如下特点：算法灵活、运算精确 、抗干扰性强、速度快 。此外，数字系统还具有设备尺寸小，造价低，便于大规模集成，便于实现多维信号处理等突出优点。

3 信号及其描述

（1）在信号处理领域，信号被定义为一个随时间变化的物理量，例如心电监护仪描记的病人的心电、呼吸等信号。信号一般可以表示为一个数学函数式，以x（t）表示，自变量t为时间，x（t）表示信号随时间t的变化情况。如正弦波信号：y=Asin（ωx+φ）

（2）在信号处理领域，我们把系统定义为物理器件的集合，它在受到输入信号的激励时，会产生输出信号。输入信号又称为激励，输出信号又称为响应。对数字信号处理，系统可以抽象成一种变换，或一种运算，将输入序列x（n）变换成输出序列y（n）。

（3）采样是完成由连续时间信号转换为离散时间信号的工具，采样一般由A/D转换器完成。A/D转换器就如同一个电子开关，如果设定采样频率F，则开关每隔T=1/F秒短暂闭合一次，将连续信号接通，得到一个离散点的采样值。

4 信号处理的一般方法

4.1 相干平均算法

相干平均（Coherent Average）主要应用于能多次重复出现的信号的提取。如果待检测的医学信号与噪声重叠在一起，信号如果可以重复出现，而噪声是随机信号，可用叠加法提高信噪比，从而提取有用的信号。

4.2 频域分析技术

对于信号x（t）或x（n），我们可以在时域直接对其进行分析，如滤波、求相关函数、相干平均、特征提取等，然而，对信号特征的深入研究，往往转换到频域进行分析，有助于加深对信号特征的认识。频域分析的一个典型应用即是对信号进行傅立叶变换，研究信号所包含的各种频率成分。

4.3 信号的滤波

在采集所需人体电信号的同时，人体各处正在运行的身体机能也会产生其他的干扰信号，这个时候为了准确提取电信号，就必须抑制干扰型号，使用滤波器进行滤波。在是在处理数字信号的过程中常用的一种除干扰的使用方法，在医学领域也可以这样应用。

4.4 参数模型

参数模型技术是近年来得到迅速发展的新技术，受到人们的普遍关注。在对随机过程的研究中，由于我们不能得到一个随机过程的完整描述，只能得到它们有限次的有限长的观察值，因此我们希望能用一个数学模型来模拟我们要研究的随机过程，使该模型的输出等于或近似该过程。

信息化技术在生物医学领域的应用，是科学技术的进步。信息化技术的应用将使得医学检查和医学观察变得更加方便和准确，推动了医学向前发展。

参考文献

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[2]何子述.现代数字信号处理及其应用[M].北京：清华大学出版社，2009.05.

[3]张贤达.现代信号处理（第二版）[M].北京：清华大学出版社，2004.11.