Читать онлайн «Методы анализа биосигналов»

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н. Э. БАУМАНА А. А. Морозов МЕТОДЫ АНАЛИЗА БИОСИГНАЛОВ Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н. Э. Баумана в качестве учебного пособия Москва Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана 2006 УДК 577. 3(075. 8) ББК 28. 071 М80 Рецензенты: Д. И. Невский, И. Н. Спиридонов Морозов А. А. М80 Методы анализа биосигналов: Учеб. пособие. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. – 232 с. : ил. ISBN 5-7038-2857-0 Изложены теоретические основы и практические рекоменда- ции реализации спектральных преобразований применительно к об- работке биомедицинских сигналов. Особое внимание уделено сигна- лам, получаемым при помощи неинвазивных диагностических мето- дик, и их характеристикам. Показаны особенности преобразований биомедицинских сигналов на конечных интервалах. Рассмотрены эффективные методы вычисления дискретных спектров и корреля- ционных функций сигналов по их выборочным значениям, даны по- яснения и рекомендации по использованию процедур. Для студентов IV курса, изучающих дисциплину «Методы об- работки биомедицинских сигналов». Ил. 87. Табл. 3. Библиогр. 63 назв. УДК 577. 3(075. 8) ББК 28. 071 ISBN 5-7038-2857-0  МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006  ВВЕДЕНИЕ Cовременный этап развития медицинского приборостроения характеризуется возрастающим интересом к бесконтактным мето- дам воздействия и к неинвазивным технологиям диагностики со- стояния биологических объектов. Непрерывно совершенствуются технические средства медицинского назначения и методы диагно- стики и лечения. Усложняются алгоритмы функционирования ап- паратных средств, которые все чаще приобретают интеллектуаль- ные свойства. Широко распространена и продолжает развиваться компьютер- ная обработка биомедицинской информации. Во многом изменились подходы к проектированию новой медицинской техники благодаря расширению состава БИС, появлению доступных однокристальных микроконтроллеров (PIC-процессоры фирмы Microchip, AVR- микроконтроллеры фирмы Atmel), микроэлектронных устройств с программируемой структурой (программируемые логические мат- рицы – ПЛМ, или PLD, фирм Altera, Xilinix), цифровых процессоров обработки сигналов (Digital Signal Processor, например перспектив- ные и популярные в настоящее время DSP-процессоры фирмы Ana- log Devices серии ADSP21xx/xxx и серии TMSxxx фирмы Texas In- struments). Современная микроэлектронная база позволяет во многом пе- ремещать акцент с аппаратной реализации требуемых функций на программную, и именно этапы разработки методов, алгоритмов и программ сегодня в основном определяют сроки, трудоемкость и функциональные возможности разработки медицинских приборов. При решении медико-технических задач оказываются необхо- димыми современные методы сбора, обработки и преобразования сигналов, в том числе аналого-цифровое и цифроаналоговое пре- образования, обработка цифровых и дискретных сигналов, методы на основе дискретного преобразования Фурье, цифрового спек- трального анализа, цифровой фильтрации, идентификации и моде- лирования систем. 3  В специфических областях проектирования медицинской техни- ки, таких, как гальваническая развязка цепей пациента, многока- нальный мониторинг, организация межприборных интерфейсов, находят применение БИС аналого-цифровых преобразователей (перспективную продукцию представляют фирма Maxim, фирма Burr-Brown, которая в настоящее время является частью фирмы Texas Instruments, и фирма Analog Devices) и однокристальные мик- роЭВМ, из которых наиболее перспективны и удобны RISC- микроконтроллеры (Reduced Instruction Set Controller) фирмы Microchip серий PIC16/17/18, сравнительно новые и перспективные на российском рынке AVR-микроконтроллеры фирмы Atmel (flash AT90S1200, AT90S2313, AT90S8535, ATMega и др. ) и 16-разрядные микроконтроллеры серии MSP430 фирмы Texas Instruments, являю- щиеся лидерами микропотребления при высокой производительно- сти и развитой периферии.