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1、生物医学工程研究2008,27(3):188~192JournalofBiomedicalEngineeringResearch一种呼吸信号的检测方法肖敏,蔡光卉,张榆锋,郑帆,杨维娜(云南大学信息学院,昆明650091)摘要:探讨呼吸波形的检测方法,针对现有方法的不足,提出了从肌电提取呼吸信号的检测方法肌电频谱法。该方法首先利用FastICA算法消除胸部肌电信号中的心电信号成分,再对处理后的信号进行短时傅立叶变换,提取平均平移曲线得到呼吸波形。通过仿真及对实际信号的处理,表明该方法简单有效
2、,可以准确地从肌电信号中提取呼吸信号。关键词:呼吸信号;检测方法;频谱分析;呼吸波形;快速不动点算法中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:16726278(2008)03018805ANewMethodfortheDetectionoftheRespiratorySignalXIAOMin,CAIGuanghui,ZHANGYufeng,ZHENGFan,YANGWeina(InformationSchool,YunnanUniversity,Kunming650091,China)Abstract:Weproposedameth
3、odtodetecttherespiratorywaveform(EMGspectrummethod)inelectromyogram(EMG).Thismethodusedafastindependentcomponentanalysis(FastICA)algorithmtoremovetheinterferenceofelectrocardiogram(ECG)fromsurfaceelectromyogram(sEMG)recordings.EMGwasobtainedthroughShortTimeFourierTransform(STFT
4、).Thespectrumanalysiscurvewascomputedaccordingtomeanfrequencyofeachspectrum,thentherespiratorysignalwaveformwasgained.TheexperimentalresultsshowthatthismethodissimpleandeffectiveforextractionofrespiratorywaveformfromEMGaccurately.Keywords:Respiratorysignal;Detectionmethod;Spect
5、rumanalysis;Respiratorywaveform;FastICA种形变以测定呼吸频率的方法。压力传感器一般成1引言年人需安置在呼吸道上,小儿需将传感器用带子捆呼吸是人体重要的生理过程,对人体呼吸的监于腹部,给受试者带来不适感,并且束缚压力对呼吸护检测也是现代医学监护技术的一个重要组成部的影响会带入测量结果,造成误差。温度传感器法分。患者不论是呼吸系统本身的病变,或是其他重根据气体通过鼻腔与外界气体进行交换时,会要脏器的病变,发展到一定程度都会影响呼吸中枢。引起鼻腔内温度的变化,某些材料或元件的物理特多脏器系统功能衰竭,往往累及呼吸功
6、能的衰竭,呼性与温度有关这一性质,将温度的变化转化为电量吸功能的衰竭又导致其他脏器功能的衰竭,互为因的变化,从而测得呼吸变化。温度传感器法同样具果。因此,做好呼吸功能检测对疾病的治疗至关重有压力传感器法给受试者带来不适的缺点,另外当要。鼻腔处于阻塞等异常状态时,此法不宜于检测到信目前,在呼吸监测中对呼吸信号的提取方法主号。阻抗法根据呼吸随胸壁肌肉张弛,胸廓交要有:压力传感器法、温度传感器法和阻抗法。压力替形变,机体组织的电阻抗也将产生交替的变化原传感器法根据呼气和吸气的周期性变换使呼吸管理,在测量电极两端加一个交变的高频电信号,并检[1]道以及胸腹部
7、产生周期性形变的现象,设法感受这测其变化、提取呼吸信号。阻抗法须将该高频电通信作者Email:ghcai@ynu.edu.cn第3期肖敏,等:一种呼吸信号的检测方法189流通过测量电极直接加到受试者的胸壁,安全控制过时域上的加窗来获得,同时得到时、频两域的分析和激励源的选择限制了其应用。结果。在提取频率时,我们选用STFT对分离后的肌本研究通过对肌电信息的分析获取呼吸波形:电信号进行处理,得到信号的时频分布。同时提取先提取胸部的肌电信号,消除其中的心电成份,再对平均
8、平移曲线得到呼吸波形。为了验证该方法,我处理后的信号进行短时傅立叶变换,得到信号的时们首先利用肌电信号和呼吸
