体表呼吸肌肌电信号采集和分析VIP免费

图1膈肌EMG信号获取实验系统收稿日期：1999-05-21作者简介：翁剑枫，工学硕士，讲师。龙胜春，工学硕士，讲师。文章编号：1000-6974（2001）04-0200-04体表呼吸肌肌电信号采集和分析翁剑枫1，龙胜春21.中国计量学院机电学院（浙江，杭州，310034）2.浙江大学（浙江，杭州，310013）提要介绍对婴儿呼吸肌（膈肌）的表面肌电信号的采集与分析，利用ECG表面电极获取混有ECG信号的婴儿呼吸肌肌电信号，通过信号处理技术，滤掉ECG的QRS波、以及P、T波的干扰，检测出呼吸肌的EMG信号，进而获得婴儿呼吸功能发展的准确的判断。临床实验显示，用呼吸肌的体表EMG信号监测呼吸的方法是可行的，而且比现有的常规方法更具实时、直接，该系统可望作为人体肺功能发展的新型监测方法。关键词肌电信号，心电信号，呼吸肌（膈肌），呼吸功能中图分类号：R318.6文献标识码：APickingupandAnalysisoftheSurfaceMyoelectricSignalsofRespiratoryMusculeWENGJian-feng1，LONGSheng-chun21.TheMetrologyInstituteofChina2.ZhejiangUnivisityAbstractInthispaper，weintroducethetechniqueusedtoobtainthesurfacediaphragmaticEMGandmonitorrespiratoryactivity.ThesignalsarepickedupfromtheECGelectrodes.ByusinganECGmaskingsystembasedonadigitalprocessor，thedominanteffectoftheECG（thatisR-wave，P-waveandT-wave）wasremoved.InitialclinialmeasurementsindicatethisEMGmethodismoredirectandeffectivethanothersformonitoringrespiratoryactivity.Itishopedthatthismethodcanbeusedtomonitorthedevelopmentofrespiratoryfunction.Keywordselectromyographic（EMG）signals，ECGsignal，respriatorymuscule（diaphragm），respriatoryfunction早产婴儿或病婴的呼吸功能的监测是一项重要的医疗处理，医生根据婴儿的呼吸功能的发展或恢复，可判别监护婴儿是否在向好的方向发展。由于人体呼吸活动与呼吸肌功能的关系最为密切，呼吸肌中膈肌又是最重要的，通过对膈肌的EMG信号测量来监测婴孩的呼吸活动，在理论上是最可靠和准确的。但是，由于人体的膈肌EMG信号一般采用有创提取的方法，而膈肌表面EMG信号又受到心脏ECG信号的强大干扰，因此，利用膈肌表面EMG信号监测人体呼吸功能的方法尚未成为临床实用手段。本文介绍了一个实验系统，利用ECG表面电极无创地获取婴孩膈肌的表面信号，通过现代信号处理技术，自动剔除婴儿ECG信号的强干扰，检测出膈肌的表面EMG信号，其可靠性可用同时发生的呼吸气流信号进行比对后证实。1呼吸肌ECG信号的获取采用ECG表面电极，无创提取呼吸肌EMG信号，先在肌表面获取混有ECG信号的表面原始电生理信号，然后经过模拟和数字的技术处理，得到膈肌EMG信号。实验系统的框图如图1所示。两个ECG表面电极放在婴儿的第六和第七肋骨之间两侧（沿乳头一线，又刚好低于手臂的凹部）的表面，该处·002·中国医疗器械杂志ChineseJournalofMedicalInstrumentation2001年25卷第4期的膈肌EMG信号最大，而手臂的EMG信号又最小，第三个表面电极安置在婴儿的左腿作为参考电极，由三个ECG电极拾取信号。由于表面电极获取的ECG信号峰-峰值通常为1mV，大部分功率谱落在0-40Hz范围内，其中ECG中的R-波的功率谱在10-20Hz内，而膈肌EMG信号的峰值为20uv，其功率谱位于0-250Hz之间，因此原始信号一路经过10～20Hz的带通滤波器后，获取了ECG中的R-波分量，又经平方器后确定R-波的相对幅度增量，得到一个ECG信号R-波分量的阈值设定值；同时，原始信号另一路经过50～250Hz的带通滤波器后，得到一个膈肌EMG信号的估计信号，注意，ECG信号成分中的P波和T波经50～250Hz的带通滤波器后影响大大减少，可以忽略不计，因此这个信号基本上可认为是实际的呼吸肌（膈肌）的EMG信号，可由经过检波电路的该路信号获得呼吸波形。两路信号最后通过信号调理器缓冲并限幅于0～5V的输出信号，经A/D转换器成为数字信号，进入数字系统，整体框图如图2所示。图2呼吸肌EMG信号采集和分析系统结构总框图2呼吸肌EMG信号的处理在婴儿身上无创地获取膈肌EMG信号会受到ECG信号的干扰，这是一个主要的技术问题，而且ECG信号中的...