淺談實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生理信號(hào)的采集與處理

劉艷/湖北省十堰市竹溪縣畜牧技術(shù)推廣站

隨著生物科技水平的不斷提升與發(fā)展，很多歐美國(guó)家早已把研究的重心轉(zhuǎn)移到了藥物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。然而想要在這領(lǐng)域取得研究成果就必須把實(shí)驗(yàn)動(dòng)物當(dāng)作分析對(duì)象，這樣才可以為人類的醫(yī)學(xué)事業(yè)與生物科技的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生理信號(hào)的采集與檢測(cè)原理

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生理信號(hào)多數(shù)包含血壓信號(hào)、體溫信號(hào)以及心電信號(hào)的采集，由于每類信號(hào)都具有不一樣的特征，所以在搜集的過程中也有一些差別。

1.血壓信號(hào)的采集與檢測(cè)原理。血液是生命個(gè)體的存活基礎(chǔ)，一旦發(fā)生意外就會(huì)對(duì)身體健康造成非常嚴(yán)重的影響，所以血壓信號(hào)的采集是非常關(guān)鍵的。只有血壓穩(wěn)定才可以確保血液的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不管是太高還是太低都會(huì)給身體帶來嚴(yán)重的危害，如果消失那就意味著生命的完結(jié)。在開展醫(yī)學(xué)研究的進(jìn)程中，為了可以找到維持血壓的各種要素，就需要采集實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理信號(hào)來進(jìn)行研究。

檢測(cè)原理主要是血壓傳感器的測(cè)量原理，在實(shí)際運(yùn)用中多數(shù)是以壓敏電阻傳感器為主，這種傳感器是壓力傳感器中使用最廣泛的一種，使用無(wú)毒塑料為儀器的外殼，如果液體中出現(xiàn)氣泡，我們就能夠及時(shí)觀察到液體的變化，利用把血液從導(dǎo)管中沖洗的方法來降低血凝的發(fā)生概率，從而實(shí)現(xiàn)提升檢測(cè)質(zhì)量的目標(biāo)。在檢測(cè)過程中，必須從安全隔離方面來考慮，對(duì)硅片和液體進(jìn)行嚴(yán)密的把控，防止兩者間發(fā)生接觸。因此多數(shù)使用彈性硅片，這樣可以防止因兩者間的接觸而造成的質(zhì)變。

2.體溫信號(hào)的采集及檢測(cè)原理。體溫是生物進(jìn)行新陳代謝時(shí)所產(chǎn)生的正常生理現(xiàn)象，一旦發(fā)生異常就表示生物機(jī)體無(wú)法維持正常的生理活動(dòng)。所以在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生理信號(hào)的采集中，體溫信號(hào)的采集是非常關(guān)鍵的，同時(shí)還必須保證采集工作的嚴(yán)謹(jǐn)性。生物體內(nèi)溫度的檢測(cè)與采集也是十分必要的，其被稱為體核溫度，主要體現(xiàn)頭或身體的狀況，在對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物開展檢測(cè)時(shí)多數(shù)都是從直腸開始的。

檢測(cè)原理主要是在測(cè)量過程中使用熱敏電阻當(dāng)作傳感器，利用電阻值的大小來判斷傳感器的工作效率。在工作中，多數(shù)把傳感器擺放在導(dǎo)管的上方，然后檢測(cè)各器官的溫度，并且分析導(dǎo)管長(zhǎng)短和體溫間的關(guān)系。這種測(cè)量工作是一種動(dòng)態(tài)作業(yè)，是依據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的具體特性來挑選合適的傳感器，從而確保生物信號(hào)的檢測(cè)質(zhì)量。

3.心電信號(hào)的采集與檢測(cè)原理。心臟是生物維持生命體征的重要臟器之一，一旦停止工作也就預(yù)示著生命的完結(jié)，而心電則是反映心臟工作的重要信號(hào)。利用對(duì)心電信號(hào)的研究不僅能夠清楚地掌握心臟的實(shí)際情況，還能檢測(cè)到藥物以及醫(yī)治方法對(duì)心臟產(chǎn)生的影響，是臨床診斷的重要方法之一。

臨床心電圖的檢測(cè)有三種常用方法：標(biāo)準(zhǔn)臨床心電圖、心電向量圖和監(jiān)護(hù)心電圖，常用的是12導(dǎo)聯(lián)法。依據(jù)電極在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身體上的擺放位置，可構(gòu)建各式各樣的導(dǎo)聯(lián)方法，不同的導(dǎo)聯(lián)方法，其心電圖圖像各具特點(diǎn)。

二、心電信號(hào)的采集及處理

在對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行收集的進(jìn)程中，往往會(huì)收到各種噪音的影響，進(jìn)而造成心電信號(hào)不清晰，沒辦法進(jìn)行精確的研究與處理。而干擾信號(hào)多數(shù)為基線不平、肌電、工頻等，這就必須采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行處理，從而確保心電信號(hào)采集工作的順利開展。

1.消除基線飄移帶來的干擾。

心電信號(hào)的采集極易遭受外界因素的干擾，基線不平是影響信號(hào)中最普遍的一種，多數(shù)是因?yàn)楹粑碗妷旱牟环€(wěn)定所造成的，其頻率非常低，多數(shù)小于0.5赫茲。而想要去除基線飄移給心電圖信號(hào)的采集所帶來的干擾，就必須采取科學(xué)、適當(dāng)?shù)姆绞秸页銎湓斐捎绊懙脑颍⒉捎孟鄬?duì)應(yīng)的解決方法。

2.消除肌電的影響。低通濾波器雖然可以對(duì)心電信號(hào)中的高頻信號(hào)具有一定的控制作用，但無(wú)法將其全部去除掉，仍會(huì)對(duì)動(dòng)物生理信號(hào)的采集造成影響，具體表現(xiàn)在如下兩方面：1）峰值特征非常差，不但具有非常多的旁瓣，而且主瓣的峰值比初始峰值高15分貝左右，所以無(wú)法對(duì)高頻信號(hào)的影響起到比較好的控制作用。2）雖然濾波器的特征相頻在通帶中可以維持一定的線性關(guān)系，但邁入阻帶后會(huì)發(fā)生了小幅度的變化，進(jìn)而對(duì)心電信號(hào)的高頻相位產(chǎn)生影響。

3.抑制工頻的干擾。交流電所產(chǎn)生的工頻干擾大約為50赫茲，這種干擾對(duì)信號(hào)的采集具有很大的影響，進(jìn)而降低了分析結(jié)果的精準(zhǔn)度。因此，想要提升分析結(jié)果的精準(zhǔn)度，就必須采用科學(xué)、合理的方法去除工頻所帶來的影響。自適應(yīng)濾波器是一種非常高效的工頻抑制方法，常常被應(yīng)用于動(dòng)物生理信號(hào)的采集中，其主要優(yōu)勢(shì)有：自適應(yīng)濾波器能夠自主調(diào)節(jié)其自身的參數(shù)，并且在使用過程中，只需很少或者根本不需要掌握信號(hào)和噪聲的相關(guān)理論知識(shí)。

總的來說，在對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生理信號(hào)進(jìn)行采集與處理的進(jìn)程中，應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)、合理的方式，才可以獲取良好的成果。雖然多年以來的研究與探索，并取得了一定的進(jìn)展，但依然具有很多的不足之處，在以后的發(fā)展過程中需要不斷的進(jìn)行改進(jìn)，這樣才可以推動(dòng)醫(yī)學(xué)事業(yè)與生命科學(xué)的發(fā)展。