医学生物信息技术论文

生物医学信号处理方法论文

生物医学信号处理是指据生物医学信号特点，应用信息科学的基本理论和方法，研究如何从扰和噪声淹没的观察记录中提取各种生物医学信号中所携带的信息，并对它们进步分析、解释和分类。以下是我精心准备的生物医学信号处理方法论文，大家可以参考以下内容哦！

摘 要： 生物医学信号是人体生命信息的集中体现，深入进行生物医学信号检测与处理的理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法都具有重要的意义。

关键词： 生物医学信号 信号检测 信号处理

1 概述

1。1 生物医学信号及其特点

生物医学信号是一种由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号，属于强噪声背景下的低频微弱信号，信号本身特征、检测方式和处理技术，都不同于一般的信号。生物医学信号可以为源于一个生物系统的一类信号，这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息。生物医学信号种类繁多，其主要特点是：信号弱、随机性大、噪声背景比较强、频率范围一般较低，还有信号的统计特性随时间而变，而且还是非先验性的。

1。2 生物医学信号分类

按性质生物信号可分为生物电信号（Bioelectric Signals），如脑电、心电、肌电、胃电、视网膜电等;生物磁信号（Biomagnetic Signals），如心磁场、脑磁场、神经磁场;生物化学信号（Biochemical Signals），如血液的pH值、血气、呼吸气体等;生物力学信号（Biomechanical Signals），如血压、气血和消化道内压和心肌张力等;生物声学信号（Bioacoustic Signal），如心音、脉搏、心冲击等。

按来源生物医学信号可大致分为两类：（1）由生理过程自发产生的主动信号，例如心电（ECG）、脑电（EEG）、肌电（EMG）、眼电（EOG）、胃电（EGG）等电生理信号和体温、血压、脉博、呼吸等非电生信号;（2）外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号，如超声波、同位素、X射线等。

2 生物医学信号的检测及方法

生物医学信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术，涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域，也依赖于生命科学研究的进展。信号检测一般需要通过以下步骤（见图1）。

①生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号;②放大器及预处理器进行信号放大和预处理;③经A/D转换器进行采样，将模拟信号转变为数字信号;④输入计算机;⑤通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理，得到有意义的结果。

生物医学信号检测技术包括：（1）无创检测、微创检测、有创检测;（2）在体检测、离体检测;（3）直接检测、间接检测;（4）非接触检测、体表检测、体内检测;（5）生物电检测、生物非电量检测;（6）形态检测、功能检测;（7）处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测;（8）透射法检测、反射法检测;（9）一维信号检测、多维信号检测;（10）遥感法检测、多维信号检测;（11）一次量检测、二次量分析检测;（12）分子级检测、细胞级检测、系统级检测。

3 生物医学信号的处理方法

生物医学信号处理是研究从扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号，在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展，对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法：如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布（维格纳分布）、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。下面介绍几种主要的处理方法。

3。1 频域分析法

信号的频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x（t）变换为频域信号X（f），从而将时间变量转变成频率变量，帮助人们了解信号随频率的变化所表现出的特性。信号频谱X（f）描述了信号的频率结构以及在不同频率处分量成分的大小，直观地提供了从时域信号波形不易观察得到频率域信息。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，从而揭示信号的频谱、带宽，并用以指导最优滤波器的设计。

3。2 相干平均分析法

生物医学信号常被淹没在较强的噪声中，且具有很大的随机性，因此对这类信号的高效稳健提取比较困难。最常用的常规提取方法是相干平均法。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。这种方法不但用在诱发脑电的提取，也用在近年来发展的心电微电势（希氏束电、心室晚电位等）的提取中。

3。3 小波变换分析法

小波分析是传统傅里叶变换的继承和发展，是20世纪80年代末发展起来的一种新型的信号分析工具。目前，小波的研究受到广泛的关注，特别是在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学等应用领域，被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。小波分析有许多特性：多分辨率特性，保证非常好的刻画信号的非平稳特征，如间断、尖峰、阶跃等;消失矩特性，保证了小波系数的稀疏性;紧支撑特性，保证了其良好的时频局部定位特性;对称性，保证了其相位的无损;去相关特性，保证了小波系数的弱相关性和噪声小波系数的白化性;正交性，保证了变换域的能量守恒性;所有上述特性使小波分析成为解决实际问题的一个有效的工具。小波变换在心电、脑电、脉搏波等信号的噪声去除、特征提取和自动分析识别中也已经取得了许多重要的研究成果。

3。4 人工神经网络

人工神经网络是一种模仿生物神经元结构和神经信息传递机理的信号处理方法。目前学者们提出的神经网络模型种类繁多。概括起来，其共性是由大量的简单基本单元（神经元）相互广泛联接构成的自适应非线性动态系统。其特点是：（1）并行计算，因此处理速度快;（2）分布式存贮，因此容错能力较好;（3）自适应学习（有监督的或无监督的自组织学习）。

参考文献

[1] 邢国泉，徐洪波。生物医学信号研究概况。咸宁学院学报（医学版），2006，20：459～460。

[2] 杨福生。论生物医学信号处理研究的学科发展战略。国外医学生物医学工程分册，1992，4（15）：203～212。

生物医学信息检索论文

当代，论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章，简称之为论文。下面是生物医学信息检索论文，请参考！

生物医学信息检索课程中双语教学研究

摘要: 本文探讨了双语教学在生物医学信息检索课程中的应用，小结了医学信息检索课程双语教学的方法和技巧，并基于教学实践，对潜在的问题提出了相应的解决方案。

关键词: 生物医学信息检索;双语教学;高等教育

0前言

21世纪全球经济一体化，科学技术飞速发展，英语作为国际上的全球化通用语言，其重要性不言而喻，它发挥的马太效应已经愈来愈明显。而我国传统的英语教育更侧重于理论知识的学习，对更为实际的语言应用能力则有所忽视，尤其是专业英语的教育存在较大的空白，导致相当多的学生在专业领域内英语的实际运用能力有限。但是现如今，无论是各类型企业还是科研机构，对同时具备良好的专业知识和高水平的英语应用能力的人才的需求非常大。可以说，作为高层次的人才，仅仅具备专业知识，而英语应用能力存在短板会极大地限制专业水平的进一步提高，降低国际交流与协作的效率，对职业生涯造成无法低估的伤害。高等教育应从多方面入手，努力培养有国际视野的“专业+英语”复合型人才，满足这一需求。双语教学作为一种与国际接轨的教学模式，一方面有利于提高学生的英语学习能力，另一方面可以更快速更全面地获取专业相关的科技进展，有利于提升学生的专业水平。而生物医学信息检索是一门关于信息获取、知识更新的课程，只有当学生具备良好的英语能力，才能更高效更全面地获取最前沿的信息，学习最先进的知识，更好地服务于生物医学行业。将双语教学应用于生物医学信息检索，是一个事半功倍的方法。①②笔者在生物医学信息检索的双语教学实践中，总结了一些方法与技巧，并对其潜在的问题提供相应的解决方案。

1方法与技巧

1.1精选教材且及时调整课程难度

“工欲善其事，必先利其器”，双语教学的首要问题便是双语教材的选择，教材选择的好与坏，直接影响着教学效果的好坏。教育部高等教育司曾提出：“在有条件的高等学校的某些信息科学和技术课程中推动使用国外优秀教材的影印版进行英语或双语教学，以缩短我国与国际先进水平的差距，同时也有助于强化我国大学生的英语水平。”原版外文教材在内容上更具有前瞻性、专业的前沿知识也更加规范和优越，更利于学生接触到新知识，选择原版外文教材也是营造全英文环境的一个有利措施，可以高效率地学习专业词汇的使用、专业内容的表达。但是，到目前为止，我国的生物医学信息检索的双语教材选择比较少。而直接采用美国等发达国家的生物医学信息检索原版教材，其课程内容并不一致，而且由于国外教材是按照英文的思维方式编写的，对于学生来讲难度较大，会对学生造成很大的学习压力。综合以上原因，我们在授课中参考了国外的一部分原版教材以后，自编了适合学生全英文的教材和练习。该教材兼顾学生按教学大纲要求掌握专业知识和基本技能,重点强调与现行的生物医学前沿进展的联系。最后在教学实践过程中，根据学生的学习和掌握情况随时进行修改和调整。

1.2多媒体教学结合上机实践

现代计算机和网络的普及大大减轻了双语教学中的困难。随着网络技术的发展和网络信息资源的大幅度增长，生物医学信息检索也更多地在网络上进行。为了配合这一现实的应用现状，我们在教学中采用了教师多媒体讲授和学生上机实践相结合的方式，旨在让学生们能摆脱纸上谈兵的桎梏，充分地将字面的知识固化为自己掌握的本领，能利用网络进行生物医学信息的检索。教师在教学中利用课件控制，对临场情况做出及时的响应调整教学策略和学习内容，以适应动态教学环境所带来的变化。在多媒体演示教学环境中，老师可将操作过程和所得到的结果展现在学生面前，让学生亲自动手操作，以使学生对知识的理解更加具体透彻。上机实践使得整个教学环境由静态向动态转变。这个方式一则是充分发挥学生的积极主动性，从老师“教”转化为学生“学”，二则有利于学生将理论学习和技能提升有机地结合在一起。这一方式在没有增加学时的情况下，本科生的生物医学信息检索课程的教学质量有了比较大的提升，得到学生的普遍好评。

1.3小班教学增强师生交流

双语教学要考虑到学生之间的水平差异，采用小班教学的模式。我们在教学中发现双语教学的最大困难在于学生之间存在专业英语水平的差异，尤其是对于生源来源广泛的民族院校，这种情况尤其突出，教师如何平衡这种差异、并且及时调整教学的进度和难度是重中之重。而小班教学的方式能够保证信息的充分交流和师生的顺畅沟通，有利于增进学生对专业知识的理解和应用，也可以给授课老师及时反馈。小班教学可以营造一个良好的每个人都可以参与其中的双语氛围，获得更好的教学效果。

2问题与对策

2.1加强专业英语学习

笔者在双语教学实践中发现，教学效果的好坏很大程度取决于学生自身的英文水平，尤其是专业英文水平。当学生的专业英文水平有限的'时候，会出现不能理解关键词的准确含义、无法阅读摘要的主要内容，进而不能获得所需要的信息。在这种情形之下，无论老师如何讲授信息检索的原理，介绍信息检索的方法，对于学生来讲，都会出现茫然不知所措的状态。比如说指定检索癌症相关信息，部分同学只知道cancer可以表示癌症，不知道还有tumor、carcinoma也可以表示癌症，并且词义在医学领域存在差异。再比如，在表述胃癌的时候，可以用stomachcancer，也可以用gastricCancer。针对这一情况，笔者在授课之初会详细讲解MeSH（MedicalSubjectHeadings），即由美国国家医学图书馆建立的一套完整详细的生物医学领域的主题词库。同时，笔者也建议先导课的专业课老师在授课的过程中，尽量采用全英文幻灯片展示，中英文对照学习的方式。上述措施可以有意识地帮助学生扩大专业词汇量和帮助学生理解专业描述，进而帮助学生克服双语教学中的最大障碍。这是从根本上解决双语教学对于学生来说较为困难的方式，也唯有真正具备良好的专业英语水平才可以从本质上掌握生物医学信息检索的方法，才能够满足今后的学习和工作的需求。另一方面，对于生物医学数据库的英文界面不熟悉才会增加学生学习的难度。笔者比较困惑的是，在上课之初，一部分同学不太理解starmenu的含义，对于全英文界面的数据库NCBI（NationalCenterforBiotechnologyInformation），ScienceDirect，Highwire，以及软件Endnote初次接触的时候更是如同看天书。这本身并不困难，但是会极大地增加学生的心理压力，所以这需要授课老师对界面进行详细的讲解和介绍，并给予学生足够的时间去熟悉界面，达到能够熟练掌握的水平，消除学生的畏难心理。

2.2循序渐进

为了避免在学习过程中，学生出现习得性无助的情况，双语教学一定要采用循序渐进的方式进行。切忌一开始就加重学习任务加大学习难度，这样的结果是多数同学会跟不上老师的进度，产生严重的厌学心理，进而会完全放弃这门课程的学习。教师授课以前需要对学生的英文水平和专业覆盖面有一个大概的了解，和学生沟通交流他们的学习兴趣、需求和困难所在，并根据获取的信息结合教学大纲及时调整授课的内容、重点和难点。当学生第一次接触到该门课程的双语学习时，教师需利用其最初的新奇感和参与意识激发同学们的学习兴趣，从简到难的学习进度中，让同学们自主地参与到课程的学习中来，收获到成功的喜悦是进一步深入学习的强大动力。教师在课堂讲授中要循序渐进地增加英语表达的比例，在遇到部分专业词汇时需要做详尽的中文解释；在遇到英文表意较为复杂的情况也需要辅以中文指导，全场和学生保持沟通顺畅，把握教学难点和内容。双语授课不能单纯为了英文表达而表达，忽视了学生在课堂上专业水平的提升。同时也可以让学生自发组成学习小组，让英语基础比较好的同学带动其他同学的学习，同学之间互相促进互相合作，形成一个良好的互动氛围，从教师的“教”彻底转变为学生的“学”，让所有的同学参与到这个过程中来，避免个别同学落后于集体学习进度的情况。

3结语

双语医学信息检索这门课程既有利于学生英语应用能力的提高，同时也有利于学生专业知识的扩展和深化，可以极大地增强学生在今后的深造和就业中的竞争力。虽然这门课中还存在很多问题有待我们做进一步思考与改进，但是只要我们勇于拓新，这门课一定会发挥其作用、展现其价值。随着高等教育中教育理念的更新，双语教学在医学信息检索教学课中的运用会真正服务于学生，服务于社会。