淺談實驗動物生理信號的采集與處理

劉艷/湖北省十堰市竹溪縣畜牧技術推廣站

隨著生物科技水平的不斷提升與發展，很多歐美國家早已把研究的重心轉移到了藥物、醫學等領域。然而想要在這領域取得研究成果就必須把實驗動物當作分析對象，這樣才可以為人類的醫學事業與生物科技的發展做出貢獻。

一、實驗動物生理信號的采集與檢測原理

實驗動物生理信號多數包含血壓信號、體溫信號以及心電信號的采集，由于每類信號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.血壓信號的采集與檢測原理。血液是生命個體的存活基礎，一旦發生意外就會對身體健康造成非常嚴重的影響，所以血壓信號的采集是非常關鍵的。只有血壓穩定才可以確保血液的正常運轉，不管是太高還是太低都會給身體帶來嚴重的危害，如果消失那就意味著生命的完結。在開展醫學研究的進程中，為了可以找到維持血壓的各種要素，就需要采集實驗動物的生理信號來進行研究。

檢測原理主要是血壓傳感器的測量原理，在實際運用中多數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，使用無毒塑料為儀器的外殼，如果液體中出現氣泡，我們就能夠及時觀察到液體的變化，利用把血液從導管中沖洗的方法來降低血凝的發生概率，從而實現提升檢測質量的目標。在檢測過程中，必須從安全隔離方面來考慮，對硅片和液體進行嚴密的把控，防止兩者間發生接觸。因此多數使用彈性硅片，這樣可以防止因兩者間的接觸而造成的質變。

2.體溫信號的采集及檢測原理。體溫是生物進行新陳代謝時所產生的正常生理現象，一旦發生異常就表示生物機體無法維持正常的生理活動。所以在實驗動物生理信號的采集中，體溫信號的采集是非常關鍵的，同時還必須保證采集工作的嚴謹性。生物體內溫度的檢測與采集也是十分必要的，其被稱為體核溫度，主要體現頭或身體的狀況，在對實驗動物開展檢測時多數都是從直腸開始的。

檢測原理主要是在測量過程中使用熱敏電阻當作傳感器，利用電阻值的大小來判斷傳感器的工作效率。在工作中，多數把傳感器擺放在導管的上方，然后檢測各器官的溫度，并且分析導管長短和體溫間的關系。這種測量工作是一種動態作業，是依據實驗動物的具體特性來挑選合適的傳感器，從而確保生物信號的檢測質量。

3.心電信號的采集與檢測原理。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示著生命的完結，而心電則是反映心臟工作的重要信號。利用對心電信號的研究不僅能夠清楚地掌握心臟的實際情況，還能檢測到藥物以及醫治方法對心臟產生的影響，是臨床診斷的重要方法之一。

臨床心電圖的檢測有三種常用方法：標準臨床心電圖、心電向量圖和監護心電圖，常用的是12導聯法。依據電極在實驗動物身體上的擺放位置，可構建各式各樣的導聯方法，不同的導聯方法，其心電圖圖像各具特點。

二、心電信號的采集及處理

在對心電信號進行收集的進程中，往往會收到各種噪音的影響，進而造成心電信號不清晰，沒辦法進行精確的研究與處理。而干擾信號多數為基線不平、肌電、工頻等，這就必須采用適當的方法進行處理，從而確保心電信號采集工作的順利開展。

1.消除基線飄移帶來的干擾。

心電信號的采集極易遭受外界因素的干擾，基線不平是影響信號中最普遍的一種，多數是因為呼吸和電壓的不穩定所造成的，其頻率非常低，多數小于0.5赫茲。而想要去除基線飄移給心電圖信號的采集所帶來的干擾，就必須采取科學、適當的方式找出其造成影響的原因，并采用相對應的解決方法。

2.消除肌電的影響。低通濾波器雖然可以對心電信號中的高頻信號具有一定的控制作用，但無法將其全部去除掉，仍會對動物生理信號的采集造成影響，具體表現在如下兩方面：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，所以無法對高頻信號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系，但邁入阻帶后會發生了小幅度的變化，進而對心電信號的高頻相位產生影響。

3.抑制工頻的干擾。交流電所產生的工頻干擾大約為50赫茲，這種干擾對信號的采集具有很大的影響，進而降低了分析結果的精準度。因此，想要提升分析結果的精準度，就必須采用科學、合理的方法去除工頻所帶來的影響。自適應濾波器是一種非常高效的工頻抑制方法，常常被應用于動物生理信號的采集中，其主要優勢有：自適應濾波器能夠自主調節其自身的參數，并且在使用過程中，只需很少或者根本不需要掌握信號和噪聲的相關理論知識。

總的來說，在對實驗動物生理信號進行采集與處理的進程中，應當采用科學、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，并取得了一定的進展，但依然具有很多的不足之處，在以后的發展過程中需要不斷的進行改進，這樣才可以推動醫學事業與生命科學的發展。