时间：2022-07-20 09:08:11
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了1篇浅谈生物医学的信号处理方法，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
【摘要】现代生物医学工程是一门多学科的交叉学科，它作为一门独立学科发展的历史尚不足50年，但由于它在保障人类健康和为疾病的预防、诊断、治疗、康复服务等方面所起的巨大作用。现代生物医学工程已经成为当前医疗保健性产业的重要基础和支柱。本文主要介绍了国内现代生物医学工程的发展现状。
【关键词】现代生物医学工程；发展现状
0.前言
一旦提及医学，让人第一时间想到的就是疾病，医院，健康，病人等等。现代生物医学工程也不例外，作为一个多学科交叉的综合性学科，现代生物医学工程也在为人类的健康事业默默地奉献着。
随着社会水平的极大提高，人们把视角从生存转移到生活上来，进而就是思考如何更好的生活。不言而喻，一个健康的身体是一切生活活动的前提和保证。如何健康的生活，如何准确及时地检查出病人的疾病，如何将现有的医疗设备改进，如何开发出更具使用价值的医疗器械等等，都成为生物医学工程所要考虑的问题。
生物医学工程学是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的边缘性学科，其基本任务是运用工程技术手段，研究和解决生物学和医学中的有关问题。生物医学工程学的研究是以应用基础性研究为主，其领域十分广泛，并在不断扩展之中。就现阶段而言，生物医学工程学的研究主要涉及生物力学、生物材料学、人工器官、生物系统的建模与控制、物理因子的生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信号的检测与传感器原理、生物医学信号处理方法、医学成像和图像处理方法、治疗与康复的工程方法等。
1.国内发展现状
1.1发展还不完善
中国的现代生物医学工程学科发展较晚，相对于国外一些发展较早的国家来说，我们对它的认识还很浅显，跟国外一些技术先进国家的距离还很远，很多人包括一些从事其研究的人对它都有或多或少负面的评价，他们普遍认为现代生物医学工程是一个生物、医学、工程学的交叉学科，但实际的培养计划中生物、医学学的很少，电子学得多些，学科广而不专，就业不好。它尚未形成自己的独立基础理论与知识体系，以融合各交叉学科知识为自己的基础 ，缺乏永恒的研究主题与固有的中心目标，随交叉学科的发展和应用对象的需求而变化。很多学习现代生物医学工程的人对自己的专业抱有消极的态度，对自己的前途感到渺茫，就业形势不是很乐观，这也反映了现代生物医学工程发展不完善，没有形成很好的体系，没有在国内高校中产生普遍影响力。
1.2发展方向不够全面
现代生物医学工程就目前的情况来看，还主要将目光着眼于医疗器械的研发和使用，发展方向比较单一。仅仅着眼于医疗器械而不是全面的发展，就会产生很大的局限性。这也深深影响着在这一领域学习的学生，不能使他们从一开始就形成一种将自己的研究全面化的思想，使学生的学习变得保守，进而失去学习的动力，这样就不利于生物医学工程更好的发展。
1.3包含的学科多杂
我们知道，现代生物医学工程是综合了生命科学和工程技术，理、工、医相结合的新兴交叉学科，是一门多学科交融的边缘学科，其中工程学又包括电子学，计算机科学，力学，材料科学，机械制造学等。生物医学包括生物学，神经科学，内科学，外科学，矫形科学等。现代生物医学工程学习的重点是生物医学，但是在解决一些生物医学问题的时候往往要借助于工程学的知识，掌握工程学的知识对于更好的掌握生物医学又起着至关重要的指导意义。
1.4发展前景广阔
正因为现代生物医学工程在我国起步较晚，发展还不完善，他本身就有很多空白领域可以开拓。
21世纪是生命科学大发展的时代，工程技术与生命科学进一步地互相渗透结合，必将推动医学跨入一个崭新的时代。大家都知道看病治病离不开医疗器械，现在是，将来也是，但如何将未来的诊疗仪器实现智能化，检查结果，治疗程序均可实行人机对话都是我们所要研究的问题。另外中国目前大部分医院设备陈旧，而且高端医疗设备更是几乎全部进口，所以说市场是庞大的。更好地提高国内在生物医学工程方面的研究水平和深度，增强人们尤其是大学生对生物医学工程的了解程度，培养出一批在这方面的专业人才，具体来说就是能够研发制造出属于我们自己的高科技医疗器械也是有待发展的。
由于现代生物医学工程是一门多学科交叉的学科，我们就很容易理解，各个学科的发展都将影响到生物医学工程的发展。因此生物医学工程并不是一个学科在发展，其他学科，其他领域的发展，产生得一些成果都可以为生物医学工程服务。这就好比各个学科，各个分支都在无形中为生物医学工程的发展默默贡献力量。由此可见，生物医学工程汇集了各个领域的尖端技术，这也就为生物医学工程更好更快的发展奠定了良好的基础。
现代生物医学工程在生物医学研究、知识产生、转化研究和卫生保健中扮演了许多重要角色，对提高医学水平，促进医学科学的现代化发挥着关键性的作用我们期待着我国能够培养出一批生物医学工程方面的人才，为我国的生物医学工程事业贡献力量，也期待着我国生物医学工程的快速发展，在不久的将来展现出崭新的面貌。
摘要：现代医学本质上是生物医学。工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合，认识生命运动的规律，并用以维持、促进人的健康。生物医学工程已经深入于医学，从临床医学到医学基础，并深刻地改变了医学本身，而且预示着医学变革的方向。本文通过对于现代生物医学工程的现状进行了分析，然后将现代生物医学工程的发展做了介绍。
关键词：生物医学生物医学工程发展现状
1生物医学工程简述
1.1生物医学工程。生物医学工程是一门新兴的边缘学科，它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法，并运用工程技术手段去控制这类变化。其目的是解决医学中的有关问题。
生物医学工程兴起于20世纪中叶，生物医学工程学与其他学科一样，其发展也是由科技、社会、经济诸多因素所决定的。生物医学工程与医学工程和生物技术有着十分密切的关系，成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程是因医学进步的需要而兴起的一个学科，其内涵是将工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合，认识生命运动的规律，以维持和提高人类的健康水平。
1.2生物医学工程的贡献。在过去的五十年中，生物医学工程为医学的发展与进步做出了很大的贡献，可概括为以下两点：第一、发展了一系列以疾病的诊断和治疗为目标的医学仪器和装备；第二、从技术科学角度出发，追求技术的先进性，但总体来说忽略了疗效价格比。
2生物医学工程研究领域简述
2.1生物医学工程研究领域。当前生物医学工程研究的重要领域包括结合生物学、医学和生理学来研究生物体，特别是人体的生长、运动及消亡规律。第一、人工器官，主要研究模拟人体器官的结构和功能；第二、生物系统建模与仿真，并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态；第三、生物医学信号检测与传感技术，对生物体中含有的生命现象等信息的信号进行检测和量化，从中获取各种生物信息；第四、生物医学信息处理技术，研究如何从被湮没在干扰和噪声背景里的生物医学信号中提取有用信息的方法；第五、医学成像与图像处理技术，研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式。
2.2领域拓展。医学的变革必然导致生物医学工程发展方向的重大转变，并大大拓展学科的领域范围。据相关研究显示，对人类健康、生命威胁最大的那些疾病的致病因素中，生物学因素并不占主导地位。即使是癌症，包括基因组在内的全部生物学因素亦仅占29%；而生活方式和行为却占主导地位；环境因素亦起重要作用。通过研究，进而使得生物医学工程形成一个以提高人的健康和功能水平，增进人际和谐，强化群体效能为目标的多个学科领域――人类健康工程。这需要全新的理念、方法、技术和技术装备。
3我国生物医学工程存在的问题与不足
生物医学工程是当代最受重视、最具吸引力的高科技领域之一。我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比尚存在着很大差距，我国生物医学工程与其他国家相比还存在以下几点问题与不足之处。
3.1我国生物医学工程国内市场处于被西方发达国家垄断的状态，我国生物医学工程在发达国家跨国公司的强力冲击下，生物医学工程产品贸易逆差巨大。
3.2当前，我国国内在生物医学工程技术标准、进口税收等方面的滞后政策，很大程度上制约了我国生物医学产业的发展进程。
3.3我国生物医学技术及产业是知识密集、多学科交叉、竞争挑战激烈的高科技领域，在当今国际经济竞争严重激烈的大背景下生物医学工程也不例外。
3.4我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比存在着非常大的差距，主要产品的技术水平与世界先进水平相差近20年。在中国，生物医学产品总产值仅占世界总销售额的2%左右。
3.5我国国内生物医学领域缺乏自主创新，存在着对引进国外产品全力仿制的行为。我国大多生物医学工程是因循已有知识和技术，技术储备匮乏；我国大多生物医学工程往往寄希望于以市场换技术，结果丢了市场而未换到技术。
3.6我国国内生物医学生产企业的数量虽多，但规模小、协作性差。加上市场信息滞后，出现了严重的低水平重复现象。
4解决我国生物医学工程存在问题的对策建议
4.1调整进口税收方面政策。调整进口税收方面的工作，适当进口元部件研发的国产CT机制造成本。使本应以低成本为竞争优势的国产医疗设备的优势几近丧失，而成了高价货。因此，一定要加快调整生物医学产品进口关税结构，促进民族医疗设备产业的发展。
4.2提高生物医学产品技术标准。由于技术标准落后，就技术贸易壁垒而言，在生物医学产品领域我国几乎处于不设防状态。因而，要提高生物医学产品技术标准，减缓并制约国外产品甚至二手设备的长驱直入。
4.3加紧实施生物医学产品技术质量标准化战略。在积极采用国际标准的同时，建立以行业管理为基础的进口产品监管体系。进一步加快建立我国生物医学产品技术质量标准体系。
4.4加大财政投入，优化科研成果转化体系。一方面，在国家“973计划”、“863计划”、国家自然科学基金中增加生物医学技术及产业立项和投入；另一方面，可以将生物医学技术及产业列入国家高新技术产业管理范畴并放在突出地位，享受国家高新科技产业政策；此外，可以建立国家生物医学技术及产业发展基金。
5对于生物医学工程未来发展的预测
（1）生物医学工程介入性微创，将来激光技术，纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。
（2）各种生物医学工程诊疗仪器、实验装置趋向智能化，远程医疗信息网络化。
（3）生物医学工程解决了不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将被应用。
（4）生物医学工程材料和药物相结合的新发展，植入型药物长效缓释材料，可逆抗生育绝育材料、组织生长可降解材料、生物止血材料将有新突破。
（5）生物材料和组织工程将有较大发展，生物医学工程中的生物机械结合型、人工器官将在临床医疗中广泛应用。
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被干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)。
摘要：二十一世纪是高新技术发达的世纪，许多的领域的引进了高新技术，信号的分析和处理技术在许多学术领域得到大量应用，许多学科都在关注这一技术的发展。而在生物医学领域，生物医学信号处理就是一个非常重要的角色。这些信号一般含有生物系统生理与结构状态相关的信息，因此，这些信号在生物医学领域具有非常重要的价值。这篇文章就从生物医学信号处理的角度，重点探讨生物医学具有的特点、检测方法、以及诊断意义。
关键词：生物医学信号 技术处理 医疗检测 诊断
1 生物医学信号特点
生物医学信号其实就是人体内发出的光、电、声的信号，但是基于人体内的特点，生物医学信号与一般医学信号相比，具有不同的特点，比如：信号不强，在母亲体内得到胎儿心电信号就非常微弱[1]。噪声较强，由于人体本身信号不强，加上人体是一个综合的复杂体，所以，信号非常容易遭受噪音影响。频率范围通常不高，其中除了心音信号频谱有一点高以外，别的电生理信号频谱都不高。随机性较强，生物医学信号一方面是随机的，同时也是平稳的。正是由于这些特点的存在，让生物医学信号具有广泛的应用空间，对许多医疗诊断具有重要意义。
2 小波变换在医学中的应用
2.1 在电脑信号方面的应用
在传统的临床电脑影像分析中，基本是采用目测标注的模式来进行，这种方法容易让工作人员疲劳，并且误差很大，造成临床上多导EEG的“特征提取”与“数据压缩”始终处于主观处理上[2]。在分析过程中，窄窗口用于分析高频，宽窗口用于分析低频，这种分析方法体现了相对带宽频率分析与适应变分辨分析思想，有效的克服了上面的缺陷，有效的提升了信号及时处理途径。（1）EEG信号检测：在以往的瞬态检测中，通常是利用傅立叶变变换和匹配滤波的方法来进行，但是，后者在检测中需要相关信号的支持，前者一般只对有周期性并且能持续发出的信号有效。而小波变换检测具有突出局部特征的能力，对短时瞬变的低能量较为有效，而且不需要提前先验知识。利用小波变换中的多尺度分析，可以参照EEG中的棘慢波、伪差等不同尺度的表现来实现对异常波的检测。（2）EP信号检测：因为小波变换利用的基波的频率分辨率和时间各不相同，因此小波变换也使用于别的非平衡信号。在进入2010年以来，采用小波多分辨分析来提取诱发电位，在提高信噪比、减少刺激回合数等方面都研究已经向前迈进了一大步，在不久的将来有实现诱发电位单词提取的可能。
2.2 在心电信号处理中的应用
ECG作为生物医学信号的重要组成部分，是非常适合利用时间尺度与时频来进行分析的。众所周知，P、T、QRS就是ECG信号的组成部分，在这个组成中，各波的频率特性有所不同。通过以上的分析可以得出，ECG是一种具有明显时间尺度与时频特征的生物医学信号。（1）ECG信号检测。QRS波群的检测方法多种多样，常用的主要有：面积法、阈值法、斜率法等[3]，这些方法在使用过程中具有很多的弊端，如果遇见干扰严重等情况时，通常错误率较大。在最近的一些检测中，有的工作人员将小波变换引入到了ECG信号特征值的获取和识别中，而且对于解决上面的弊端起到了非常明显的作用。 （2）ECG晚电位检测。当下，在累加平均是许多晚电位分析仪器检测采用的主要手段。Meste有效的利用了小波变换对晚电位获取进行了讨论。
2.3 生物医学信号的处理方法
生物医学信号处理是研究从被干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。
3 光学技术在癌症诊断中的应用
在癌症诊断应用中，将光线安装在可以自由转动的仪器上，利用光在移动中碰见组织而反射的路径，这时，光的许多特征就可以为观察者提供许多的人体内在结构观察窗口。光学人体扫描仪主要是为了定位、诊断、识别人体内部患处的问题，对患者内部相关部位进行照亮，让观察人员了解到患处与周围内在结构之间的不同之处，进而实现有效的诊断。
自体荧光技术；在癌症诊断中，光谱技术很早的已经得到了使用，主要起源于光动力学质量研究阶段。在70年代左右，众多癌症专家都在尝试着将光敏荧光法应用到癌症诊断中，并且取得了理想的效果。但是，利用这种技术进行诊断时，患者必须提前注射抗光敏药物，但是，这种药物存在着很多副作用，所以，这种诊断方法不能大量使用。为了克服这种诊断的弊端，“自体荧光法”检测激光诱导的肿瘤组织自体特征荧光的方法得到了许多人的关注。
国内一些专家进行了大量的共振喇曼光谱、血清自体荧光实验研究、进行了许多的统计分析，通过波长激光对患者的血清处理变化，观察自体荧光的信号变化与共振喇曼峰二者之间有无明显差异性，进而对癌症患者进行诊断。实验结果说明：食道癌、胃癌、胰岛癌等癌症患者在经过血清激光作用治疗后，喇曼光谱有明显的差异性[4]， 并且荧光信号强度在降低，荧光峰发生了变化，变化幅度与正常人相比要大得多。
一些癌症学者又通过自体荧光体侧检测系统在结肠镜下测量获取组织自体荧光光谱，在对光谱进行判别分类时，是采用的多元判别法。实验的实验结果显示：所采用的多元判别法可以依靠很高的特异性与灵敏性来分别肿瘤组织和正常组织。
4 结语
综上所述，伴随着研究的深入，理论研究更加成熟、通信系统和医学图像归档相续出现、家庭医疗保健器材快速发展、远程医疗诊断需求不断提升，对医学信号的图像增强、分析处理、压缩、去噪等多方面提出了相应的要求，在这种背景下，通过现代分析方法和传统分析方法的结合，足以满足未来发展的需要，而生物医学信号技术的出现，对未来的医疗检测与诊断具有非常重要的促进作用。
【摘 要】《生物医学信号处理》是生物医学工程专业的一门主要的专业课程，文章通过分析该课程的特点，以及结合本专业该课程的实际情况，探讨从课堂教学、实践教学以及和其他专业课程联合三个方面进行课程教学改革。
【关键词】生物医学工程；信号处理；教学改革
生物医学工程是运用自然科学和工程技术的原理和方法，研究人体的结构、功能，并从工程角度解决防病、治病等问题的一门综合性高技术学科。而生物医学信号处理是生物医学工程的一个重要研究领域。
一、课程特点
生物医学信号处理是生物医学工程专业的重要专业课程，在生命科学基础研究、医学诊断和临床治疗等方面均起着重要的作用，已成为国内外大多数生物医学工程专业本科教学大纲中的专业基础课程，它为学生进一步学习及开展科研工作奠定了基础。该课程内容包含生物医学信号的测量、处理和定量描述；还有探测生物医学信号源，描述一个生物医学物理系统的输入与输出信号之间内在联系。通过这些内容的学习培养学生掌握生物信号处理的基本原理、方法和发展趋势，使学生具备获取、处理和解释生物医学信号的能力。该课程充分体现了生物医学与工程学的交叉性，其综合性、理论性和实验性都很强，因此其教学过程对于培养学生运用工程技术手段解决生物医学领域具体问题的能力具有重要意义。
从课程教学目标来看，目前讲授该课程的国内外情况并无太大差异，即：使学生学会生物医学信号处理的基本理论和方法，能够应用数字信号处理技术对检测到的心电、脑电和其他各类生理信号进行处理，学会数字滤波器的设计。生物医学信号处理课程涉及到大量的定理、公式、变换以及算法，与高等数学、复变函数、数理方程、模电等基础课程密切相关。由于教学内容上涉及到大量的算法理论与公式推导，且具有一定的难度，因而对于生物医学工程专业的学生来说，有些单调枯糙，理解起来也比较困难，因此该课程的课堂教学环节和实践教学环节需不断完善和改革，以期获得较好的教学效果。
二、教学改革内容
（一）针对生物医学信号处理课程的特点，改进课堂教学的形式
作为一门重要的生物医学工程学科专业课，生物医学信号处理随着科学研究的发展也在不停的变化和发展，因此必须把讲解经典方法和介绍最新发展动态结合起来。目前，课堂教学的内容主要有随机信号基础、随机信号检测、参数估计、功率谱估计、匹配滤波、维纳滤波、自适应滤波，涉及面广、数学公式多、理论概念抽象、实际应用知识较难掌握。为了充分调动学生的主动性，需采用各种教学手段克服学生的畏难情绪。首先，根据教学内容修改教学课件，调整理论推导与实际应用等内容的比例；另外在教学中更多地加入与MATLAB软件的互动以及教学演示软件的操作，让学生能更好的掌握相关知识。
MATLAB是一个主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的计算环境，可以绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序，在信号处理与通讯、信号检测中发挥很大的作用。其丰富的可修改的函数库也可给学生提供好的实践空间。通过MATLAB软件的调用可实现生医信号处理中常用的处理算法的直观化。教学课件中与MATLAB的交互主要采用函数调用的方式，简洁明了，让学生对各种算法处理的效果有直观的认识；
另外还采用基于MATLAB的图形用户界面（GUI）编写教学演示软件，教师或学生通过与软件界面的交互了解本课程中常见信号处理算法的功用，数据的导入导出，各种算法的软件实现方法等等，该软件目前已初步成形，还在不断改进和完善当中。
（二）改变实验教学的形式
任何一门与实际技术技能相关的课程都需要实验环节。实验教学是现代高等教育中必不可少的重要环节。通过实验，一方面可以加深学生对所学理论知识的理解和掌握，另一方面也是提高学生动手能力和将理论知识应用于实际问题的有效途径。为了更好的掌握知识点，生医信号处理的实验教学通过生医课程设计的实践环节来进行。根据教学内容设置了3-4个综合的生理信号处理的程序设计题目。如题目“心电信号的QRS复波检测”让学生了解了心电信号的特点，熟悉了低通、高通、带通等滤波器的设计与计算机实现以及熟悉使用MIT/BIH数据库；题目“维纳-霍夫方程”让学生对维纳滤波的知识进行巩固，熟悉其计算机实现，对寻找最小均方误差意义下的最优滤波器有更深的认识，且能观察维纳滤波对一些不同的常见的生理信号，如心电，脑电信号的处理效果；题目“Yule-Walker方程”让学生通过编程对实际生理信号（例如脑电）建立AR模型，从而对参数模型法估计功率谱有了更深的了解，且对使用白噪声驱动生成随机信号，脑电数据压缩等方面也有了更直观的感受。
生物医学信号处理课程设计内容设置多样化，既涉及到生医信号处理课程中的主要内容，如信号检测、最佳线性滤波器设计、现代功率谱估计方法等；同时又对数字信号处理的基本内容进行了复习和巩固。除了上述内容之外，还进一步锻炼了学生编程的能力。还训练了学生获取生理信号的能力，学生既可以利用实验室现有的医疗仪器如心电图机、脑电图仪等获取心电、脑电信号，亦可通过MIT/BIH数据库获得所需的生理信号。
在生物医学信号处理课程设计实践教学环节中鼓励学生共同完成实验任务并有不同的成果展示。在团队中每个学生担任不同的角色并负责不同的分工任务，他们在完成实验任务的同时也培养了团队合作精神并使每个学生在团队中充分发挥了自己的特长，体验到自己的价值。因此，既可以巩固所学理论知识，还可以提高学生动手能力和解决实际问题的能力。
（三）与其他相关课程联合
生物医学信号处理是一门综合性很强的课程，其流程为：生物医学信号及其特性信号采集信号处理信号的识别诊断，目前的教学内容主要注重后两个环节，前两个涉及较少。通过综合实践环节，如课程设计，将本课程与其他专业课程联系起来，使得学生对前两个环节有较好的学习，从而对生物医学信号处理的整体流程有完整且深刻的理解。
如在课程设计中，所有的设计内容都涉及到了对生物医学信号及其特性的了解和信号采集这两个环节，学生利用生医实验室已有的设备器件，如心电图机、脑电图仪、多道生理数据采集系统、传感器平台获取相应的生理信号可实现对该两个环节的知识的巩固，同时也复习了《医学仪器》、《生物医学传感器》等专业课程的相关内容，将几门专业课程联系成一体，使得专业学习更加的系统化。在毕业设计环节中更是经常涉及到生理信号处理的完整系统流程，既提高了设备的利用率，又锻炼了学生解决实际问题的能力。
三、结语
在生物医学信号处理的教学过程中，通过教学方式的不断改革，使得学生能够更加容易的理解和掌握专业知识，同时更多地结合实际应用，引入更多具体的生物医学信号处理实例，将真实世界与理论研究联系起来，从而达到使学生能学好这门课程，并培养其解决实际问题能力的目的。
摘要：针对医学院校生物医学工程专业必修课之一――生物医学信号处理课程教学现状，分析该课程实现双语教学模式的优越性，浅析生物医学信号处理实现双语教学改革的重要性及途径，从而为医学院校生物医学信号处理课程改革提供新方向。
关键词：生物医学信号处理;双语教学;改革
生物医学工程（BiomedicalEngineering）是各种工程学科同生物医学相结合的新兴交叉学科[1]。从1979年11月“国家科委生物医学工程学科组”成立至今，中国的生物医学工程的发展已有30余年的历史。随着生物医学工程专业建设的完善，生物医学信号处理已成为许多有生物医学工程专业高校的必修课之一。生物医学信号处理是继“信号与系统”“数字信号处理”和“生理系统建模”等课程之后开设的面向数字信号处理应用的课程。该课程作为生物与医学工程专业的核心课程，充分体现了生物医学与工程学的交叉性，其综合性、理论性和实验性都很强，对培养学生从工程角度解决生物医学领域具体问题的能力具有重要意义。
医学院校课程改革主要缘于医学科学的发展和进步。在最初的单一研究、精细分析、高度分化的基础上，出现了多学科高度综合、融合的基本态势，既要求在医学理论构成上融合，又要求在诊断治疗技术应用上融合[2]。按照医学发展的要求，将更多与自然科学、社会科学等多学科相互渗透、互相融合，从而要求医学专业课程体系的设置随之变化。因此，医学院校中生物医学工程专业的课程改革也要适应整个医学专业课程的整体进步。这样，课程改革要求熟悉国内外新科技的动态，不断地掌握新的相关科学技术，吸收新知识和新技术。双语教学是目前高校教育改革的方向之一，利用双语教学和专业的融合，既能充分发挥双语教学方式对学生掌握专业英语词汇的促进作用，又能提高学生查找原文学习资源等实际能力。
本文结合笔者几年从事生物医学信号处理和双语教学经验，浅析生物医学信号处理教学现状及实现双语教学改革与实践的途径。
1.
课程设置
天津医科大学生物医学工程专业建立于1986年，由神经工程、医学仪器、物理医学和生物信息学等方向构成。针对自身学科特点，“生物医学信号处理”课程体系提出理论联系实践，因此课程学时包括36学时理论课程和18学时实验课程。由于“生物医学信号处理”课程含有较多定理、公式、变换以及算法，因此该课程的理论教学必然分配较多学时;同时培养学生运用工程方法解决实际问题的能力至关重要，因此实践环节必不可少。
2.
双语教学
双语教学包括教材语言和授课语言两方面。使用原文教材能够使学生系统地了解掌握原文专业知识的表述。但由于语言等文化差异，全部利用原文教材还存在一定困难。因此合理删减原文教材重组后编写方式较为适宜。专业教师知识丰富，但英语授课尚有一定难度。当前高校注重人才培养和引进。许多具有博士学位的人才或留学归国人员具备“外语+专业”的基本条件。这将有利于双语教学，而且也易实现教学相长。
3.
教学方式
双语课程主要目的是培养学生专业文献的阅读、翻译及写作能力。增加师生的互动能够提高学生的积极性，如课堂上开展小应用讨论，并轮流推选代表发言，鼓励英文口头报告;课下布置相关文献题目，以小组形式共同完成，鼓励用英文撰写报告等方式。
4.
同行学习
双语专业教师要有丰富的专业理论知识及扎实的外语基础。但是双语教学或偏重英文教学并不容易，因此加强双语专业教师与英语专业教师的相互学习，进而提高双语专业教师双语教学的素质和水平，提高英语专业教师理解其他学科专业术语的能力。
5.
总结
在“生物医学信号处理”双语课程改革中，要把握理论联系实践的原则;根据实际情况，合理删减重组原文教材;鼓励师生互动;双语专业教师与英语专业教师要互相学习和交流。
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