Природа биомедицинских сигналов

   Введение
   Живые организмы состоят из многих взаимосвязанных систем — человеческое тело, например, включает нервную, сердечно-сосудистую и мышечно-скелетную си­стемы, а также некоторые другие. Каждая система построена из нескольких подси­стем, которые отвечают за многочисленные физиологические процессы. Например, сердечно-сосудистая система выполняет важную задачу ритмичного прокачивания крови через тело для обеспечения доставки питательных веществ, а также прокачи­вания крови через дыхательную систему для насыщения кислородом самой крови.
   Физиологические процессы
   Физиологические процессы являются сложными явлениями, включающими в себя нервную или гормональную стимуляцию и управление; входные и выходные потоки, которые могут быть представлены в форме физических веществ, нейротрансмиттеров или информации; действия, которые могут быть механическими, электрическими и биохимическими. Большинство физиологических процессов либо сопровождаются сигналами, либо проявляют себя в виде сигналов, отражающих природу и протека­ние этих процессов. Сами по себе сигналы могут быть многих типов, в том числе биохимические в форме гормонов и нейротрансмиттеров, электрические в форме потенциала или тока и физические в форме давления и температуры.
   Болезни или дефекты какой-либо биологической системы вызывают изменения в нормальных физиологических процессах, приводящие к патологическим процес­сам, которые влияют на эффективность работы, состояние и общее благополучие системы. Патологические процессы обычно связаны с сигналами, которые в некото­рых отношениях отличаются от соответствующих нормальных сигналов. Если мы хорошо понимаем исследуемую систему, то существует возможность наблюдения соответствующих сигналов и оценки состояния данной системы. Эта задача не слишком сложна, когда сигналы являются простыми и могут регистрироваться на внешней поверхности тела. 

При мониторинге в случае интенсивной терапии для измерения температуры барабанной перепонки уха иногда используется инфракрасный датчик. Те же датчики могут применяться и для других целей, например, они могут быть введены с помо­щью катетеров в артерию или в сердце для измерения внутренней температуры тела. В этом случае появляется возможность получить непрерывное измерение темпера­туры, хотя для последующего анализа могут сохраняться лишь несколько отсчётов, полученных с интервалом в несколько минут.
   На рис. 1.1 показано представление измерений температуры в форме скаляра, массива, а также сигнала, представляю­щего собой функцию от времени. Очевидно, что графическое представление даёт возможность более простого и быстрого понимания тенденции в изменении тем­пературы, чем цифровой формат. Продолжительные записи температуры позволяют анализировать механизмы температурной регуляции