Biosignály/Druhy

Biosignál lze chápat jako jakýkoliv změřený projev činnosti živého organizmu. Nemusí přitom jít jen o vlastní činnost organizmu (např. EKG nebo krevní tlak), může jít i o pasivní reakci organizmu s vnějším fyzikálním (např. rentgen nebo ultrazvuk) či chemickým (diagnosticky významné změny zbarvení některých gynekologických afekcí po aplikaci kyseliny octové a Lugolova roztoku) podnětem. I když k tomu název biosignál evokuje, není nutná řada měření v čase, biosignálem je i jedna hodnota nebo spíše řada různých hodnot změřených v jednom okamžiku.

Biosignály lze dělit podle řady hledisek:

Dělení podle chování se v čase

Deterministické procesy

Deterministické procesy, a jim odpovídající změřené biosignály, jsou jednoznačně určené (determinované) počátečními podmínkami. Lze pro ně sestrojit model jednoznačně popisující jejich chování v minulosti i v budoucnosti. Je zřejmé, že jde jen o idealizaci, nicméně předpoklad deterministického systému je poměrně častý. Deterministické procesy můžeme dále dělit na:

• přechodné procesy - děj systému, a tedy i změřený biosignál, proběhne pouze jednou
• ustálené procesy - systém se mění periodicky v čase nebo se nemění vůbec

Stochastické procesy

Chování systému v sobě zahrnuje náhodný prvek. Tato vlastnost se projeví i na charakteru naměřšného biosignálu. I stochastické procesy se chovají podle určitých zákonitostí a tak lze vysledovat jisté pravidelnosti.

Dělení podle rozměru signálu

Pro účely dalšího zpracování signálu je obvykle vhodné vědět, o jakou informaci se jedná. Časový faktor je obvykle vnešen jako posloupnost takovýchto signálů.

Jednorozměrné biosignály

Jednorozměrné biosignály představují vlastně časovou posloupnost hodnot změřeného parametru (např. teplotní průběh, časový průběh saturace kyslíkem, ale i jednorázově změřená dechová frekvence), popř. časovou posloupnost vektorů naměřených parametrů (např. trojice hodnot napětí získaných z končetinových svodů EKG, řada základních číselných údajů o pacientovi). Pro zpracování a analýzu jednozorměrných signálů je vyvinuta celá řada nástrojů, nejznámější je pravděpodobně Fourierova analýza.

Dvojrozměrné biosignály

Dvojrozměrné biosignály vlastně odpovídají řadě biosignálů sejmutých v jednom čase z definovaných míst dvojrozměrného prostoru. Takový prostor může vzniknout buď jako řez vedený trojrozměrným prostorem (např. ultrazvuk nebo CT), nebo tak, že se signály ležící vně zobrazované roviny sumují (klasický rentgenový snímek). Obvykle jde o obrazová data (ať už fotografie nebo výstupy z klinických zobrazovacích metod); zde je dvojrozměrnost zřejmá, přirozenou reprezentací takovýchto dat je matice čísel. Časově proměnný biosignál pak vlastně představuje časovou posloupnost datových matic.

Trojrozměrné biosignály

Trojrozměrné biosignály jsou reprezentací biosignálu sejmutého s ohledem na prostorové rozložení jeho zdrojů. Reprezentací takového signálu může být matice vektorů (nebo vektor matic;-). Trojrozměrným biosignálem jsou např. data získaná z CT nebo z 3D ultrazvuku. I trojrozměrné biosignály lze snímat v čase (v případě sonografie se pak hovoří o 4D sonu), ale zde je již velká režie na paměť i výpočetní rychlost měřícího zařízení.

Dělení podle vzniku

Aktivní biosignály

Aktivní biosignály jsou takovým projevem činnosti organizmu, který je zdrojem energie. Mohou být tedy snímány pasivně. Velká část takovýchto biosignálů souvisí s přesuny elektrického náboje a navenek se projevuje jako přímo změřitelné změny elektrického napětí. Jde zejm. o EKG, ale i o další elektrofyziologické signály, jako např. EEG, EMG nebo ENG. Řada jiných aktivních biosignálů může souviset i s mechanickou energií - např. tlak v krevním řečišti, dýchacích cestách či v močovém měchýři, síla stahu svalů nebo akustické fenomény doprovázející činnost srdce, plic a střev.

Pasivní biosignály

Pasivní biosignály jsou projevem interakcí organizmu s fyzikálními či chemickými faktory. Vlastním biosignálem je obvykle změžený úbytek budícího faktoru po interakci s organizmem. Typickým příkladem je interakce organizmu s rentgenovým zářením či s ultrazvukem.

Podstránky

• Jak to vidí /Kychot