第二篇：EAdi信号的获取和处理

EAdi信号的处理是一个令人着迷的领域，新材料的不断涌现、处理能力的不断上升让我们的思路无穷尽。下面的博文将描述获取和处理EAdi（或者是在Servo-i上称作Edi）信号的步骤。

EAdi导管

为了获得EAdi信号，我们设计了按顺序排列的9个电极（外加一个参比/接地电极）以获得8个双极的记录。采用双极记录将EAdi信号共模干扰的影响最小化。这些电极的排列仅可以覆盖膈肌的呼吸运动。为了使这些传感器的使用及它们置入食管的方法简单化，我们设计了一些可以在普通的鼻胃管上使用的电极，而且根据不同的身高调整了电极间的距离以涵盖膈肌运动时的变化区域。

信号采集和过滤

EAdi信号（以及其他任何肌电信号）的采集要遵循一定的规则，这称作采样定律（Nyqvist定律）（http://en.wikipedia.org/wiki/Nyquist%E2%80%93Shannon_sampling_theorem），指的是采样频率只有在信号最高频率的两倍以上时才能有效采集。这一步骤是为了避免混淆现象。（http://en.wikipedia.org/wiki/Nyquist–Shannon_sampling_theorem#Aliasing）。混淆现象指的是当采样频率不够高时，在采样后得到一个相同频谱、不同相位、不同振幅的伪正弦波信号的现象。跨食道测量的EAdi是在2KHz获得的，这至少是肌电信号最高频率分量的4倍。第二步是信号的过滤：低通滤波器允许低频信号通过，可以用来防止混淆现象，因而常被称为抗混淆滤波器。高通滤波器允许高频信号通过，用于革除信号中的直流电平。高通滤波器还用来清除由于组织电极界面变化诱导产生的（即通常所称的电极运动干扰）、食管蠕动产生的、食管下段括约肌活动产生的以及心脏活动产生的低频信号，这些信号的频谱大体上要低于EAdi。但是EAdi频谱的低频部分有时会与心脏频谱的高频部分重叠，因此就需要一个特制的过滤器来将信号串音比最大化。为了消除例如50或60Hz交流电的干扰，应用了一种陷波滤波器。最近在信号处理过程中应用了逻辑算法，即在EAdi信号每16ms时探测非膈肌信号并用预测的数值来代替。为了抑制EAdi信号的随机变动性和推测EAdi信号无原因丢失的倾向，可以应用递归滤波器。

电极滤波

EAdi信号处理过程中的一个主要问题是如何克服电极噪声。当膈肌活动时，EAdi电极也会在食道内移动，电极的位置就会对应于膈肌的活动而不断移动。

应用双极电极放大信号，信号的振幅也会被由于膈肌运动而不断变化的电极位置所影响。举例说明，如果膈肌恰巧是在两个电极正中间的位置，既然同样的信号被两个电极所记录并减掉，那么双电极的布置就会将信号删除。这就会导致该EAdi信号振幅下降而频谱升高。当一个电极放置在膈肌附近（高EAdi），另一个电极放置在远离膈肌的位置（低EAdi）时，双极电极可以记录到最强的EAdi信号。这样放置的电极位置不只可以获得最高的EAdi振幅（相对较低的频谱），还可以获得良好的共模抑制（CMRR）并消除交叉信号干扰。

此外还应注意到，电极间的距离还可以用于高通滤波器，即电极间的距离越短越少的低频波可以被测得。

电极排列时膈肌位置的测定（互相关技术）

对应于EAdi电极排列的设计，所有双极电极记录的极性也具有相同顺序。膈肌上方和下方获得的EAdi信号之间互相是相反的。

因此，我们又研发出互相关技术：可以成功地将一个电极对与接下来第二个电极对相关联。也就是说如果两个信号均采集于膈肌上方或下方，它们将具有相同的位相-即呈正相关；如果电极对采集的信号分别来自膈肌的上方或下方，它们将具有相反的位相-即提供最高负相关系数。

双减法技术

为了避免电极噪声也就是减少双电极位置对应于膈肌位置变动而对EAdi振幅的影响，我们开发了一种“双减法技术”。双减法技术应用互相关技术来确定跨越膈肌的两个电极对的位置。既然放置在膈肌上方或下方的电极获得的信号位相相反，那么这些信号相减就会获得和信号，而该信号可以减少电极滤波、改善信噪比。双减法获得的均方根与中央（放置在双减法电极对之间的电极）获得的均方根相加。双减法获得的均方根值每16ms信号段实时计算，从而构成了EAdi信号。

换句话说，这些信号波形代表了中枢对膈肌的呼吸驱动，可以用来监测和控制NAVA。