生醫訊號系統實作：LabVIEW & Biomedical System

「本實用教學專書章節內容介紹循序漸進，加上輔以LabVIEW圖像設計與實例介紹，相信本書將可以提升學生以及生醫產業從業人員的生醫跨領域應用基礎，使其獲得更完整豐富的專業知識。」－吳重雨(國立交通大學前校長／生醫電子轉譯研究中心及智慧型仿生系統研究中心創辦人)

「以 『數位生醫訊號系統』為依歸，讓讀者在生醫訊號、系統設計、雛型實作、轉譯醫學等有全方面的概念與實作練習，並能以 NI LabVIEW 與NI RIO 為例，學習如何完成實作工程應用，達到更好的學習效果。」－孫基康（美商國家儀器台灣總經理）

本書涵蓋醫學、電子、資訊、電機等跨領域，透過深入淺出的描述，從生醫訊號的性質、感測原理、臨床意義，循序漸進的傳達生醫訊號的概念，接著介紹數位系統的研發流程、設計架構、實作方式，透過簡易的範例與練習，讓讀者能在練習過程中，「做中學」學習到系統開發的技巧，更融入實際應用範例，介紹訊號系統的架構與實作方法，接著引入嵌入式系統的概念，透過FPGA硬體開發平台，介紹數位系統的雛形實作（Prototyping），最後導入數位生醫訊號系統的實作練習，讓讀者在生醫訊號、系統設計、雛形實作、轉譯醫學有全方面的概念與實作學習。

張家齊博士

畢業於交通大學資訊科學與工程研究所，曾於大學期間赴陽明大學接受醫學系的全程課程訓練，目前於交大生醫電子轉譯中心擔任助理研究員。就學期間曾任訊號與系統、線性代數、演算法概論、虛擬醫用儀表、三維生醫繪圖電子系統應用專題的助教與課堂講師。

蕭子健博士

交通大學資訊工程學系、生醫工程所助理教授，LabVIEW課程傳授高達1000小時、出版叢書高達十八本，迄今全國碩博士論文被引用次數達707次。

Chapter 1. 生醫訊號感測

1-1數位與類比(Digital & Analog)

1-2傳感器(Transducer)

1-3體表電位(Body surface potential)

1-4心電圖(Electrocardiogram；ECG；EKG)

1-5肌電圖(Electromyogram；EMG)

1-6眼動圖(Electrooculogram；EOG)

1-7腦電圖(Electroencephalogram；EEG)

1-8血液容積圖(Photoplethysmogram；PPG)

1-9心音圖(Phonocardiogram；PCG)

1-10阻抗心動圖(Impedance Cardiography；ICG)

1-11壓電感測(Piezoelectric Sensor)

Chapter 2 數位系統設計

2-1數位訊號系統架構(Architecture of digital signail system)

2-2流程控制(Data flow control)

2-3有限狀態機(Finite state machine)

2-4事件導向處理(Event handler)

2-5事件導向有限狀態機(Event-driven finite state machine)

2-6佇列訊息處理(Queued message handler)

2-7子程式(SubVI)

2-8功能性廣域變數(Functional global variable)

2-9資料結構(Data structure)

2-10佇列(Queue)

2-11生產者/消費者(Producer/Consumer)

2-12總複習

Chapter 3 數位訊號系統設計

3-1訊號擷取(Data acquisition)

3-2離線系統與上線系統(Offline/Online system)

3-3音訊分析系統(Audio analysis system)

3-4濾波器(Filter)

3-5影像分析系統(Video analysis system)

3-6網路通訊(Network communication)

Chapter 4 嵌入式數位訊號系統設計

4-1嵌入式系統(Embedded system)

4-2可程式化邏輯閘陣列(Field-programmable gate array；FPGA)

4-3單板RIO(Single-board reconfigurable I/O；sbRIO)

4-4個人化RIO(myRIO)

4-5遠端隨身監控(Data Dashboard)

Chapter 5 數位生醫訊號系統

5-1轉譯醫學(Translational medicine)

5-2心率變異度(Heart rate variability；HRV)

5-3脈波診斷(Pulse diagnosis)

名詞索引

「生醫訊號系統實作」是一門適合生醫工程領域新進入門與進修的課程，同時綜合生醫實務應用與系統設計實作之教學基礎、學習之技術與臨床應用之觀念引導。目前坊間此類別的書偏少，然而，生醫工程與生醫產業已為新產業，發展生醫跨領域人才需求仍持續增加，系統整合與實務應用的培訓需求持續攀升，但跨領域知識與技術實務應用對純工程背景或剛入門的學子而言，卻是一條難以跨越的鴻溝。況且，在系統實作過程、或實體電路實作過程，需電腦語言、硬體描述語言相關技能( 軟實力) 與嵌入式系統架構的理解與實作( 硬實力)，方能促進學習效益，但卻又讓學子因繁雜的實作過程、不斷失敗引出的負面情緒與無成就感，使「做中學」難以得到相應的成效。

我們決定正視此問題，藉由先前的寶貴經驗：LabVIEW 系列叢書之撰寫經驗、生醫訊號分析之研究經歷、資訊領域之專業知識、電子電機系統整合與雛形實作之尖端技術，進行彙整，編輯一本包含生醫感測原理、臨床意義、系統設計、實作教學、應用實例，且最重要的是：站在學子的立場進行撰寫。如此，此書可視為一本簡而實用的入門教科書，讓入門的學子在過程中激發興趣，並兼顧固本精進的學習方式。編輯安排上，強化系統化編輯、深入淺出、循序漸進、兼顧實際應用為核心。簡而言之，期待學子閱讀完此書後，能輕易回答：「什麼是生醫訊號?」、「實務上有什麼應用?」、「什麼是生醫訊號系統?」、「如何針對生醫應用導向設計合適的系統?」、「如何雛形實作?」等等。

在此，有幾件事需特此致謝與說明：

1. 承蒙美商國家儀器公司(National Instruments) 於95 年12 月25

日捐贈教學實驗室、LabVIEW 校園授權版，在教學、學子自學過程獲益良多。

2. 本書可視為「以圖形化訊號系統實作的角度來學習生醫跨領域整合」。

3. 本書分為五章，以「訊號篇」、「系統篇」、「訊號系統整合」、「嵌入式系統雛形實作」、「生醫應用」循序漸進，由基礎至實務應用的教學。

4. 本書以圖形化程式設計介面LabVIEW 為實作平台，讀者可透過概念性圖形化介面進行程式撰寫，將系統付諸實現。

5. 本書以生醫訊號系統為主軸，輔以臨床實務應用，讀者可藉此了解此領域發展與方向。