Signals and Systems in Biomedical Engineering: Physiological Systems Modeling and Signal Processing

فیزیولوژی مجموعه ای از فرآیندهایی است که هموستاز را حفظ می کند و اندازه گیری فیزیولوژیکی وسیله ای برای مشاهده این فرآیندها است. تئوری سیستم ها و پردازش سیگنال ابزارهای رسمی برای مطالعه فرآیندها و کمیت های اندازه گیری شده ارائه می دهند.

این کتاب نشان می‌دهد که از مدل‌سازی سیستم‌ها می‌توان برای توسعه شبیه‌سازی‌های سیستم‌های فیزیولوژیکی استفاده کرد، که از روابط رسمی بین فرآیندهای اساسی و اندازه‌گیری‌های مشاهده‌شده استفاده می‌کند. معکوس چنین روابطی ابزارهای پردازش سیگنال را نشان می دهد که می توانند برای تفسیر داده های تجربی استفاده شوند. هر دو پردازش سیگنال و مدل سازی سیستم ها در مطالعه فیزیولوژی انسان ارزشمند هستند. این کتاب با بحث در مورد تکنیک‌های پردازش سیگنال از فیلتر کردن و تجزیه و تحلیل طیف گرفته تا تجزیه و تحلیل موجک، از نمودارها و قیاس‌ها برای تکمیل ریاضیات استفاده می‌کند و کتاب را برای فیزیولوژیست‌ها قابل دسترس‌تر و برای مهندسان جالب‌تر می‌کند.

مدل‌سازی سیستم‌های فیزیولوژیکی هم به دستیابی به بینش و هم در ایجاد روش‌های تحلیل کمک می‌کند. این کتاب نشان می دهد که چگونه محاسبات عددی با نمایش گرافیکی، لمسی و چند رسانه ای می تواند برای شبیه سازی سیستم های فیزیولوژیکی استفاده شود. در این ویرایش سوم، شبیه‌سازی‌ها بیشتر از نسخه‌های قبلی با معاینه بالینی و فیزیولوژی تجربی مرتبط هستند.

مدل‌های دقیق عصب و عضله در سطوح سلولی و سیستمیک و مدل‌های ساده‌شده جریان خون قلبی عروقی نمونه‌هایی برای روش‌های ریاضی و شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای ارائه می‌دهند. چندین مدل به اندازه کافی پیچیده هستند که در درک مسائل دنیای واقعی مانند بیماری عصبی عضلانی مفید باشند. این کتاب دارای مجموعه مسائل گسترده و پیوندی به مطالب قابل دانلود اضافی حاوی برنامه های شبیه سازی است که راه حل هایی برای تئوری توسعه یافته در متن هستند.

Physiology is a set of processes that maintain homeostasis, and physiological measurement is a means of observing these processes. Systems theory and signal processing offer formal tools for the study of processes and measured quantities.

This book shows that systems modeling can be used to develop simulations of physiological systems, which use formal relations between the underlying processes and the observed measurements. The inverse of such relations suggest signal processing tools that can be applied to interpret experimental data. Both signal processing and systems modeling are invaluable in the study of human physiology. Discussing signal processing techniques ranging from filtering and spectrum analysis to wavelet analysis, the book uses graphs and analogies to supplement the mathematics and make the book more accessible to physiologists and more interesting to engineers.

Physiological systems modeling helps in both gaining insight and generating methods of analysis. This book shows how numerical computation with graphical display, haptics and multimedia can be used to simulate physiological systems. In this third edition the simulations are more closely related to clinical examination and experimental physiology than in previous editions.

Detailed models of nerve and muscle at the cellular and systemic levels, and simplified models of cardiovascular blood flow provide examples for the mathematical methods and computer simulations. Several of the models are sufficiently sophisticated to be of value in understanding real world issues like neuromuscular disease. The book features expanded problem sets and a link to extra downloadable material containing simulation programs that are solutions to the theory developed in the text.