当前，胃肠动力障碍性疾病是临床常见病。反映胃肠动力学特性的胃肠运动生理参数检测及结果分析已成为动力障碍性疾病的重要诊断方法。作为消化系统三大基本生理功能之一的胃肠运动功能的研究同样依赖于消化道运动生理参数的检测和分析。但到目前为止，还没有一种方法能在无需清肠禁食的正常生理条件下对整个胃肠道运动生理参数进行长时间动态实时监测。这一现状不仅大大制约了临床对动力性疾病的诊查效果，也导致长期以来医学界对健康者和患者胃肠运动及其变化规律的不完全了解和掌握，对肠道动力性能的评价缺乏科学、客观、公认的“金”标准。因此本文将致力于解决人体消化道运动生理参数的无创获取、信号分析处理及利用等问题。 本文以国家自然科学基金资助项目和国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目为依托，首先研究了人体胃肠道运动生理参数的无创检测方法，力图解决正常生理状态下，人体胃肠道温度、压力和pH值的长时间实时监测问题，为临床胃肠动力性疾病的诊查提供有力工具，为人体胃肠运动功能研究和胃肠动力性能评价提供定量依据。以此研究为基础，进一步探讨了压力检测信号的分析处理方法及利用压力信号实现消化道动力性能评价和辅助动力性疾病诊断的方法。本研究对于人类社会保健普查工作、对于消化系统动力性疾病的诊查，具有重要意义和显见的社会与经济效益，并力求对人体消化系统运动功能和动力性能的研究起进一步的推动作用。 本文的具体研究内容及主要工作可以概括为以下几个方面： 研究开发了人体全消化道微型无创诊查系统。系统主要由四部分组成：生物遥测胶囊、体外便携式数据记录器、胶囊体外跟踪定位系统、信号处理系统。首先就系统的总体方案，生物遥测胶囊内各功能模块(电源管理模块、传感器模块、信号处理模块、无线通讯模块)、体外便携式数据记录器的原理及具体实现方法加以介绍。然后着重研究了系统的一项关键技术即遥测胶囊在体内的定位问题，以便为后续信号处理提供必要的分段信息。在分析了当前同类或类似研究成果中所采用的方法后，提出了结合pH值检测结果和体外超声波探测装置的分段定位方法，能确定胶囊通过各主要消化器官的时间；为进一步增强系统功能，提出了第二种解决方案，即基于静磁场检测和磁场逆问题求解的胶囊位置连续跟踪确定方法，详细阐述了方法的理论基础、实现原理和数值求解算法。给出了结肠段的仿真计算结果。 研究了消化道压力检测信号的自动分析处理方法。在分析了压力检测信号的特点后，深入研究了压力信号的滤波去噪、单个压力波形的确定、异常数据的剔除等自动分析处理中的关键问题。在此基础上，提取了信号时域、频域和幅值域的若干特征参数，为后续利用压力信号进行肠道动力性能诊断打下基础。利用人体试验数据，检验了分析方法的可行性和特征矢量对模式分类的有效性。 研究了基于压力信号特征矢量的胃肠动力性能智能诊断方法。采用GHSOM自组织神经网络和有导师监督学习算法(LVQ)，对信号的特征空间按所代表的运动形式自组织的聚类，全部类群经监督学习并贴上类别标签后，就形成了从信号的特征矢量到胃肠动力性能诊断结论(正常或异常)之间的映射关系，从而为医生确定胃肠动力障碍发生与否及发生的具体肠段提供参考。为提高分类系统的有效性，本文还提出了改进的基于加权欧氏距离的GHSOM网络设计。 基于人体消化系统是典型的非线性动力学系统这一事实，研究了将非线性动力学方法应用于压力信号分析，计算了结肠慢传输型便秘患者和健康测试者的压力信号的多个非线性指标，包括Lorenz散点图、功率谱、关联维、李雅普诺夫指数和测度熵，尝试从动力学系统的角度出发解释计算结果及产生差异的原因，探讨了这一方法在深刻揭示消化系统动力学特性和辅助动力性疾病预防和诊断的可行性。 尽管本文提出了利用消化道无创检测系统及其检测结果实现消化道动力性能研究和辅助诊断的方法，但整个系统距离临床实用还有一定差距，在论文的最后，对整个论文的工作和研究成果进行了总结，并提出了下一步的研究工作内容。