《生理参数测量仪器》PPT课件

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心律失常分析仪也装有功能很强的微 机，不仅具有测算功能，而且还具有自动 判别（模式识别）功能，能自动诊断几十 种心律失常的病症。
90年代出现的心电工作站使用个人电 脑，采集12导联心电数据，可进行心律失 常分析、心电向量分析以及心室晚电位分 析。
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2.1.2 脑电图机
大脑皮层的神经元具有自发生物电活动，因 此大脑皮层经常具有持续的节律性电位改变， 称为自发脑电活动。临床上将用双极或单极记 录方法，在头皮上观察大脑皮层的电位变化而 记录到的脑电波称为脑电图EEG。
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微电极可以记录到细胞的静息电位和
动作电位，一般从几微伏至上百毫伏之间。 由细胞电位构成的人体主要电生理信号有 心电、脑电、肌电、眼震电等。这些信号 的测量，可在一定程度上反映人体的生理 状况。生物电现象已成为了解生命活动、 研究生物功能的可靠依据。而生物电测量 仪器也经历了由简单到复杂、由功能单一 到多功能复合的发展过程。
α波：8~13Hz
β波：13~40Hz
θ波：4~<8Hz
δ波：0.5~<4Hz
其波形如右图所示。
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脑电波形的频率特性比幅度特性
在临床上更显得重要。脑电在时域 (Time domain）中不易得到特征参数， 而若将它们变换到频域（Frequency domain）中就很容易分出α波、β波、θ 波和δ波。(变换常采用傅里叶变换、小 波变换等）。这四种波是否出现，出
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2.1.4 脑地形图仪
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早在20年代就出现了用检流计测定的心电 图机。60年代以前，心电放大器一直采用电子
管，性能上不断改进，描记器由光点改为热笔 描记。60年代，晶体管心电图机的出现使其体 积大大缩小。70年代，出现了浮地式心电放大
器，进一步提高了其安全可靠性。目前，心电
放大器均由采用集成电路，遥测心电和多道生 理记录仪也得到了不断地改进和完善。80年代，
现频繁程度等均与生理病理状态有关。
临床常用来诊断癫痫等神经病和脑部 肿瘤。
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2.1.3 诱发电位仪
除了自发脑电波外，采用刺激的方法还能 够引起大脑皮层局部区域的电活动，称之为脑 诱发电位EP（Evoked Potential）。刺激的方式 通常有三种：视觉刺激、听觉刺激和体感刺激， 刺激时，可在与刺激感觉通道相对应的头皮部 位测到诱发电位，分别称为视觉诱发电位 VEP （Visial Evoked Potential）、听觉诱发电位 AEP（Auditory Evoked Potential）和体感诱发 电位SEP（Somatic Evoked Potential）。
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上图是二通道诱发电位仪的方框图。它具有高性 能的全浮地前置放大器，高速A/D 转换器进行数据采 集，由高性能的微机控制，并配有高速数字处理器进 行迭加平均运算。由电视监视器实时显示波形，具备 测量功能，由X-Y绘图仪绘制波形图。多通道的诱发 电位仪还有4、8、16、32和64通道的。
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除了从功能上分类外，还可按心电图
机描记输出方式分类：有间接描记方式和 直接描记方式。间接描记式目前已基本不 使用，现多用直接描记方式。直接描记式 还分为：喷墨式、墨水笔式、热笔式、热 阵打印头式。目前的单道心电机多用热笔 式，多道心电机多用热阵打印头式或打印 机。
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心电图机的基本构成
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威尔逊网络是由9个电 LA
20K
RA
阻组成，6个20KΩ组成一
个三角形电路，每一个三
角形顶点分别与3个30KΩ
组成一个星形电路三个点
30K
相连，星形公共点是威尔
逊网络的中心端，这点的
电位与人体电偶中心点电
LF
位相等，均可视为零点。
三角形的三个顶点分别引入人体右手、左手、左脚三
个肢导的信号，三角形三个边的中点是三个加压肢体
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4.电源
一般心电机电源都有交直流两种方式 供整个机器电路工作。
心电图机的关键是前置放大器，对心 电放大器的要求是放大倍数高（约5000 倍），输入阻抗高（>10MΩ），共模抑 制比CMRR大（80~100dB），频率响应 足够宽（0.05Hz~100Hz），以及良好的电 气安全技术，现都采用浮地电源和光电隔 离放大器。
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3.记录电路
现在的心电机记录电路都是由走纸马达
（交流电机）调速、稳速电路、记录笔调温电 路、记录器组成。而调速、稳速电路都采用锁 相环技术，通过锁相环输入不同参考频率信号 来改变速度，通过速度反馈信号与输入参考信 号相位比较，锁相环输出不同电位来稳定速度。 记录笔调温电路采用调宽脉冲方式，改变脉冲 宽度（占空比）来改变笔的温度。记录器采用 位置馈式记录器，它是由笔马达和同轴电位器 式位置检测器组成。利用电位器转动臂与记录 器线圈同轴的特点，使位置反馈式记录器的线 性好，描记的心电图清晰。
在每一个心动周期中，心脏各部分兴奋过程中出
现的电变化的方向、途径、次序和时间都有一定的规
律。这种生物电变化通过心脏周围的导电组织和体液
反映到身体表面上来，使身体各部分在每一心动周期
中也都发生有规律的电变化。把测量电极放置在人体
表面的一定部位，记录出来的心脏电变化曲线即为临
床常规心电图ECG 。可精选用pp来t 诊断心脏疾病。
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心电图机主要记录心脏电活动波形图。 自1905年威廉·爱因霍文最早将心电图机 用于临床，它已有近百年的历史。随着高 科技的迅猛发展，在设计与制造心电图机 方面也正在飞速发展，老型号心电机不断 被新型号心电机所淘汰，电子管心电机器 被晶体管心电机所取代，晶体管分立原件 心电机又被大规模集成电路心电机所取代。 尤其近些年来，在心电信息处理方式方面 由模拟式心电机向智能化式心电机转变， 目前智能化心电机已在临床得到广泛应用。
1~20μV，带宽1~300Hz，持续时间为200ms。P 表示正相波，N表示负相波，以平均潜伏期 （10L0matse的nc波y）峰作。为由下于角诱注发，电如位P幅100度表极示小潜，伏埋期没为
在自发脑电及噪声中，所以常用迭加平均方法 将多次刺激（多达1000次以上）的诱发电位迭 加，再去除噪声后，才能获得诱发电位。
导联的相应参考点。导联选择电路是控制人体信号的 输入，不同的导联选自人体的不同部位。
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2.放大电路
放大电路基本上是由前置放大电路、中间级放
大电路和功率放大电路组成。前置放大的主要任务 是提高共模抑制也就是抑制干扰信号，放大心电信 号。1mv发生器就加在这级的输入端。中间级放大 是将心电信号进一步放大，一些在心电机面板上可 调整的和可用的功能基本在这级实现。如增益调节 （记录笔输出幅度不够时调节）、阻尼调节（方波 不够理想时调节）、增益选择（输出幅度有3档可 选：1/2、1、2）、50Hz电源滤波（去除电源引起 的干扰）、35Hz肌电滤波（去除肌电引起的干扰）、 位移（调整热笔在合适的位置）等。功率放大电路 是把经过前置放大和中间级放大后的心电信号再放 大到使记录笔能够产生恰当偏转的电平，驱动记录 器进行心电描记。
第二章 生理参数测量仪器
人体电生理参数检测仪器 人体非电生理参数检测技术及仪器 病人监护仪器
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2.1 人体电生理参数检测仪器
细胞是所有生物电的发生源，生物电或电位 是细胞内部与外部间产生的电位差，也就是细胞 膜两面产生的电位差。生物电现象是细胞实现一 些最生要功能的关键因素，是生命现象的表现这 一。因此，通过研究生物电现象，可以了解生物 体的生理活动。
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记录心电图常用标准十二导联法：Ⅰ、
Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF、V1-V6。其中 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ叫标准肢体导联，以右下肢为 参考电极，左上肢—右上肢为Ⅰ导，左下 肢—右上肢为Ⅱ导，左下肢—左上肢为Ⅲ 导。aVR、aVL、aVF为加压导联，V1-V6 为胸部6导联。心电图依次测量这12个导 联的心电信号并加以描记。
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进行生物电学研究的第一步，是把生物电
信号拾取出来，并用仪器进行记录。有关脑电、 心电、肌电的记录，是在皮肤表面做间接记录； 记录视网膜电位、耳蜗电位和鼻电位就比较复 杂了，要分别把记录电极安放在眼睛角膜表面、 耳蜗圆窗表面和鼻粘膜中；而最复杂且要求最 高的技术则是感受器电位、神经元的动作电位 和神经纤维上传导的冲动电位的记录，这需要 将符合尺寸的引导电极插进细胞或纤维中。
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心电图机的种类很多，从功能上可大 至分为以下五种 ： ⑴单道手动心电图机。 ⑵单道自动心电图机 。 ⑶多道全自动心电图机 。 ⑷具有自动分析诊断功能的智能型心电图机 。 ⑸具有自动分析诊断功能的智能型多功能心
电机 。
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具有自动分析诊断功能的智能型多功 能心电机：如国产BK-400、BK-500心电 多功能综合分析仪，这类仪器是将人体的 心电、向量、晚电位信号通过电极输入给 特制的采集卡式电路板，采集卡式电路板 可直接插在微型计算机扩展槽中，形成一 个基于心电、向量及晚电位综合数据采集 分析系统。可做出心电图、向量图、心频 图、心室晚电位图等，并可自动分析采集 的数据，由打印机输出诊断结果。
又广泛采用了微机构成的智能化电生理仪器， 这也将是今后医用电生理仪器的发展方向。
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人体电生理参数检测仪器
心电图机 脑电图机 诱发电位仪 脑地形图仪
动态脑电记录分析系统 眼震电图仪 肌电图仪 胃电图仪
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2.1.1 心电图机
人体内由窦房结发出的
一次电兴奋，按一定的途径 和时程，依次传向心房和心 室，引起整个心脏的兴奋， 使心脏周期性地收缩，推动 血液在全身循环。
脑电图机通常有8通道或16通道，同时测量 和描记8道或16道脑电波形，用8笔或16笔的墨 水笔记录仪描记。现代脑电图机还有64道及128 道。
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上图是脑电图机的框图。其前置放大器
一般也采用浮地电源及光电隔离技术，由微 机控制，头皮描记的脑电波强度很 小，一般为10~50μv，频率 范围为0.5~100Hz。国际上 将脑电波按波的重复节律 不同分类，统一为以下四 个频段：
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具有导联自动转换及光电隔离 放大器的心电图机框图
导联 选择器
1mV定标器
前置 放大器
光电隔离
微机
浮地电源 按键
光
电
隔 主放大器
离
描记器
主电源
液晶显示
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如何设计一个性能优良且价格不贵的心电
图机至今仍然是一个不断有人研究的课题。例 如如何保证心电图机的基线稳定不漂移，干扰 噪声尽可能小，如何保证电源浮地、光电隔离 等。高质量的放大器也是其他电生理仪器如脑 电图机、肌电图机、胎儿心电图机、眼震电图 机、诱发电位仪以及多道生理信号记录仪等的 核心部件及共同的研究课题。描记器现仍多使 用热笔，热笔的稳定性、线性问题也在不断改 进。热笔只能描记波形，不能打印字符，目前 先进的阵列式热敏打印机不仅可描记波形，还 可以打印字符。
1.输入电路
包括过压保护、高频滤波、缓冲放大器、 威尔逊网络、导联选择电路。过压保护和高频 滤波电路是因有时心电图机与除颤器、高频电 刀同时使用，为确保病人安全和心电图机免遭 高压冲击，同时为了阻止外界高频干扰信号进 入心电图机的前置级而设置的。缓冲放大器实 际上就是起阻抗变换的作用，它输入阻抗高输 出阻抗低便于与威尔逊网络输入阻抗相匹配。
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诱发电位的测量部位及临床价
值
类型 刺激方法
测量部位
临床诊断价值
闪光或视觉图形 头皮枕叶部 VEP 刺激
电流刺激
感知皮层上
SEP
声音（咔嗒声、 脑干上 AEP 爆发声、白噪声）
多发性脑硬化外周 神经伤害神经病
外周神经纤维和皮 层之间脊柱通路的 疾病
听觉通路缺陷疾病
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上图是视觉诱发电位曲线，幅度范围为
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现代心电图机装有微处理器，不仅控
制导联自动转换，还具有分析功能，叫自 动分析心电图机。这种心电图机可以自动 测量心率、各种幅度、间期。例如R波幅 度、ST段电平、QRS波群宽度、瞬时心 率、平均心率等几十个参数，这些参数一 同与心电图由阵列式热敏打印机打印出来。 自动分析心电图一般采用16位微机，16bit 的A/D转换器，用4000或8000次/秒的采样 频率，分析精度高。