医用电子仪器wangyuhui.pptx

一一 、医用电子仪器医用电子仪器1.11.1 心电图及导联系统心电图及导联系统1.21.2 心电图机心电图机1.31.3 高频心电图机高频心电图机1.41.4 动态心电图仪动态心电图仪1.51.5 动态血压记录仪动态血压记录仪1.61.6 体表心电图标测系统体表心电图标测系统1.71.7 脑电图机脑电图机1.81.8 肌电图机肌电图机1.91.9 眼电图仪眼电图仪1.10 1.10 胃电图仪胃电图仪第1页/共229页1.11 1.11 心磁图仪心磁图仪1.12 1.12 脑磁图仪脑磁图仪1.13 1.13 运动心电图测量系统运动心电图测量系统1.14 1.14 血压计血压计1.15 1.15 心音图仪心音图仪1.16 1.16 电子体温计电子体温计1.17 1.17 红外测温仪红外测温仪1.18 1.18 听力计听力计1.19 1.19 阻抗血流图仪阻抗血流图仪1.20 1.20 阻抗断层成象阻抗断层成象1.21 1.21 多道生理记录仪多道生理记录仪1.22 1.22 医用电子仪器设备标准目录医用电子仪器设备标准目录 第2页/共229页1.1 1.1 心电图及导联系统心电图及导联系统1.1.心脏电传导系统心脏电传导系统 心脏电传导系统的功能：产生和传导兴奋、维持和协调心脏正常节律。心脏电传导系统由窦房结、结间束、房室交界、希氏束、左右束支、浦氏纤维等组成，见图1.1-11.1-1。窦房结产生的起搏兴奋经结间束传至房室交界和心房肌；希氏束行走于室间隔内，左右束支在室间隔两侧下方；浦氏纤维穿入心室肌至心肌细胞上。第3页/共229页图图1.1-1 1.1-1 心脏电传导系统心脏电传导系统 第4页/共229页2.2.心电图心电图 心电图（Electrocardiogram）是心脏产生电位变化的记录曲线。反映了心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化。心电图由一个P波、一个QRS波群、一个T波、U波组成。对应于心脏收缩，除极、复极的电位变化。ECG有PR（PQ）、QT、ST段、QRS和TP段，如图1.1-21.1-2所示。第5页/共229页图图1.1-2 1.1-2 心电图波形的命名心电图波形的命名 第6页/共229页3.3.心电图导联心电图导联 心电图导联（Electrocardiogram Lead）：在人体表面放置电极的方法及其与心电图机的正负极端相连联接方式；用以描记体表两点间的电位差。各种导联的心电图波形有不同的特点（图1.1-31.1-3）。常用的导联：标准导联、加压单极肢体导联和胸导联等。第7页/共229页（a a）四肢电极的位置）四肢电极的位置（b b）胸部电极的位置）胸部电极的位置 图图1.1-3 1.1-3 电极的位置电极的位置 第8页/共229页 标准导联（Standard Lead）是最早使用的传统方式，属双极导联的一种。它包括标准第一导联（）、第二导联（）和第三导联（），如图1.1-4（a）所示。加压单极肢体导联（Augmented Unipolar Limb Lead）：探查电极分别置于右上肢（R R）、左上肢（L L）及左下肢（LFLF），并与心电图机的正极相连，将中心电端与心电图机的负极相连。第9页/共229页（a a）标准肢导联）标准肢导联 （b b）单极加压肢体导联）单极加压肢体导联 （c c）单极胸导联）单极胸导联 图图1.1-4 1.1-4 心电图的导联心电图的导联 第10页/共229页 加压单极肢体导联（aVR、aVL和aVF导联）的连接方式是断开测量肢体与中心电端的连接，使振幅增大了50%50%，如图1.1-41.1-4（b b）所示。胸导联（Chest Lead）将探查电极放在前胸壁，无干电极与中心电端连接，电极安放的部位有六个：分别称为V V1 1VV6 6胸导联，见图1.1-41.1-4（c c）所示。1212导联（全导联）心电图（、aVR、aVL、aVF、V1V6）典型波形如图1.1-51.1-5。第11页/共229页图图1.1-5 121.1-5 12导联（全导联）心电图导联（全导联）心电图 第12页/共229页1.2 1.2 心电图机心电图机1.1.单道心电图机单道心电图机 采用记录仪来描记心电图的仪器称为心电图机（Electrocardiograph）。临床描记和测量心电图，综合分析包括心律失常的类别、心电轴有无偏移、心电图是否异常等，以判别是否符合某些诊断标准。第13页/共229页（1 1）组成原理）组成原理 由输入电路、心电放大、心电测量、心电记录和电源五大部分组成。体表心电信号由肢体电极（RA、LA、RL、LL）和胸电极（C）引出，经导联线、导联选择开关和滤波后，输至前置放大器。体表的mVmV级心电信号经放大后，流向动圈式记录器的线圈，在磁铁的均匀磁场作用下形成一个力矩，产生线圈偏移，带动热笔运动，将心电图描记在记录纸上。见图1.2-1.2-1 1。第14页/共229页图1.2-1 心电图机组成框图 第15页/共229页 (2)(2)核心技术核心技术 合理的导联选择 为了完整的描述心脏的电活动，通常通过导联选择开关切换1212种不同导联（电极与导线的不同组合）来记录。滤波及输入保护 滤波用于消除各类高频干扰。输入保护使前置放大器免受高压击穿，从而保护心电图机、患者及操作者。第16页/共229页 前置放大与定标 要有高的抗干扰能力、高共模抑制比（CMRR）、高输入阻抗和高信噪比等。在前置放大器输入端加入标准的1mV信号用以定标。主放大器和记录器 在前、主放大器间采用RC耦合，决定心电图的频率响应（时常数）。设置浮置前置放大器的措施（例如变压器耦合或光耦合），以提高抗干扰能力及安全保护。主放大器使放大心电信号推动笔式记录机构的偏移，记录可采用模拟式记录器（例如永磁动圈式，100Hz以下），或采用各类数字式记录仪（例如打印机）。第17页/共229页 （3 3）技术指标）技术指标1 1）灵敏度：指输入1mV1mV电压时描笔的偏转量（mm/mVmm/mV）。心电图机的标准灵敏度为10mm/mV10mm/mV。2 2）等效输入噪声：输出端噪声电压折算到输入端的噪声电平。在标准灵敏度下，输出噪声记录的抖动不大于0.35mm0.35mm（即等效输入噪声不大于35V35V）。3 3）阻尼：用输入1mV1mV矩形波来判别描笔记录的动态响应，应使阻尼处在临界阻尼状态，避免欠阻尼和过阻尼。第18页/共229页4 4）线性：在量程范围内，实测值与理论值的最大偏差AALmaxLmax与全量程H H之比，称为线性度。在工作频率范围内，输出信号峰峰值在550mm550mm之间时，线性偏差应小于峰峰值的5%5%，输出信号幅值5mm5mm时，非线性偏差不应大于0.25mm0.25mm。5 5）共模抑制比CMRRCMRR：表征心电图机的抗干扰能力，定义为差动增益与共模增益之比，心电图机的CMRRCMRR应大于60db60db以上。第19页/共229页6 6）时间常数：=RC=RC，应小于1.5s1.5s，通常由阻容耦合电路决定，反映放大直流或缓变信号的能力，通常是指接入直流输入信号时，输出波形从100%100%下降至37%37%所花费的时间（s s）。7 7）频率响应：指心电图响应心电信号的频率范围，其高端截止频率应在100Hz100Hz。8 8）走 纸 速 度：记 录 纸 每 秒 移 动 的 距 离（mm/smm/s）常用的是25mm/s25mm/s，50mm/s50mm/s。第20页/共229页9 9）输入阻抗：心电图机输入端的阻抗（），因人体作为心电信号源，其内阻较大，心电图机应有较高的输入阻抗，通常应大于2M2M（例如5M5M）。1010）示波输出：指心电图机示波输出口的阻抗（）、输出电压（V V）和3db3db频响（HzHz），典 型 值 分 别 为 1005M）、低噪声、低漂移、高共模抑制比，CMRR90dB，频率响应：时间常数大于10秒，高频截止频率在1001KHz之间，折合到输入端的噪声1Vp-p，基线漂移不大于0.5mm（10分钟）；仪器中还设有滤波抗干扰环节。灵敏度控制分1和1/2两档，“1”为100.5mm/150V，“1/2”为5mm/150V，主放大器给出足够的胃电信号输出，推动记录仪描记胃电图，定时音响器用来转换操作时发出定时音响，有5分钟、10分钟两档。走纸机构保证稳速走纸，1mm/秒（2）。第116页/共229页图图1.10-1 1.10-1 典型的胃电图仪结构框图典型的胃电图仪结构框图 第117页/共229页 智能化的胃电图分析系统由胃电放大器、A/D转换卡和微机组成。四道胃电的检测、信号标定、增益控制和A/D转换等均由PC系列计算机控制。微处理器控制对经过放大的胃电信号进行A/D转换，接收自A/D转换卡输出的胃电数据，同时实时显示胃电信号，对其进行一系列的处理，通过显示器给出患者的辅助分析和诊断结果。该结果也可通过打印机打印输出。第118页/共229页 胃电检测板可直接插在PC系列微机上运行，便于对其软件设计。用高级语言编程，在完成四道胃电采集和数字滤波等处理之外，能够进行快速FFT变换、自相关、互相关分析、功率谱估计、运行谱估计和自适应频谱分析。系统智能化程度较高，人机界面友好，操作只需按程序提示进行即可。各种辅助分析既可自动完成，又可由医生选择性地进行。第119页/共229页2.2.临床应用临床应用 除了为胃溃疡、胃炎和胃癌等器质性病变患者提供参考诊断外，对胃功能性疾病的诊断，胃电图也能提供较可靠的科学依据。胃电图还可以为医药、针灸、推拿的疗效提供客观指标，对胃癌的早期诊断和普查也有一定的应用前景。第120页/共229页1.11 1.11 心磁图仪心磁图仪1.1.概述概述 心磁图（Magnetocardiogram，MCG）是低温超导与计算机技术相结合，以超导量子介入装置为探头，对心动周期中心脏电活动引起的微小磁场进行测定的一项新型心脏无创伤性检查。与ECG相比，MCG具备以下特点：信号高度保真。心脏与体表心电图电极间的电场需通过几个不同的介质边界，它们每一个都有不同的传导性和其他的电特性。第121页/共229页 由于心脏产生电场的边界歪曲，心电电极记录的电场特点与心脏产生的电场是不同的。界面对磁场不产生太大歪曲，MCG资料因此可提供更准确的心电活动信息。对局部心肌电流高度敏感。MCG有更高的空间分辨率，与ECG相比，MCG对局部电流有更高的空间敏感性。这些局部电流微弱，来自心肌边界，有不同的电生理特点，即每个都有不同的动作电位间期。在磁场中，这些电流比在电场中反应得更清晰。第122页/共229页2 2.心磁图测量原理心磁图测量原理（1 1）测量原理）测量原理 生物磁信号与生物电信号相比更为微弱，例如心脏周围的磁场约为51011特斯拉（T），心磁图（MCG）的最大幅值为1010特斯拉（T），比地球磁场小一百万倍（地球磁场为104T量级），比城市的环境磁噪声（107T量级）小一万倍左右。脑磁图（MEG）的信号更为微弱，在1012T量级，因此要采用磁通门来测量生物磁，尤其是心磁图及脑磁图等微弱信号是不可能的。第123页/共229页 在强的背景磁场（地磁场及环境磁场）测量微弱的生物磁信号，采用超导量子干涉仪（Superconducting Quantum Interference Device，SQUID）来完成。SQUID的灵敏度高达10141015T的量级，是磁通计、磁通门难以比拟的。超导量子干涉仪有高的生物磁场检测灵敏度，是一种非接触无创测量方法，不受被测对象表面状况的影响，避免电测量中安置电极的麻烦，安全可靠，易被人们接受，是对人体的某一部位测定，容易实现空间扫描，甚至可建立二维的图像。第124页/共229页 SQUID分为直流超导量子干涉仪（DC-SQUID）和交流超导量子干涉仪（RF-SQUID），它们利用约瑟夫逊（Joseffson）结超导环，DC-SQUID多为双节超导环，而RF-SQUID为单结超导环。DC-SQUID的灵敏度比RF-SQUID高，但RF-SQUID的制造工艺、电路与器件的耦合比较容易，因此实用中常采用RF-SQUID系统来实现弱磁信号的检测。第125页/共229页 RF-SQUID的系统（图1.11-1）的关键是探头，探头内含磁通变换器、约瑟夫逊结超导环及共振回路，它们处在超低温状态（5K左右)。利用超低温超导状态下的量子干扰现象来检测体内弱磁场，并将测得的磁信号经过变换、放大、滤波后进行记录。通过对心电图ECG进行比较，分析生理和病理信息。第126页/共229页图图1.11-1 RF-SQUID1.11-1 RF-SQUID的系统框图的系统框图 第127页/共229页（2 2）心磁图的记录方法和测定部位）心磁图的记录方法和测定部位 在接受心磁图测定前，被检者脱去外衣及卸去身上的金属制品，平卧于检查床。SQUID磁强计检测部分（杜瓦）的前端放在被检者胸前壁，但不接触身体，并与胸前壁保持垂直。尚无规定的记录部位，但一般多采用在胸前壁作多点栅极系统式描记法。国际上普遍应用心电图的Einthoven氏命名法对MCG进行命名，即P波，QRS波，T波和ST段。第128页/共229页3.3.临床应用临床应用 MCG除了能够检查大多数心脏疾病，如心梗后的心衰预测、室颤的危险评估、心肌缺血和成活率检测、ECG无变化的冠心病检测、左心室肥大的检测等外，还可以用于胎儿心脏病学研究（fetal MCG，fMCG）、药理学测试、肝脏铁储量检查、恶性肿瘤检查等。还有一些新的临床应用刚刚开始研究。第129页/共229页1.12 1.12 脑磁图仪脑磁图仪1.1.概述概述 脑磁图（Magnetoencephalogram，MEG）对脑神经电流产生的微弱生物磁场的测量，对自发的或受到外界刺激而产生的脑活动进行功能性成像。MEG没有侵害性和危险性，具有毫秒级的时间分辨率，对电活动源的定位可达到2mm的精度。MEG提供了对脑生理活动反映的最佳空间灵敏度和时间灵敏度的平衡，操作过程简单且易于被医务人员所掌握。第130页/共229页高温超导脑磁图测量系统和高温超导冷却屏蔽罩。七个信道的高温超导脑磁图测量系统。第131页/共229页2.2.脑磁图仪的组成原理脑磁图仪的组成原理 图1.12-1为MEG的测量系统。MEG的硬件设备含三个主要部分：（l l）传感器；（2 2）电子设备；（3 3）计算机。传感器部分是MEG系统的核心，由许多处于不同空间位置的信号探测线圈（Pickup Coil）和超导量子干涉器件（SQUID）两部分组成。每一个探测器是由磁场梯度仪和把磁场信号转化成电压信号的SQUID通过电磁感应而耦合在一起的。第132页/共229页 MEG传感器收集脑神经磁场信号，并把磁信号转化为电压信号输出给MEG的电子设备。MEG的电子设备具有为MEG提供电源、完成MEG控制的基本操作等功能。电子设备中有数模和模数转换电路。这些转换电路为传感器与MEG的计算机的信息交流建立桥梁。MEG的计算机部分完成MEG所需的全部计算，还可以发出各种指令，通过电子设备的直接控制来完成预期的操作。第133页/共229页图图1.12-1 MEG1.12-1 MEG的测量系统的测量系统 第134页/共229页 上世纪八十年代MEG由单信道发展成37信道传感器装置，用于癫痫诊断和其它脑功能方面的研究。九十年代初已研制出全头型的多信道MEG测量系统（探测位置数量已达到275个）。现在，信号探测传感器可同时快速地收集和处理整个大脑的数据，并通过抗外磁场干扰系统和计算机信息处理技术，将信号转换成脑磁曲线图，等磁线图等，还可与MRI或CT等解剖影象信息叠加整合，形成脑功能解剖学定位，准确地反映出脑功能瞬时变化状态。第135页/共229页2.2.临床应用临床应用 MEG在临床主要有4个方面的应用：（1）癫痫病的早期检测定位：对病人进行功能性检测并对其进行准确的空间定位。（2）在脑外科手术前得到病人脑功能严重损伤区域的空间位置。（3）对严重头部损伤昏迷的病人醒后进行其脑神经功能评价。第136页/共229页（4）对受到轻微脑损伤的病人可以进行功能性检测以确定是否出现并发症。许多受轻微脑损伤的病人都会有各种各样的并发症出现，然而他们却有正常的MRI、CT和EEG检测结果。只有在经过MEG检测后，才能发现这些病人的异常脑神经功能。第137页/共229页1.13 1.13 运动心电图测量系统运动心电图测量系统 运动心电图是指运动负荷试验下的心电图。运动心电有其他检查不可替代的意义。二级梯运动试验（Master Two Step Test）、握力计（Handgrip）试验、踏车试验和平板运动试验（Treadmill Exercise Test）等是其主要几种方法。其中平板运动试验是一种等张性，有氧性及症状限制性多级别负荷试验、符合人体生理要求，应用较广，逐渐取代了Master试验。第138页/共229页 运动平板试验是心脏负荷试验，改变运动时的速度和坡度，逐级增加运动负荷量及规定各种运动时间并预先按心率或症状选择运动终点，诱发心肌缺血，或潜在的心功能不全，用心电图记录这种缺血改变。1.1.组成原理组成原理 运动心电图测量系统（图1.13-1）由心电采集设备、运动平板和计算机组成。心电采集设备主要由放大器和滤波器组成，通过标准12导联同时放大12路心电信号，将这些数据打包后通过RS-232C串口发送给计算机。第139页/共229页 系统的计算机有运动心电图的控制和分析软件，对某种运动程序进行测试。运动平板在整个运动过程中参数全部由计算机通过RS-232C串口控制，为确保病人的安全，跑台上设有手动急停开关。在测试中，计算机实时地获取12路心电信号，可同步显示1导至12导心电图；能冻结、存储、打印12导心电图数据；自动分析12导ST段偏移，提供各导联ST段偏移值，心率趋势图；可随时观察12导ST段变化情况等功能。系统的分析软件基于Windows98以上的操作系统，界面友好、操作方便。第140页/共229页心电采集设备 显示器 通讯接口 运动台 激光打印机、记录仪 计算机 1212导联 RS-232C RS-232C 图图1.13-1 1.13-1 运动心电图测量系统组成框图运动心电图测量系统组成框图 第141页/共229页 运动心电图测量系统由于采用计算机亦称为运动试验的计算机辅助系统（Computer Assised System for Exercise，CASE），CASE有时还配备有血压自动监测器，可实现对运动血压的检测。有些系统采用了无线传输技术，患者与计算机之间无导联线相连，确保患者绝对安全。第142页/共229页2.2.核心技术核心技术（1 1）心电采集设备）心电采集设备导联选择测试系统采用标准同步12导联。放大器和滤波器采用生物电放大器，它具有低噪声、低漂移、高共模抑制比、高增益、高输入阻抗和高安全性等特点。单片微机小系统 采集心电波和计算心电的各个参数，将数据打包后通过串口发送至上位计算机。第143页/共229页（2 2）运动平板）运动平板 运动须有速度和坡度的调节，给予受检者不同级别的运动量，达到增或减心脏运动负荷，适应不同的测试模式。测试模式受计算机通过串口发出的命令控制。（3 3）计算机系统）计算机系统系统硬件 计算机用于获取12导同步心电图的波形和参数，实时显示波形，并用激光或热阵式打印机记录心电图和分析结果。第144页/共229页系统软件 实现12导同步采样；用RS-232C接口传送ECG数据；采用数字处理保持基线稳定；设定参数或自定义运动方案；同步显示1导至12导心电图；能冻结、存储、打印12导心电图及数据；自动分析12导ST段偏移值、心率及血压趋势图；在测试中，可随时观察12导ST段变化情况等功能。3.3.技术指标技术指标（1 1）导联：同时采集标准12导联心电信号；（2 2）输入阻抗：大于30M；第145页/共229页（3 3）共模抑制比CMRRCMRR：大于90dB；（4 4）频率响应：0.05150Hz；（5 5）A/DA/D采样分辨率：12Bit；（6 6）采样频率：500Hz；（7 7）平台调速范围：020 Km/h；（8 8）平台坡度范围：025%；（9 9）最大载重：150kg；（1010）跑台面积：200cm80cm；（1111）安全指标：心电采集设备符合IEC，I类CF型。第146页/共229页4.4.应用领域应用领域 在心内科、基础医学部、临床研究室、心功能室、综合健诊中心、保健中心等科室中主要应用在：（1）心肌缺血的诊断，包括冠心病的诊断，冠心病严重程度和愈后的评估，冠心病患者内外科治疗的选择和疗效评估，无症状者的普查等。（2）运动能力的测定。第147页/共229页（3）运动对心律失常的评估，近10心律失常只能被运动所诱发，在临床上，运动试验，Holter及心电生理检查是评估心律失常的三种最常用的方法。（4）康复治疗，根据患者运动试验的结果，开出运动处方（持续时间、频度等）。第148页/共229页1.14 1.14 血压计血压计 血压（Blood Pressure）是指血液在血管内流动时对血管壁产生的压力。随着心脏的收缩与舒张，血压的波形呈现一定周期的波动；它的峰值被人们称为收缩压（常称高压），谷值被称为舒张压（常称低压）。平时所说的“血压”，是指训练有素的医务工作者用听诊法在上臂肱动脉处测得的无创血压值；而无特别指明时，血压计（Sphygmomanometer）都是指袖带式的汞柱式血压计。第149页/共229页 血压的数值表示为绝对压力与大气压之差。血压的单位常用mmHg、cmH2O或mmH2O，1mmHg=1.36cmH2O=133Pa。血压测量的压力范围一般为03.99104Pa（300mmHg），频率范围一般为020Hz或更宽。无创血压测量的方法有柯氏音法、测振法、超声法、双袖带法、恒定袖带法、逐拍跟踪法、张力测定法、恒定容积法等。早期主要是柯氏音法，目前广泛使用的测振法（Oscillometric Method）由于抗干扰能力好，易于实现血压的自动检测，已成为无创血压监护的主流。第150页/共229页1.1.柯氏音法柯氏音法 用一连接水银柱的袖带将被测者的臂膀扎住，关闭阀门，对袖带打气，再适当松开阀门进行放气。在放气期间，将听诊器听筒放在袖带与臂膀之间动脉附近，听脉搏音。开始时袖带压力阻断脉搏，几乎没有声音；随着袖带压力下降，脉搏音逐渐增大，在一个点上会感到声音明显增大，到最大后再逐渐减小，最后声音变调、消失。如图1.14-1所示。脉搏音明显增大时所对应的水银柱高度为收缩压，而脉搏音从大到小开始变调时对应为舒张压。第151页/共229页图图1.14-1 1.14-1 柯氏音法测量曲线柯氏音法测量曲线 第152页/共229页2.2.测振法测振法电子血压计的设计一般采用测振法。（1 1）基本原理 在血压检测部位施加一外力，当外力超过某一值后，在减压过程中根据检测到的脉搏波和压力值计算出血压值，亦称示波法。测振法在放气过程中不是检测柯氏音，而是检测气袖内气体的振荡波。振荡波起源于血管壁的搏动。第153页/共229页 如图1.14-2所示，当气袖内静压高于收缩压PS时，动脉被压闭，此时因近端脉搏的冲击而呈现细小的振荡波；当气袖内压小于收缩压PS时，则波幅增大；气袖压等于平均压PM时，动脉管壁处于去负荷（Unloading）状态，波幅达到最大值AM；当气袖压力小于舒张压PD以后，动脉管腔在舒张期已充分扩展，管壁刚性增加，因而波幅维持在较小的水平。因此只要在气袖放气过程中连续测定振荡波，振荡波的包络线所对应的气袖压力就间接地反映了动脉血压 第154页/共229页图图1.14-2 1.14-2 测振法示意图测振法示意图 第155页/共229页（2 2）系统结构 如图1.14-3：压缩气泵充气充气袖套，电磁阀进行放气。启动测量后，电磁阀闭合，气泵打气，到设定值时停止，此时袖带气压保持恒定。CPU记录压力信号，并识别确认有脉搏振动信号后，记录此时的振动强度信号，发出以台阶量逐步放气的指令，并检测袖带压力，检测到脉搏振动信号后继续放气到下一级台阶。当压力下降量到达设定值，关闭电磁阀，保持袖带压力，开始新的一轮压力、振动信号的记录及再到下一个台阶测量。第156页/共229页图图1.14-3 1.14-3 测振法无创血压测量系统测振法无创血压测量系统 第157页/共229页 无创血压测量方式有连续放气和阶梯放气之分。连续放气测量方式缺乏抗干扰能力，任何干扰如轻微运动、说话、打喷嚏等，都将严重影响测量精度，甚至导致测量失败；阶梯放气测量方式可保持压力至干扰消失再进行检测，且它在每个台阶上压力是恒定的，可取两个或两个以上的脉搏振动信号幅度进行相关性识别，可准确识别脉搏，区分出干扰，故抗干扰能力很强。第158页/共229页1.15 1.15 心音图仪心音图仪 在心脏运动中，心肌的舒缩和瓣膜的开放与关闭而引起的心内和邻近大血管内的血流冲击及血管振动音，称为心音。由心脏和邻近大血管内血液湍流和涡流所引起的振动音，称为心杂音。在一个心动周期中，正常心脏可能出现第一心音、第二心音、第三心音以及第四心音。心音和心杂音的振幅极低，接近人的听觉阈值。各心音和心杂音的频率成分不同，经常测量的频率范围大约为201000Hz。第159页/共229页1.1.心音描记术心音描记术 利用传感器检测心音，客观描记心音图形的方法，称为心音描记术。描记的心 音 和 心 杂 音 图 形 称 为 心 音 图（Phonocardiogram）。检测和记录心音 图 的 装 置 称 为 心 音 图 仪（Phonocardiograph）或心音计。心音的描记有两种方法。（1 1）体表心音描记法）体表心音描记法用心音传感器从胸壁表面检测并描记的心音图，为体表心音图。体表心音图的测量方便，无创伤，已广泛临床应用，缺点是易受呼吸和环境噪声的干扰。第160页/共229页（2 2）心内心音描记法）心内心音描记法 将高频压力传感器装于导管送至心腔内，直接检测心内血压和心音信号。信号滤除20Hz以下的血压成分后，便可得到心音和心杂音信号。优点是受呼吸和环境的干扰小，可查出体表心音图中可能漏检的异常，并可与心内血压等测量同步进行；缺点是对人体有创伤，仅用于心导管手术和生理研究中。第161页/共229页2.2.心音图仪心音图仪 心音图仪一般有传感器、放大器和记录器等部分组成，见图1.15-1。图图1.15-1 1.15-1 心音图仪的结构框图心音图仪的结构框图 传感器 放大器 记录器 心音 第162页/共229页（1 1）心音传感器）心音传感器 功能是拾取心音，把声波转换为电量。心音传感器主要有空气传导式、接触传导式和加速度式三大类型。空气传导式利用心脏搏动时通过胸壁传出的心音波再经空气传递到传感器的敏感振动膜（与换能器相连）上，空气振动时膜片发生振动，带动换能元件产生与心音强度成比例的输出信号。第163页/共229页 空气传导的心音传感器通常采用电磁感应式、压电式和电容式等原理制成。接触传导的心音传感器将胸壁传出来的心音波动信号直接通过敏感元件传递到换能元件上，抵抗外界声波干扰的能力好得多，传递和转换心音能量的效率高得多，为传感器的小型化提供了可能。加速度式心音传感器用低量程高灵敏度的加速度传感器放于胸壁上来检测心音信号，传感器重量轻、尺寸小，频响为10800Hz，甚至更高，且抗干扰能力强，应用较广。第164页/共229页（2 2）心音滤波器）心音滤波器 在心音图机中，为了要在不同频段上分析心音信号的变化情况，要求心音放大器应具有一系列的预定通频带，这一要求通常是靠在放大器中增设带通滤波器或高通滤波器来实现的，这些滤波器可以将心音的通频带划分为低频、中频、高频及耳听模拟频段等，对不同的仪器，其选择频带的划分也不尽一致。第165页/共229页（3 3）放大器和记录器）放大器和记录器 心音放大器根据记录器的频率响应有直接型和调制型两种。直接型心音放大器与频响高的记录器相连，如喷笔式记录器，可记录比300400Hz更高的振动，光线示波器和磁带记录仪的频响更高。还可采用示波器观察和拍摄记录。用频响较低的墨水笔式或热笔式记录器记录心音图，需采用调制型放大器，先对心音信号进行包络检波，然后再对100Hz载波进行调制，从而记录出心音包络线图。第166页/共229页3.3.临床应用临床应用 心音图描记法可将心脏活动过程中产生的瞬间即时的声音变成为可以长期保存、供作详细分析的图形，从而弥补了心脏听诊的不足，提高了心音和心脏杂音的识别能力；对心血管的疾病的诊断、鉴别、治疗、功能研究、机理探讨、血液动力学改变等多方面提供相当有用的资料。第167页/共229页1.16 1.16 电子体温计电子体温计体温（Temperature）即人体各个部位的温度，是人类和高等动物不断进行新陈代谢的结果，是维持生命体正常功能活动的条件之一。因此体温的测量在生物医学测量领域中占有特殊重要的地位。第168页/共229页 常规使用的水银玻璃体温计，由于其热平衡时间长（一般需34min），测量速度慢；采用折光原理读取数据困难，且准确度较低；使水银复位极不方便，易破碎。电子体温计（Electronic Thermometer）是利用某些物质的物理参数与环境温度之间存在着的确定关系，利用专门的集成电路芯片，将体温用液晶数字显示出来的体温计。由于其价格低廉，读数方便、快捷、正确，无须甩下水银，跌落或误咬嚼不易损坏，在国外普遍采用，我国也在普及中。第169页/共229页1.1.工作原理工作原理 可作为电子体温计温度敏感元件的有热电偶、PN结、金属丝电阻、半导体热敏电阻、液晶、石英晶体等，常用半导体热敏电阻。利用半导体材料的热阻效应（电阻率随着温度而变化）可制成各种电阻测温元件。常用的热敏电阻有两种：阻值随温度升高而升高的称为正温度系数热敏电阻；反之称为负温度系数热敏电阻（NTC）。NTC热敏电阻主要用于温度测量和电子电路的温度补偿。测量前先用酒精棉球抹擦消毒；测量结束时会有蜂鸣器声响提示。第170页/共229页 电子体温计的电路原理图见图1.16-1。它以软包装的大规模IC为核心，加上热敏电阻RT、精密匹配电阻器R、LCD、超微型压电喇叭S、钮扣式电池E以及电源按钮开关K组成。IC内部主要由RT与R组成的测量电桥、A/D变换、功能提示电路组成。精密匹配电阻器R是在将感温头置于基准恒温箱时与RT严格选配的，采用温度系数小的精密电阻器。从而，电子体温计读数正确，重复性、一致性良好。第171页/共229页图图1.16-1 1.16-1 电子体温计电路原理示意图电子体温计电路原理示意图 第172页/共229页2.2.技术指标技术指标（1 1）测量范围：3243；（2 2）测量精度：所测温度在3539范围时为0.10；（3 3）测量速度：普通型约为1.5min（腋下3min），快速测量型约为410s；读数清晰，携带方便，且具有记忆及蜂鸣器提示功能。目前电子体温计已呈系列化，有妇用精密型体温计，误差不超过0.02；奶咀式体温计，供婴幼儿使用；还有软体体温计，专供特殊病人使用等。第173页/共229页1.17 1.17 红外测温仪红外测温仪 体温测量分为接触式和非接触式测温。接触式测温易产生交叉感染，测温元件影响接触被测部位温度场的分布，响应时间长。利用人体的红外辐射来测定其表面温度的方法称为红外测温法。根据热力学原理：任何有一定温度的物体，都会以电磁波的形式向外界辐射能量。常温范围的能量主要集中在中红外和远红外波长，所辐射能量的大小与该物体温度呈一定代数关系，只要测出物体所发射的能量，就能得出物体温度。第174页/共229页第175页/共229页1.1.测温原理测温原理 根据不同的测温原理，目前的红外测温仪常分为全辐射测温仪、亮度测温仪和比色测温仪三类。全辐射测温仪利用目标发出整波段的辐射功率来测量物质温度的红外仪器，亮度测温仪是选择目标某一光谱的辐射功率来测量温度的仪器，而比色测温仪是由两组不同的单色滤光片筛选目标在两相近波长的辐射功率，根据两波长辐射功率的比值来确定目标温度的。第176页/共229页 辐射温度、亮温度的测量结果通常略低于物体表面的真实温度；由于比色温度测量取决于辐射功率之比，因而测温误差较小，灵敏度也较高，但仪器结构复杂。三种红外测温方法均以黑体作为参考源，仪器经定标后，在测量物体温度时，仪器读数分别为被测体的辐射温度、亮温度和比色温度。第177页/共229页2.2.系统结构系统结构 红外辐射测温仪是由光学系统、探测单元和信号处理三部分组成的。光学系统的主要作用是收集被测目标的辐射功率，并使其会聚到探测器上。探测器的作用是将接收到的红外辐射转换为电信号输出。图1.17-1给出了红外测温仪的原理框图。第178页/共229页 经表面蒸镀814m干涉滤光膜的双球面锗透镜将目标的辐射会聚到热势电探测器上，探测器输出信号经前置放大，滤波，相敏检波变成直流信号，放大到一定电平后，与环境温度补偿信号相加，以抵消环境温度的影响，经线性化处理，可读出所测温度值。为了有较高的输出信噪比，要求仪器有较大的光学相对孔径、高灵敏度的探测器和低噪声的电信号处理系统。要有较高的测量精度，采取发射率修正、环境温度补偿和精确的温度定标等措施。第179页/共229页目标 Ge Ge 透镜 探测器 及放大器 滤波器滤波器斩波器 同步信号 及整形 相敏检波 直流放大 环境温度 敏感器 直流放大器 环境温度补偿 相加 线性化 温度指示.充电器 电源 调制盘 图图1.17-1 1.17-1 红外测温仪原理框图红外测温仪原理框图 第180页/共229页3.3.技术应用技术应用 便携式红外辐射体温计，其指标典型值为：1050范围内测温精度为0.1，响应时间为1s。目前红外辐射测温仪大多采用微机进行操作控制、数据采集及结果分析，因而使红外测温仪的性能与自动化程度得到大幅度的提高。对人体辐射进行的是远距离、非接触无损测量，响应快，温度分辨率高，因而成了各类传染性疾病患者及群体预防监测理想的体表测温工具。第181页/共229页 红外热成象仪是一种体表温度分布测量装置，目前在医学中广泛应用。这种热成象仪包括扫描系统、聚焦系统、参考黑体和红外检测器等部分。早期的红外成象仪，都采用单个红外检测器与二维扫描镜相组合获得热图象，故难获得实时图象。第182页/共229页 20世纪80年代采用阵列式红外探测器，由近200个HgCdTe检测元件构成，采用阵列探测器和一维扫描镜相结合的方法，其图象质量和成象速度均大幅度提高。最近又出现了电子扫描、二维红外CCD阵列传感器所组成的热象仪，采用先进的数字图象处理技术，图象质量又有提高，一帧图象的成象时间已小于30ms，温度分辨率可达到0.02，这种微机化的红外成象仪器广泛应用于乳房恶性肿瘤的早期诊断中。第183页/共229页1.18 1.18 听力计听力计听力计听力计（Audiometer）是对人听觉能力测试的电声仪器。经听力计的耳机（气导或骨导）给受试者一定频率和强度的纯音信号。听力计是由纯音振荡器、以分贝为标度的衰减器和耳机（气导或骨导）组成。频率使用1258000Hz（分档）。戴上听力计耳机后，记录他刚刚能听到的声压级（dB），然后把以dB数为纵坐标，以频率为横坐标画出听力曲线，再与标准零级曲线相比，即可知道受试者的听力是否损失以及在某一频率上损失若干分贝数。第184页/共229页第185页/共229页1.1.听力计的类型听力计的类型 国际电工委员会对纯音听力计规定了5种不同功能（可做的检查项目）类型：一型听力计（高级诊断听力计）：多为双通道，有两套独立系统，操作方便。频率范围一般为125Hz10KHz。气导最大输出120dB，骨导最大输出70dB。具有宽带和窄带两种掩蔽噪声，能将噪声加到同侧或对侧气导或骨导耳机。采用数码或液晶显示频率和分贝值，设有15分贝衰减档。测试功能除基本纯音气、骨导测试外，可作言语测听、声场测听、短增量敏感指数、辩差阈、声衰减、交替双耳响度平衡试验和啭音测试等。第186页/共229页