医用电子仪器wangyuhui.ppt

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1、医用电子仪器wangyuhui Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一一 、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

2、图仪胃电图仪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 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

3、电传导系统 心心脏脏电电传传导导系系统统的的功功能能：产产生生和和传传导导兴兴奋、维持和协调心脏正常节律。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、浦氏纤维等组室交界、希氏束、左右束支、浦氏纤维等组成，见图成，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，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。心室肌至心肌细胞上。图图1.1-1 1.1-

4、1 心脏电传导系统心脏电传导系统 2.2.心电图心电图 心电图心电图（Electrocardiogram）是心脏产是心脏产生电位变化的记录曲线。生电位变化的记录曲线。反映了心脏兴奋的产生、传导和恢复过反映了心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化。程中的生物电变化。心电图由一个心电图由一个P波、一个波、一个QRS波群、一波群、一个个T波、波、U波组成。波组成。对应于心脏收缩，除极、复极的电位变对应于心脏收缩，除极、复极的电位变化。化。ECG有有PR（PQ）、）、QT、ST段、段、QRS和和TP段，如图段，如图1.1-21.1-2所示。所示。图图1.1-2 1.1-2 心电图波形的命名心电图

5、波形的命名 3.3.心电图导联心电图导联 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；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。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：常用的导联：标准导联、加压单极肢体导联和胸导联标准导联、加压单极肢体导联和胸导联等。等。（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.

6、1-3 电极的位置电极的位置 标准导联（标准导联（Standard Lead）是最早使用）是最早使用的传统方式，属双极导联的一种。它包括标的传统方式，属双极导联的一种。它包括标准第一导联（准第一导联（）、第二导联（）、第二导联（）和第三导）和第三导联（联（），如图），如图1.1-4（a）所示。）所示。加压单极肢体导联（加压单极肢体导联（Augmented Unipolar Limb Lead）：探查电极分别置于：探查电极分别置于右上肢（右上肢（R R）、左上肢（）、左上肢（L L）及左下肢（）及左下肢（LFLF），），并与心电图机的正极相连，将中心电端与心并与心电图机的正极相连，将中心电端与心

7、电图机的负极相连。电图机的负极相连。（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 加加压压单单极极肢肢体体导导联联（aVR、aVL和和aVF导导联联）的的连连接接方方式式是是断断开开测测量量肢肢体体与与中中心心电电端端的的连连接接，使使振振幅幅增增大大了了50%50%，如如图图1.1-1.1-4 4（b b）所示。）所示。胸胸导导联联（Chest Lead）将将探探查查电电极极放放在在前前胸胸壁壁，无无干干电电极极与与中中心心电电端端连连接接，电电极极安安放放的的部部位位有

8、有六六个个：分分别别称称为为V V1 1VV6 6胸胸导导联联，见图见图1.1-41.1-4（c c）所示。）所示。12 12导联（全导联）心电图（导联（全导联）心电图（、aVR、aVL、aVF、V1V6）典型波形如图）典型波形如图1.1-51.1-5。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 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 采采用用记记录录仪仪来来描描记记心心电电图图的的仪仪器器称称为为心心电图机电图机（Electrocardiograph）。临临床床描描记记和和测测量量心心电电图图，综综合合分分析析包包括括心心律律失失常

9、常的的类类别别、心心电电轴轴有有无无偏偏移移、心心电电图图是是否否异异常常等等，以以判判别别是是否否符符合合某某些些诊诊断断标标准准。（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。记录和电源五大部分组成。体表心电信号由肢体电极（体表心电信号由肢体电极（RA、LA、RL、LL）和胸电极（）和胸电极（C）引出，经导联线、导联）引出，经导联线、导联选择开关和滤波后，输至前置放大器。选择开关和滤波后，输至前置放大器。体表的体表的mVmV级心电信号经放大后，流向动圈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

10、作用下式记录器的线圈，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。见图动，将心电图描记在记录纸上。见图1.2-11.2-1。图1.2-1 心电图机组成框图 (2)(2)核心技术核心技术 合理的导联选择合理的导联选择 为为了了完完整整的的描描述述心心脏脏的的电电活活动动，通通常常通通过过导导联联选选择择开开关关切切换换1212种种不不同同导导联联（电电极极与与导线的不同组合）来记录。导线的不同组合）来记录。滤波及输入保护滤波及输入保护 滤波用于消除各类高频干扰。滤波用于消除各类高频干扰。输输入入保保护护使使前前置置

11、放放大大器器免免受受高高压压击击穿穿，从而保护心电图机、患者及操作者。从而保护心电图机、患者及操作者。前置放大与定标前置放大与定标 要要有有高高的的抗抗干干扰扰能能力力、高高共共模模抑抑制制比比（CMRR）、高高输输入入阻阻抗抗和和高高信信噪噪比比等等。在在前前置置放放大大器器输输入入端端加加入入标标准准的的1mV信信号号用以定标。用以定标。主放大器和记录器主放大器和记录器 在在前前、主主放放大大器器间间采采用用RC耦耦合合，决决定定心心电电图图的的频频率率响响应应（时时常常数数）。设设置置浮浮置置前前置置放放大大器器的的措措施施（例例如如变变压压器器耦耦合合或或光光耦合），以提高抗干扰能力及

12、安全保护。耦合），以提高抗干扰能力及安全保护。主主放放大大器器使使放放大大心心电电信信号号推推动动笔笔式式记记录录机机构构的的偏偏移移，记记录录可可采采用用模模拟拟式式记记录录器器（例例如如永永磁磁动动圈圈式式，100Hz以以下下），或或采采用各类数字式记录仪（例如打印机）。用各类数字式记录仪（例如打印机）。（3 3）技术指标）技术指标1 1）灵敏度：）灵敏度：指输入指输入1mV1mV电压时描笔的偏转电压时描笔的偏转量（量（mm/mVmm/mV）。心电图机的标准灵敏度为）。心电图机的标准灵敏度为10mm/mV10mm/mV。2 2）等等效效输输入入噪噪声声：输输出出端端噪噪声声电电压压折折算算

13、到到输输入入端端的的噪噪声声电电平平。在在标标准准灵灵敏敏度度下下，输输出出噪噪声声记记录录的的抖抖动动不不大大于于0.35mm0.35mm（即即等等效效输入噪声不大于输入噪声不大于35V35V）。）。3 3）阻阻尼尼：用用输输入入1mV1mV矩矩形形波波来来判判别别描描笔笔记记录录的的动动态态响响应应，应应使使阻阻尼尼处处在在临临界界阻阻尼尼状状态，避免欠阻尼和过阻尼。态，避免欠阻尼和过阻尼。4 4）线线性性：在在量量程程范范围围内内，实实测测值值与与理理论论值值的的最最大大偏偏差差AALmaxLmax与与全全量量程程H H之之比比，称称为为线线性度。性度。在在工工作作频频率率范范围围内内，

14、输输出出信信号号峰峰峰峰值值在在550mm550mm之之间间时时，线线性性偏偏差差应应小小于于峰峰峰峰值值的的5%5%，输输出出信信号号幅幅值值5mm5mm时时，非非线线性性偏偏差差不不应大于应大于0.25mm0.25mm。5 5）共模抑制比）共模抑制比CMRRCMRR：表征心电图机的抗干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，扰能力，定义为差动增益与共模增益之比，心电图机的心电图机的CMRRCMRR应大于应大于60db60db以上。以上。6 6）时时间间常常数数：=RC=RC，应应小小于于1.5s1.5s，通通常常由由阻阻容容耦耦合合电电路路决决定定，反反映映放放大大直直流流

15、或或缓缓变变信信号号的的能能力力，通通常常是是指指接接入入直直流流输输入入信信号号时时，输输出出波波形形从从100%100%下下降降至至37%37%所所花花费费的的时时间间（s s）。）。7 7）频频率率响响应应：指指心心电电图图响响应应心心电电信信号号的的频频率率范围，其高端截止频率应在范围，其高端截止频率应在100Hz100Hz。8 8）走走纸纸速速度度：记记录录纸纸每每秒秒移移动动的的距距离离（mm/smm/s）常用的是）常用的是25mm/s25mm/s，50mm/s50mm/s。9 9）输输入入阻阻抗抗：心心电电图图机机输输入入端端的的阻阻抗抗（），因因人人体体作作为为心心电电信信号号

16、源源，其其内内阻阻较较大大，心心电电图图机机应应有有较较高高的的输输入入阻阻抗抗，通通常应大于常应大于2M2M（例如（例如5M5M）。）。1010）示示波波输输出出：指指心心电电图图机机示示波波输输出出口口的的阻阻抗抗（）、输输出出电电压压（V V）和和3db3db频频响响（HzHz），典典型型值值分分别别为为1005M）、低）、低噪声、低漂移、高共模抑制比，噪声、低漂移、高共模抑制比，CMRR90dB，频率响应：时间常数大于频率响应：时间常数大于10秒，高频截止频率在秒，高频截止频率在1001KHz之间，折合到输入端的噪声之间，折合到输入端的噪声1Vp-p，基线漂移不大于基线漂移不大于0.5

17、mm（10分钟）；分钟）；仪器中还设有滤波抗干扰环节。灵敏度控制仪器中还设有滤波抗干扰环节。灵敏度控制分分1和和1/2两档，两档，“1”为为100.5mm/150V，“1/2”为为5mm/150V，主放大器给出足够的胃，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，有器用来转换操作时发出定时音响，有5分钟、分钟、10分钟两档。分钟两档。走纸机构保证稳速走纸，走纸机构保证稳速走纸，1mm/秒（秒（2）。）。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 智能化的胃电图分析系统由胃

18、电放大器、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、信转换卡和微机组成。四道胃电的检测、信号标定、增益控制和号标定、增益控制和A/D转换等均由转换等均由PC系列系列计算机控制。计算机控制。微处理器控制对经过放大的胃电信号进微处理器控制对经过放大的胃电信号进行行A/D转换，接收自转换，接收自A/D转换卡输出的胃电数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列的处理，通过显示器给出患者的辅助分析和诊断结果。和诊断结果。该结果也可通过打印机打印输出。该结果也可通过打印机打印输出

19、。胃电检测板可直接插在胃电检测板可直接插在PC系列微机上运行，系列微机上运行，便于对其软件设计。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，能够进行快速数字滤波等处理之外，能够进行快速FFT变换、变换、自相关、互相关分析、功率谱估计、运行谱估自相关、互相关分析、功率谱估计、运行谱估计和自适应频谱分析。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。作只需按程序提示进行即可。各种辅助分析既可自动完成，又可由医生各种辅助分析既可自动完成，又可由医生选择性地进行。选

20、择性地进行。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，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。一定的应用前景。1.11 1.11 心磁图仪心磁图仪1.1.概述概述 心磁图（心磁图（Magnetocardiogram，MCG）是低温超导与计算机技术相结合，是低温超导与计

21、算机技术相结合，以超导量子介入装置为探头，对心动周期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。一项新型心脏无创伤性检查。与与ECG相比，相比，MCG具备以下特点：具备以下特点：信号高度保真。信号高度保真。心脏与体表心电图电极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们每一个都有不同的传导性和其他的电特性。性。由于心脏产生电场的边界歪曲，心电电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极记录

22、的电场特点与心脏产生的电场是不同的。的。界面对磁场不产生太大歪曲，界面对磁场不产生太大歪曲，MCG资资料因此可提供更准确的心电活动信息。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。对局部心肌电流高度敏感。MCG有更高有更高的空间分辨率，与的空间分辨率，与ECG相比，相比，MCG对局部对局部电流有更高的空间敏感性。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电位间期。在磁场中，这些电流比在电场中反应得更清晰。反应得更清晰。

23、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，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例如心脏周围的磁场约为51011特斯拉特斯拉（T），心磁图（），心磁图（MCG）的最大幅值为）的最大幅值为1010特斯拉（特斯拉（T），比地球磁场小一百万倍），比地球磁场小一百万倍（地球磁场为（地球磁场为104T量级），比城市的环境量级），比城市的环境磁噪声（磁噪声（107T量级）小一万倍左右。量级）小一万倍左右。脑磁图（脑磁图（MEG）的信号更为微弱，在）的信号更为微弱，在1012T量级，因此要采用磁通门来测量生量级，因此要采用磁通门

24、来测量生物磁，尤其是心磁图及脑磁图等微弱信号是物磁，尤其是心磁图及脑磁图等微弱信号是不可能的。不可能的。在强的背景磁场（地磁场及环境磁场）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，采用超导量子干涉测量微弱的生物磁信号，采用超导量子干涉仪（仪（Superconducting Quantum Interference Device，SQUID）来完成。）来完成。SQUID的灵敏度的灵敏度高达高达10141015T的量级，是磁通计、磁的量级，是磁通计、磁通门难以比拟的。通门难以比拟的。超导量子干涉仪有高的生物磁场检测灵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

25、受被敏度，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，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。甚至可建立二维的图像。SQUID分为直流超导量子干涉仪（分为直流超导量子干涉仪（DC-SQUID）和交流超导量子干涉仪（）和交流超导量子干涉仪（RF-SQUID），它们利用约瑟夫逊），它们利用约瑟夫逊（Joseffson）结超导环，）结超导环，DC-SQUID多为双多为双节超导环，而节超导环，而RF-S

26、QUID为单结超导环。为单结超导环。DC-SQUID的灵敏度比的灵敏度比RF-SQUID高，但高，但RF-SQUID的制造工艺、电路与器件的耦合的制造工艺、电路与器件的耦合比较容易，因此实用中常采用比较容易，因此实用中常采用RF-SQUID系系统来实现弱磁信号的检测。统来实现弱磁信号的检测。RF-SQUID的的系系统统（图图1.11-1）的的关关键键是是探探头头，探探头头内内含含磁磁通通变变换换器器、约约瑟瑟夫夫逊逊结结超超导导环环及及共共振振回回路路，它它们们处处在在超超低低温温状状态态（5K左左右右)。利利用用超超低低温温超超导导状状态态下下的的量量子子干干扰扰现现象象来来检检测测体体内内

27、弱弱磁磁场场，并并将将测测得得的的磁磁信信号号经经过过变变换换、放放大大、滤滤波波后后进进行行记记录录。通通过过对对心心电电图图ECG进进行行比比较较，分分析析生生理理和和病病理理信息。信息。图图1.11-1 RF-SQUID1.11-1 RF-SQUID的系统框图的系统框图（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 在在接接受受心心磁磁图图测测定定前前，被被检检者者脱脱去去外外衣衣及卸去身上的金属制品，平卧于检查床。及卸去身上的金属制品，平卧于检查床。SQUID磁磁强强计计检检测测部部分分（杜杜瓦瓦）的的前前端端放放在在被被检检者者胸胸前前壁壁，但但不不接接触触身身体体

28、，并并与与胸胸前壁保持垂直。前壁保持垂直。尚尚无无规规定定的的记记录录部部位位，但但一一般般多多采采用用在在胸前壁作多点栅极系统式描记法。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国际上普遍应用心电图的Einthoven氏命氏命名法对名法对MCG进行命名，即进行命名，即P波，波，QRS波，波，T波和波和ST段段。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、缺血和成活率检测、ECG无变化的冠心病检无变化的冠心病检测、左心室肥大的检测等外，还可以用

29、于胎测、左心室肥大的检测等外，还可以用于胎儿心脏病学研究（儿心脏病学研究（fetal MCG，fMCG）、药）、药理学测试、肝脏铁储量检查、恶性肿瘤检查理学测试、肝脏铁储量检查、恶性肿瘤检查等。等。还有一些新的临床应用刚刚开始研究。还有一些新的临床应用刚刚开始研究。1.12 1.12 脑磁图仪脑磁图仪1.1.概述概述 脑磁图（脑磁图（Magnetoencephalogram，MEG）对脑神经电流产生的微弱生物磁场的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。活动进行功能性成像。MEG没有侵害性和危险性，具有毫秒

30、级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的时间分辨率，对电活动源的定位可达到2mm的精度。的精度。MEG提供了对脑生理活动反映的最佳空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。单且易于被医务人员所掌握。高温超导脑磁图测量系统高温超导脑磁图测量系统和高温超导冷却屏蔽罩。和高温超导冷却屏蔽罩。七个信道的高温超导七个信道的高温超导脑磁图测量系统。脑磁图测量系统。2.2.脑磁图仪的组成原理脑磁图仪的组成原理 图图1.12-1为为MEG的测量系统。的测量系统。MEG的的硬件设备含三个主要

31、部分：硬件设备含三个主要部分：（l l）传感器；）传感器；（2 2）电子设备；）电子设备；（3 3）计算机。）计算机。传感器部分是传感器部分是MEG系统的核心，由许系统的核心，由许多处于不同空间位置的信号探测线圈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）和超导量子干涉器件（SQUID）两部分组成。每一个探测器是由）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。通过电磁感应而耦合在一起的。MEG传感器收集脑神经磁场信号，并把传感器收集脑神经磁场信号，并把磁信号转化为

32、电压信号输出给磁信号转化为电压信号输出给MEG的电子设的电子设备。备。MEG的电子设备具有为的电子设备具有为MEG提供电源、提供电源、完成完成MEG控制的基本操作等功能。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些转换电路为传感器与MEG的计算机的信息的计算机的信息交流建立桥梁。交流建立桥梁。MEG的计算机部分完成的计算机部分完成MEG所需的全所需的全部计算，还可以发出各种指令，通过电子设部计算，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。备的直接控制来完成预期的操作。图图1.12-1 MEG1.12-1 ME

33、G的测量系统的测量系统 上世纪八十年代上世纪八十年代MEG由单信道发展成由单信道发展成37信道传感器装置，用于癫痫诊断和其它脑功信道传感器装置，用于癫痫诊断和其它脑功能方面的研究。能方面的研究。九十年代初已研制出全头型的多信道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测量系统（探测位置数量已达到275个）个）。现在，信号探测传感器可同时快速地收集。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，还可与成脑磁

34、曲线图，等磁线图等，还可与MRI或或CT等解剖影象信息叠加整合，形成脑功能解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剖学定位，准确地反映出脑功能瞬时变化状态。态。2.2.临床应用临床应用 MEG在临床主要有在临床主要有4个方面的应用：个方面的应用：（1）癫癫痫痫病病的的早早期期检检测测定定位位：对对病病人人进进行行功能性检测并对其进行准确的空间定位。功能性检测并对其进行准确的空间定位。（2）在在脑脑外外科科手手术术前前得得到到病病人人脑脑功功能能严严重重损伤区域的空间位置。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）对严重头部损伤昏迷的病人醒后

35、进行其脑神经功能评价。其脑神经功能评价。（4）对对受受到到轻轻微微脑脑损损伤伤的的病病人人可可以以进进行行功功能性检测以确定是否出现并发症。能性检测以确定是否出现并发症。许许多多受受轻轻微微脑脑损损伤伤的的病病人人都都会会有有各各种种各各样样的的并并发发症症出出现现，然然而而他他们们却却有有正正常常的的MRI、CT和和EEG检检测测结结果果。只只有有在在经经过过MEG检检测测后后，才才能能发发现现这这些些病病人人的的异异常常脑脑神经功能。神经功能。1.13 1.13 运动心电图测量系统运动心电图测量系统 运运动动心心电电图图是是指指运运动动负负荷荷试试验验下下的的心心电电图。运动心电有其他检查

36、不可替代的意义。图。运动心电有其他检查不可替代的意义。二级梯运动试验（二级梯运动试验（Master Two Step Test）、握力计（）、握力计（Handgrip）试验、踏车试）试验、踏车试验和平板运动试验（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）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，应用较级别负荷试验、符合人体生理要求，应用较广，逐渐取代了广，逐渐取代了Master试验。试验。运动平板试验是心脏负荷试验，改变运运动平板试验是心脏

37、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。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（图运动心电图测量系统（图1.13-1）由心）由心电采集设备、运动平板和计算机组成。心电电采集设备、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，通过采集设备主要由放大器和滤波器组成，通过标准标准12导联同时放大导联同时放大12路心电

38、信号，将这些路心电信号，将这些数据打包后通过数据打包后通过RS-232C串口发送给计算机。串口发送给计算机。系统的计算机有运动心电图的控制和分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。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运动平板在整个运动过程中参数全部由计算机通过计算机通过RS-232C串口控制，为确保病人串口控制，为确保病人的安全，跑台上设有手动急停开关。的安全，跑台上设有手动急停开关。在测试中，计算机实时地获取在测试中，计算机实时地获取12路心电路心电信号，可同步显示信号，可同步显示1导至导至12导心电图；能冻导心电图；能冻结、存储、打

39、印结、存储、打印12导心电图数据；自动分析导心电图数据；自动分析12导导ST段偏移，提供各导联段偏移，提供各导联ST段偏移值，段偏移值，心率趋势图；可随时观察心率趋势图；可随时观察12导导ST段变化情段变化情况等功能。系统的分析软件基于况等功能。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。以上的操作系统，界面友好、操作方便。心电采集心电采集设备设备 显示器显示器 通讯接口通讯接口 运动台运动台 激光打印机、激光打印机、记录仪记录仪 计计算算机机 1212导联导联 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

40、系统组成框图 运动心电图测量系统由于采用计算机亦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有时还配备有血压自动监测器，可实现对运动血压的检测。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，确保患者绝对安计算机之间无导联线相连，确保患者绝对安全。全。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导联选择测试系统采用标准同步测试系统采

41、用标准同步12导联。导联。放大器和滤波器放大器和滤波器采采用用生生物物电电放放大大器器，它它具具有有低低噪噪声声、低低漂漂移移、高高共共模模抑抑制制比比、高高增增益益、高高输输入入阻阻抗抗和和高高安安全性等特点。全性等特点。单片微机小系统单片微机小系统 采集心电波和计算心电的各个参数，将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。数据打包后通过串口发送至上位计算机。（2 2）运动平板）运动平板 运运动动须须有有速速度度和和坡坡度度的的调调节节，给给予予受受检检者者不不同同级级别别的的运运动动量量，达达到到增增或或减减心心脏脏运运动动负负荷荷，适适应应不不同同的的测测试

42、试模模式式。测测试试模模式式受受计计算机通过串口发出的命令控制。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系统硬件 计算机用于获取计算机用于获取12导同步心电图的波形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。打印机记录心电图和分析结果。系统软件系统软件 实实现现12导导同同步步采采样样；用用RS-232C接接口口传传送送ECG数数据据；采采用用数数字字处处理理保保持持基基线线稳稳定定；设设定定参参数数或或自自定定义义运运动动方方案案；同同步步显显示示1导导至至12导导心心电电图图；能能冻冻

43、结结、存存储储、打打印印12导导心心电电图图及及数数据据；自自动动分分析析12导导ST段段偏偏移移值值、心心率率及及血血压压趋趋势势图图；在在测测试试中中，可可随随时时观观察察12导导ST段变化情况等功能。段变化情况等功能。3.3.技术指标技术指标（1 1）导联：）导联：同时采集标准同时采集标准12导联心电信号；导联心电信号；（2 2）输入阻抗：）输入阻抗：大于大于30M；（3 3）共模抑制比）共模抑制比CMRRCMRR：大于大于90dB；（4 4）频率响应：）频率响应：0.05150Hz；（5 5）A/DA/D采样分辨率：采样分辨率：12Bit；（6 6）采样频率：）采样频率：500Hz；（

44、7 7）平台调速范围：）平台调速范围：020 Km/h；（8 8）平台坡度范围：）平台坡度范围：025%；（9 9）最大载重：）最大载重：150kg；（1010）跑台面积：）跑台面积：200cm80cm；（1111）安安全全指指标标：心心电电采采集集设设备备符符合合IEC，I类类CF型。型。4.4.应用领域应用领域 在心内科、基础医学部、临床研在心内科、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：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）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，诊断，冠心病

45、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。评估，无症状者的普查等。（2）运动能力的测定。）运动能力的测定。（3）运动对心律失常的评估，近）运动对心律失常的评估，近10心律失常只能被运动所诱发，在临床心律失常只能被运动所诱发，在临床上，运动试验，上，运动试验，Holter及心电生理检查及心电生理检查是评估心律失常的三种最常用的方法。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）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、频结果，开出运动处方（持续时间、频度等）。度等）。1.14 1.14 血

46、压计血压计 血压（血压（Blood Pressure）是指血液在血管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）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）。，谷值被称为舒张压（常称低压）。平时所说的平时所说的“血压血压”，是指训练有素的，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，无创血压值；而无特别指明时，血压计血压计（Sphygm

47、omanometer）都是指袖带式的汞都是指袖带式的汞柱式血压计。柱式血压计。血压的数值表示为绝对压力与大气压之血压的数值表示为绝对压力与大气压之差。血压的单位常用差。血压的单位常用mmHg、cmH2O或或mmH2O，1mmHg=1.36cmH2O=133Pa。血。血压测量的压力范围一般为压测量的压力范围一般为03.99104Pa（300mmHg），频率范围一），频率范围一般为般为020Hz或更宽。或更宽。无创血压测量的方法有柯氏音法、测振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。早期跟踪法、

48、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，）由于抗干扰能力好，易于实现血压的自动检测，已成为无创血压易于实现血压的自动检测，已成为无创血压监护的主流。监护的主流。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，再适当松开扎住，关闭阀门，对袖带打气，再适当松开阀门进行放气。阀门进行放气。在放气期间，将听诊器听筒放在袖带与在放气期间，将听诊器听筒放在袖带与臂膀之间动脉附近，听脉搏音。臂膀之间动脉附近，听脉

49、搏音。开始时袖带压力阻断脉搏，几乎没有声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，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。再逐渐减小，最后声音变调、消失。如图如图1.14-1所示。脉搏音明显增大时所对所示。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。小开始变调时对应为舒张压。图图1.14-1 1.14-1 柯氏音法测量曲线柯氏音法测量曲线 2.2.测振法测振法电子血压计的设计一般采用

50、测振法。电子血压计的设计一般采用测振法。（1 1）基本原理）基本原理 在血压检测部位施加一外力，当外力超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。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。振荡波起源于血检测气袖内气体的振荡波。振荡波起源于血管壁的搏动。管壁的搏动。如图如图1.14-2所示，当气袖内静压高于收所示，当气袖内静压高于收缩压缩压PS时，动脉被压闭，此时因近端脉搏时，动脉被压闭，此时因近