臨床檢驗(yàn)分析技術(shù)及儀器.ppt

第三章 臨床檢驗(yàn)分析技術(shù)及儀器,本章主要內(nèi)容 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器 人體電生理參數(shù)檢測儀器 人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),前言,醫(yī)學(xué)儀器定義 參考國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)對醫(yī)療器械(Medical Device)的定義，醫(yī)學(xué)儀器(Merument)是指那些單純或者組合應(yīng)用于人體的儀器，包括所需要的軟件。其使用目的是： 疾病的預(yù)防、診斷、治療、監(jiān)護(hù)或者緩解; 損傷或殘疾的診監(jiān)護(hù)、緩解或者補(bǔ)償; 解剖或生理過 簡單的說：器是以醫(yī)學(xué)臨床和醫(yī)學(xué)研究為目的儀器,前言,醫(yī)學(xué)儀器的分類 化學(xué)分析類儀器（人體各種生物、化學(xué)物質(zhì)檢測） 生理類儀器（電生理、非電生理參數(shù)檢測） 醫(yī)學(xué)成像類儀器（X射線成像計算機(jī)斷層成像、超聲成像、磁共振成像等） 治療類儀器（激光治療、微波治療、超聲治療等）,前言,醫(yī)學(xué)儀器發(fā)展簡史 2500年前黃帝內(nèi)經(jīng)中所述“九針”是人類最早發(fā)明、精心制作的醫(yī)療器械。 1816年發(fā)明聽診器 1850年發(fā)明臨床體溫計 由于19世紀(jì)末20世紀(jì)初科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)（以量子力學(xué)和相對論為代表）和工業(yè)文明（以機(jī)械制造和電子工程為代表）的出現(xiàn)?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器誕生并迅速發(fā)展。 1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線（1901年首屆諾貝爾物理獎） 1903年荷蘭生理學(xué)家艾薩文研制出第一臺心電圖儀（1924年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎） 1924年法國科學(xué)家Berger第一次給出人類癲癇病發(fā)作時的腦電圖。 1972年Housfield與Cormack將計算機(jī)與X射線結(jié)合，發(fā)明計算機(jī)斷層掃描儀（1979年諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎） 1973年Lauterbur與Mansfield研制出磁共振成像儀（2003年諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎）,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,臨床檢驗(yàn)分析是研究在生理、病理情況下人體內(nèi)物理、化學(xué)變化的一門科學(xué)。通過測定血液、體液中一些組分的含量和循環(huán)、微循環(huán)系統(tǒng)的理化特性，作為醫(yī)生對病人進(jìn)行診斷疾病、觀察病情、設(shè)計治療、判斷療效的依據(jù)。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是酶學(xué)、免疫化學(xué)、分子生物學(xué)、分析化學(xué)、化學(xué)儀器、電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，使臨床化學(xué)無論在分析技術(shù)和儀器研制方面都有很大的進(jìn)步，多指標(biāo)分析、高精度數(shù)字處理及全自動化，是臨床化學(xué)分析儀器及其他檢驗(yàn)儀器的發(fā)展方向。,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,一、自動生化分析儀 用途：生化分析儀主要用于檢驗(yàn)人體血清、血漿、或尿液中的各種代謝產(chǎn)物、蛋白、電解質(zhì)等，例如血糖、血脂、三酸甘油酯、心肌酶譜、尿素氮、淀粉酶等，以作為心臟疾病、腎功能、肝功能的檢查判據(jù)。,HITACHI 7080 全自動生化分析儀,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,原理：生化分析儀的基本原理是光度法，儀器的核心部分是光電比色計或分光光度計。光度法基于朗伯一比爾定律。當(dāng)特定波長的光穿過一定厚度一定濃度的有色溶劑的溶液時，入射光強(qiáng)I0與透射光強(qiáng)I之間的關(guān)系： I= I0e -Cd 其中是溶質(zhì)對特定波長的吸收系數(shù)(波長一定時，是一個常數(shù))，C是溶液濃度，d是光穿過溶液的路徑(即比色杯的直徑，為一常數(shù))。上式即為朗伯-比爾定律。若測出I0和I，從上式即可計算出物質(zhì)的濃度C。 幾點(diǎn)說明： (1)入射光在比色杯的表面會產(chǎn)生反射，一部分光亦會被比色杯壁和溶劑吸收，為了消除這些因素，測定時還要同時測定一個內(nèi)裝有該溶劑的標(biāo)準(zhǔn)濃度溶液的參考杯。 (2)現(xiàn)代儀器都用特定波長的光來進(jìn)行測量，一般使用濾光片濾光或棱鏡分光獲得單一波長的光。,用濾光片的儀器稱為濾光光度計或比色計，用棱鏡的儀器稱為分光光度計。,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,組成：由光源、單色光器(有濾光片、棱鏡、光柵三種類型)、比色杯、光電檢測器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和計算機(jī)等部分組成。現(xiàn)代的自動生化分析儀以分光光度計為核心，并將過去手工操作的環(huán)節(jié)如血清分離、標(biāo)本輸送、標(biāo)本分配、加試劑混合、控制反應(yīng)時間、比色、廢液處理等，都由計算機(jī)控制的機(jī)械化裝置完成。,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,分類:從結(jié)構(gòu)上分大體可分為三類：連續(xù)流動式、分立式和離心式。 1連續(xù)流動式 1957年美國Skeggs博士首先提出了氣泡隔離連續(xù)流動分析原理。這是世界上第一種臨床化學(xué)分析自動化儀器，從此臨床化學(xué)自動化分析儀發(fā)展迅速。 這種儀器利用比例泵壓縮不同內(nèi)徑彈性塑料管，將標(biāo)本和試劑按比例地吸收到管道系統(tǒng)中。在一定條件下，標(biāo)本和試劑在管道內(nèi)連續(xù)流動，同時在流動過程中完成混合、保溫，并使標(biāo)本和試劑產(chǎn)生反應(yīng)、比色等步驟。最后打印測定結(jié)果。 早期的這種儀器為單通道，只用于測定葡萄糖和尿素氮，測試結(jié)果以光密度表示。隨后分析項(xiàng)目增加了，測試結(jié)果也能以數(shù)字打印顯示。1964年又開發(fā)生產(chǎn)了連續(xù)多道分析儀，每小時可測60個樣本，每個樣本可測六個生化指標(biāo)，直接顯示濃度結(jié)構(gòu)。1977年增加了內(nèi)置計算機(jī)控制系統(tǒng)，每小時可測150個樣本，每個樣本可測20個指標(biāo)，使連續(xù)流動式分析儀技術(shù)達(dá)到一個更高水平。,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,2分立式 分立式儀器實(shí)際上是以自動化方式模仿手工操作方式，在一個個比色杯中自動地定量加樣本，加試劑，經(jīng)加熱而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，然后一個個比色杯進(jìn)行比色測定，再將濃度結(jié)果打印記錄。所以分立式儀器從結(jié)構(gòu)上都由以下五個部分組成，即樣本定量取樣和加試劑、反應(yīng)溫度和時間控制、比色以及數(shù)據(jù)顯示和記錄。 3離心式 離心式自動生化分劑和樣本相混合，并利用離心力使混合物貯存于轉(zhuǎn)子最外端比色槽中。在離心過程中，試劑和樣本進(jìn)行反應(yīng)，并由垂直于該轉(zhuǎn)子的光度計進(jìn)行檢測。 轉(zhuǎn)子為該儀器重要平均每分鐘500轉(zhuǎn)，離心機(jī)啟動后，樣本和試劑在幾秒鐘內(nèi)混合并進(jìn)入比色槽。光度計同時進(jìn)行檢測，并在記錄器上顯示測定結(jié)果。 該儀器可用于終點(diǎn)法測定的動力法測定，在短時間內(nèi)可分析約30個樣本。其另一特點(diǎn)為試劑及樣本用量少，故降低了檢測費(fèi)用。,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,二、電解質(zhì)分析儀 電解質(zhì)對于保持體液的酸堿平衡、維持滲透壓等起著重要作用。電解 質(zhì)分析儀用于測量人體血液中Na+、K+、Cl-、HCO3-、Ca+等離子。 目前測量人體血液中電解質(zhì)一般都用離子選擇性電極或火焰光度計。 火焰光度計原理：每一元素都有其特定發(fā)射光譜，即其譜波長特異性。以火焰為激發(fā)源，對某些金屬元素的發(fā)射光譜進(jìn)行光度分析的稱為火焰光度法。 離子選擇性電極原理：依靠電極與樣本中離子直接接觸，通過建立起電位進(jìn)行測量的。 鈉電極為玻璃電極，由玻璃敏感膜制成。 鉀電極的敏感膜由PVC和纈氨酶素的混合物制成。 氯電極敏感膜由金屬氯化物材料制成。 重碳酸離子一般以二氧化碳總量來測量，所以也是用二氧化碳?xì)饷綦姌O測量。國際上測定血樣本中電解質(zhì)都采用離子選擇性電極分析儀，而采用火焰光度計的只是少數(shù)。,幾種常用電極,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,三、血液學(xué)分析儀 用途：測定全血中白細(xì)胞、紅細(xì)胞、血小板、血紅蛋白、平均紅細(xì)胞容積、紅細(xì)胞壓積等。若儀器測定紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血紅蛋白三種指標(biāo)，則稱為血細(xì)胞計數(shù)儀。(過去血紅細(xì)胞計數(shù)是用顯微鏡以目測法來計數(shù)，誤差較大這是一項(xiàng)工作在我國一些醫(yī)院中特別是縣級醫(yī)院，現(xiàn)在用目測法技術(shù)仍占相當(dāng)大比例。) 血細(xì)胞計數(shù)技術(shù)發(fā)展情況 50年代庫爾特研制生產(chǎn)了第一代血細(xì)胞計數(shù)器，這對血液實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生了很大影響，使血細(xì)胞計數(shù)從繁重的目測法勞動中解放出來，庫爾特計數(shù)儀所用原理為電導(dǎo)法，又稱。電路接通后，兩個電極通過計數(shù)器管的小孔形成一個電路(另一負(fù)電極在待測血細(xì)胞電解質(zhì)釋放液中)。血細(xì)胞與釋放液比較，電阻較大。當(dāng)計數(shù)管內(nèi)抽氣形成負(fù)壓后，管外的血細(xì)胞懸浮液流向管內(nèi)，每一個血細(xì)胞通過小孔時，由于電阻變化，瞬間產(chǎn)生了電壓變化，并產(chǎn)生微弱脈沖信號，此信號再經(jīng)過放大和觸發(fā)計數(shù)電路，進(jìn)行記數(shù)。現(xiàn)在極大部分血球計數(shù)器都是利用此原理進(jìn)行設(shè)計制造的。,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,這種儀器的計數(shù)小孔有時會產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，且有時會有一個以上的血細(xì)胞同時通過小孔，造成計數(shù)上的偏差。 70年代后期，美國Oetho公司利用光斑產(chǎn)生脈沖以及細(xì)胞流經(jīng)激光束時產(chǎn)生的散射來進(jìn)行計數(shù)，這就是激光血液學(xué)測定裝置。采用流體動力不聚焦技術(shù)，所以不會產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。 血小板計數(shù)在臨床上診斷某些疾病的作用日益重要，現(xiàn)在血小板測定基本上采用離心法較多，利用特定試劑，在離心機(jī)上進(jìn)行分離，紅細(xì)胞在離心力作用下沉積，而血小板仍懸浮在試液中，一試液于細(xì)胞計數(shù)器中進(jìn)行血小板計數(shù)。,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,四、血?dú)夥治鰞x 用途：用于測量血液中的PH值、二氧化碳分壓(PCO2)和氧分壓(PO2)。若在儀器中再輸入個PH電極，即使如此，在臨床搶救時已發(fā)揮了作用。1957年二氧化碳?xì)饷綦姌O問世，它被立即用于血?dú)夥治鰞x。 60年代，配備有PH值、二氧化碳及氧電極的血?dú)夥治鰞x開始生產(chǎn)，只須采集血液樣本，送入儀器后，測量、計算、清洗、標(biāo)定等都自動進(jìn)行。 PH值電極是一種 二氧化碳電極實(shí)質(zhì)上是一只平頭膜PH電極，它將二氧化碳分壓的變化轉(zhuǎn)化成PH值變化，從而達(dá)到測量二氧化碳分壓。它的結(jié)構(gòu)是在PH電極敏感膜外部裝一片能滲透二從而改變了PH值，也即反映了二氧化碳濃度。 氣敏氧電極為一極譜電極，氧的測量基于電解氧原理。被測電流大小正比于分壓的高低。,五、尿分析儀 尿分析儀是專用于分析尿液的自動生化分析儀。它采用專用的試紙帶，利用球面積分式雙波長反射光度計原理。由單片機(jī)控制，通過測定試紙帶顏色變化就可求得尿液中各種成分的濃度。一次檢測8個常規(guī)指標(biāo)，有：尿PH、蛋白質(zhì)、葡萄糖、酮體、隱血、膽紅素、尿膽素原、壓硝酸鹽。 組成：尿分析儀由光電系統(tǒng)（光源、球面積分析儀、濾光片、光電檢測器）、掃描機(jī)構(gòu)、殘尿吸取機(jī)構(gòu)、試紙帶位置檢測電路以及單片機(jī)控制系統(tǒng)組成。 工作原理：光源燈發(fā)出的白光通過球面積分儀的通光筒，照射到浸了尿液的試紙帶上。試紙帶把光反射到球面積分儀中，球面積分儀具有對反射光的聚焦作用。球面積分儀上有三塊濾光片和三個光電檢測器。分別對應(yīng)波長為500nm、620nm、720nm的單色光，其中720nm是參考波長。掃描機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動帶動光電系統(tǒng)對試紙帶進(jìn)行掃描，對標(biāo)本進(jìn)行逐一測試。光電轉(zhuǎn)換信號經(jīng)電流/電壓轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器后進(jìn)計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，測試結(jié)果由微型打印機(jī)打印。顯示器顯示定時間和標(biāo)本序號，儀器有上電自檢功能。,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,第1講 體液、血液成份分析技術(shù)及儀器,其它醫(yī)用化學(xué)類分析儀器 質(zhì)譜測量儀（一種把原子或分子根據(jù)它們的質(zhì)量進(jìn)行分離的一種分析儀器，已成為當(dāng)今蛋白組研究的重要手段） 色譜儀（層析儀，于混合物中的成分在通過一個裝有氣體或液體的圓柱時由于速度不同而得以分離） 電泳儀（在電場中離子的移動導(dǎo)致暴露在電場中的離子產(chǎn)生分離的分析方法） 磁共振波譜儀（在外技術(shù)。如果測量的是電子的吸收，稱為電子自旋共振；如果測量的是核子的吸收稱為核磁共振）,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,生物電現(xiàn)象是細(xì)胞實(shí)現(xiàn)一些最重要功能的關(guān)鍵因素，是生命現(xiàn)象的表現(xiàn)之一。用微電極可以記胞的靜息電位和動作電位，一般從幾微伏至上百毫伏之間。由細(xì)胞電位構(gòu)成人體的主要電生理電、腦電、肌電、眼震電等。由于它們在一定程度上反映人體生理狀況，因而構(gòu)成了相應(yīng)的測量儀器用于臨床。,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,一、心電圖機(jī) 正常人體內(nèi)，由竇房結(jié)發(fā)出的一次電興奮，按一定途徑和時程，依次傳向心房和心室，引起整個心臟的興奮，使心臟周期性地收縮，推動血液在全身循環(huán)。因此，每一個心動周期中，心臟各部分興奮過程中出現(xiàn)的電變化的方向、途徑、次序和時間都有一定的規(guī)律。這種生物電變化通過心臟周圍的導(dǎo)電組織和體液反映到身體表面上來，使身體各部位在每一心動周期中也都發(fā)生有規(guī)律的電變化。把測量電極放置在人體表面的一定部位，記錄出來的心臟電變化曲線即為臨床常規(guī)心電圖ECG (Electro cardiogram) (圖2-4)。,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,將ECG的五個主要的波定義為P、Q、R、S、T波。心臟發(fā)生病變時心電圖會發(fā)生異常，所以心電圖用來診斷心臟疾病。 記錄心電圖常用標(biāo)準(zhǔn)十二導(dǎo)聯(lián)法： I、叫標(biāo)準(zhǔn)肢體導(dǎo)聯(lián)，以右下肢為參考電極左上肢-右上肢為I肢為導(dǎo)。aVR、aVL、aVF為加壓導(dǎo)聯(lián)，Vl-V6 為胸部6導(dǎo)聯(lián)。心電圖依次測量這12個導(dǎo)聯(lián)的心電信號并加以描記。,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,心電圖機(jī)的關(guān)鍵是前置放大器，對心電放大器的要求是放大倍數(shù)高(約5000倍)，輸入阻抗高(10M)，共模抑制比CMRR大(80100dB)頻率響應(yīng)足夠?qū)?0.05Hz100Hz)，以及良好的電氣安全技術(shù)，現(xiàn)都采用浮地電源和光電隔離放大器。,圖2-5 具有導(dǎo)聯(lián)自動轉(zhuǎn)換及光電隔離放大器的心電圖機(jī)方框圖,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,現(xiàn)代心電圖機(jī)裝有微處理器，不僅控制導(dǎo)聯(lián)自動轉(zhuǎn)換，還具有分析功能，叫自動分析心電圖機(jī)。這種心電圖機(jī)可以自動測量心率、各種幅度、間期。例如R波幅度、ST段電平、QRS波群寬度、瞬時心率、平均心率等幾十個參數(shù)，這些參數(shù)一同與心電圖由陣列式熱敏打印機(jī)打印出來。自動分析心電圖一般采用16位微機(jī)，16bit的AD轉(zhuǎn)換器，用4000或8000次秒的采樣頻率，使分析精度很高。 90年代出現(xiàn)的心電工作站使用個人電腦，采集12導(dǎo)聯(lián)心電數(shù)據(jù)，可進(jìn)行心率失常分析，心電向量圖分析以及心室晚電位分析。,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,二、腦電圖機(jī) 腦電圖：大腦皮層的神經(jīng)元具有自發(fā)生物電活動，因此大腦皮層經(jīng)常具有持續(xù)的節(jié)律性電位改變，稱為自發(fā)腦電活動。臨床上采用雙極或單極記錄方法在頭皮上觀察大腦皮層的電位變化，記8道或16道腦電波行，用8筆或16筆的墨水筆描記?，F(xiàn)代腦電波有64道和128道的。其中前置放大器也采用浮地電源和光隔離技術(shù)，由微機(jī)控制，鍵盤操作。 腦電信號特征：從頭皮描記的腦電波強(qiáng)度很小，一般為1050v，頻率范圍從0.5100Hz。國際上對腦電波的分類（按波的重復(fù)節(jié)律不同）統(tǒng)一為四個階段： 波 4-138Hz 波 13-408Hz 波 4-8Hz 波 0.5-48Hz 臨床應(yīng)用：腦電波形的頻率特性似乎比幅度特性在臨床上更顯得重要。腦電在時域(Time domain)中不易得到什么特征參數(shù)，而若將它們變換到頻域(Frequency domain)中就很容易分出波、波、波、波。這四種波是否出現(xiàn)，出現(xiàn)頻繁程度等均與生理病理狀態(tài)有關(guān)。臨床常用來診斷癲癇等神經(jīng)病和腦部腫瘤。,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,三、誘發(fā)電位儀 除了自發(fā)腦電波外，用刺激的方法能夠引起大腦皮層局部區(qū)域的電活動，稱為腦誘發(fā)電位EP(Evoked Potential)。刺激方式通常有三種：視覺刺激、聽覺刺激和體感刺激，可在與刺聽覺誘發(fā)電位AEP(Auditory Evoked Potential)、體感誘發(fā)電位SEP(Somatic Evoked Potential).,表2.1三種誘發(fā)電位的測量部位及臨床價值,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,四、腦電地形圖儀(Topographic Brain Mapping) 現(xiàn)代腦電地圖儀將腦電圖儀、誘發(fā)電位儀及自發(fā)腦電/誘發(fā)腦電地形圖集一機(jī)，彩色電視監(jiān)視器上可顯示16道腦電圖，或16道誘發(fā)電位，或腦電地形圖。 由自發(fā)腦電經(jīng)統(tǒng)計分析繪成的地形圖稱為自發(fā)腦電地形圖。 由誘發(fā)腦電各潛伏期作出的地形圖稱為誘發(fā)腦電地形圖。 腦電地形圖對診斷腦部疾病(例如癲癇、腫瘤)比波形更直觀。正常腦電地形圖左右兩側(cè)對稱，視覺誘發(fā)腦電地形圖呈現(xiàn)不對稱性，說明被測者腦部有疾病。,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,五、動態(tài)腦電記錄分析系統(tǒng)(腦電Holter系統(tǒng)) 腦電Holter系統(tǒng)可以把病人在正常生活環(huán)境中從事日?；顒拥哪X電活動長時間地(至少24小時)實(shí)時記錄，然后回放并進(jìn)行詳細(xì)觀，從而有利于對異常腦電波的發(fā)現(xiàn)與診斷，主要用于對癲癇的鑒別和診斷。 腦電Holter系統(tǒng)由記錄器和計算機(jī)回放分析系統(tǒng)兩部分組成。 記錄器一般做成佩帶式的，能夠24小時大容量多信道無失真的腦電信號存儲。 計算機(jī)回放系統(tǒng)有回。分析功能有：各種形式的腦電地形圖；功率譜分析、譜參數(shù)提?。桓鞴?jié)律能量直方圖；壓縮功率譜陣圖；相關(guān)分析、時域分析；偽差濾除；癲癇波自動識別及定位；睡眠波分析等。,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,六、眼震電圖儀 當(dāng)眼球運(yùn)動時，就可以記錄到眼動波形，眼動波形也是一種生物電信號，分水平眼動波形和垂直眼動波形。當(dāng)前庭器官在受到某種刺激(例如角加速度刺激，冷熱水溫度刺激)時，就會產(chǎn)生誘發(fā)眼震。眼震是一種半節(jié)律性變化的眼球擺動，由兩個時相慢相和快相組成。由于眼球的角膜和視網(wǎng)膜之間存在著不同的生物電位，眼球的擺動會引起這個電位的變化，且這個變化與眼球的角度近似呈線性關(guān)系，記錄下這個電位變化，就是眼震電圖ENG(Electronystagmogram)。測量其慢相速度、快相速度、眼震頻率等各種參數(shù)。 在臨床上用于診斷眩暈病，也是航海航空人員的體檢方法之一。,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,七、肌電圖儀 肌電圖(Electromyogram，EMG)是肌肉產(chǎn)生的生理電信號的記錄。它可以通過放置在皮膚上的表面電極來測量，也可以用針電極經(jīng)皮膚插入肌肉來測量。 肌電圖的幅度與電極放置部位有關(guān)，范圍大約為50V-5mV，帶寬為2-500Hz。 肌電圖儀由電極、前置放大器和主放大器、示波器波及描記器組成。肌電圖用于診斷神經(jīng)肌肉麻痹等疾病。現(xiàn)代肌電田儀常與誘發(fā)電位儀合為一機(jī)，由微機(jī)控制，成為“五筆描記型”，用電視監(jiān)視器顯示波形，由熱陣打印機(jī)或激光打印機(jī)打印波形。 用微電極插入單個肌纖維測量動作電位可獲得分辨率更高的單纖維肌電圖。由神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)纖維、神經(jīng)肌肉節(jié)及肌纖維組成的綜合體稱為運(yùn)動單元，用同心針電極可以測得它的動作電位稱為運(yùn)動單元動作電位(MVAP)。MVAP的持續(xù)時間約為2ms-10ms幅度100V-2mV，頻帶寬度5Hz-10Kz。,第2講 人體電生理參數(shù)檢測儀器,八、胃電圖儀 胃電圖(Eleetrogastrogram，EGG)是將電極放置在腹部記錄到的胃肌電活動信號。胃電圖(包括腸電圖合稱胃腸電圖)用于腸胃運(yùn)動功能的檢測，如非潰瘍性消化不良。目前正處于研究階段。 胃腸電信號是V量級頻率范圍是：胃電正常范圍2.5-3.6次分，在3.7-9.9次分是異常胃動過速，在1-2.4次分范圍是異常胃動過緩；結(jié)腸電正常范圍1-7次分，小腸電正常范圍8-12次分。由于胃腸電信號幅度微弱，頻率范圍接近直流，具有隨機(jī)特性，所以需要高性能的放大器(具有高增益、低噪噪聲、低漂移、高穩(wěn)定和高靈敏)。 胃腸電是隨機(jī)信號，單個波形是沒有意義的，無法用肉眼直接分析，一定要經(jīng)過計算機(jī)機(jī)對胃腸電信號進(jìn)行統(tǒng)計分析處理。傅立葉頻譜分析是現(xiàn)今對胃腸電分析的最有效方法。, /dx/150602/4633244.html /dx/150602/4633252.html /dx/150603/4633896.html /dx/150603/4633897.html /dx/150603/4633920.html /dx/150603/4633921.html /dx/150603/4633925.html /dx/150604/4634458.html /dx/150604/4634460.html /dx/150604/4634461.html /dx/150604/4634493.html /dx/150605/4635305.html /dx/150606/4635582.html /dx/150606/4635599.html /dx/150607/4635675.html /dx/150607/4635676.html /dx/150607/4635679.html /dx/150607/4635681.html /dx/150607/4635687.html /dx/150607/4635691.html,第3講 人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器,前言 人體非電生理參數(shù)主要有動脈血壓、心音、體溫、脈搏、呼吸，血氧飽和度等，這些生理參數(shù)在臨床診斷上有重要意義。 隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)及數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，一些非電生理參數(shù)的電子測量儀器相繼出現(xiàn)，例如電子血壓計、電子體溫計、光電心率計等，這些儀器與傳統(tǒng)的測量手段并駕齊驅(qū)，并進(jìn)入家庭。光電無損檢測技術(shù)是非電生理參數(shù)測量的發(fā)展方向，特別是血壓及血氧飽和度的光電無損檢測，是當(dāng)前研究的熱門課題，已有儀器問世。此外一些生化指標(biāo)如血糖、黃疸等也采用光電法進(jìn)行無損測量。 非電生理參數(shù)也是病人監(jiān)護(hù)儀中監(jiān)護(hù)的主要內(nèi)容，例如在多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀中，除了監(jiān)護(hù)心電外，還監(jiān)護(hù)血壓、體溫、呼吸、血氧飽和度等。將測量心電、血壓、心音、脈博等電生理和非電生理參數(shù)的電路做成模塊，就組成多道生理信號記錄儀。,第3講 人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器,一、血壓檢測 血壓檢測分為有創(chuàng)檢測和無創(chuàng)檢測。 有創(chuàng)檢測是采用動脈插管接壓力計或壓力傳感器的方法，此種方法測量準(zhǔn)確，但給病人造成痛苦，只在心血管手術(shù)時運(yùn)用。 無創(chuàng)檢測傳統(tǒng)的方法是聽診法，又稱柯氏音法，這種方法是俄國醫(yī)生Korotkoff于1905年發(fā)明的。 無創(chuàng)血壓檢測的另一種方法叫示波法，此法在放氣過程中不是檢測柯氏音，而是通過壓力傳感器檢測袖內(nèi)氣體的振蕩波。振蕩波起源于血管壁的搏動，其包絡(luò)線與血壓之間有固定關(guān)系，通過將振蕩波放大、濾波后，將包絡(luò)線檢出，再用一定的判據(jù)判斷包絡(luò)線與收縮壓、舒張壓的時相對應(yīng)關(guān)系。示波法避免了柯氏音法易受環(huán)境干擾的缺點(diǎn)。目前電子血壓計及血壓監(jiān)護(hù)儀中大都使用示波法。 另外光電法也是近年無損檢測血壓的方法。,第3講 人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器,二、心音檢測 心音是由于心臟瓣膜的開關(guān)、肌腱和肌肉的舒縮、血流的沖擊及心血管壁的振動而產(chǎn)生的，是一種復(fù)合音。 通常，醫(yī)生是通過聽診器對心音進(jìn)行分析，心音為醫(yī)生提供診斷心血管病的重要信息。 心音的電子檢測方法是通過心音傳感器(一種磁電式空氣傳導(dǎo)傳感器)檢測心音信號，并通過放大器放大及低通濾波后，送慢掃描示波器顯示心音波形，或用描記器描記出心音波形，叫心音圖。 心音的主要頻譜在40Hz一100Hz之間，異常心音的頻譜可達(dá)數(shù)百Hz。由于受描記器頻響的限制，有時心音圖不能反映全部信息，傳統(tǒng)聽診心音沒有得到太大應(yīng)用。因此隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，將放大后的心音信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器，用44.1KHz的采樣率采樣，經(jīng)計算機(jī)進(jìn)行數(shù)字定量分析，分析心音的數(shù)字特征(包括時域和頻域)從而找到心音和病理之間的聯(lián)系。下圖是一名高血壓的雙聲道數(shù)字心音圖。,第3講 人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器,第3講 人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器,三、體溫檢測 傳統(tǒng)的體溫測量方法是用水銀體溫計，其測量原理是熱膨脹原理。 電子體溫計使用溫度傳感器，常用的有熱敏電阻和半導(dǎo)體溫敏器件等。 熱敏電阻的電阻值隨溫度變化，呈非線性關(guān)系。在測量電路中，將熱敏電阻作為電橋的一個臂，經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)校正后并在一定的測溫范圍內(nèi)(例如00C-1000C)，電橋的輸出電壓與溫度成線性關(guān)系。電橋的輸出電壓由差動放大器放大后可由電壓表(用溫度刻度)讀出，或經(jīng)AD變換后送計算機(jī)處理后進(jìn)行數(shù)字顯示測量精度可達(dá)0.1-0.01。 半導(dǎo)體溫敏器件有溫敏二極管、溫敏三極管等，這類測溫器件是利用PN結(jié)的結(jié)電壓隨慍度成線性變化這一原理進(jìn)行測溫，其測量電路也常采用電橋式及差動放大電路。,第3講 人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器,四、呼吸檢測 呼吸檢測主要用于呼吸監(jiān)護(hù)。呼吸監(jiān)護(hù)包括三個方面：呼吸波形實(shí)時顯示、呼吸率(次分鐘)自動計算及潮氣量(每次或每分鐘吸入氣體體積)的自動計算及顯示。 呼吸檢測的常用方法是阻抗法，即：把人體胸部當(dāng)作一段導(dǎo)體，當(dāng)呼吸時由于胸部的擴(kuò)張使胸部阻抗發(fā)生變化，且這種阻抗變化與呼吸活動呈線性關(guān)系。因此只要通過胸阻抗變化的測量就可以間接測量呼吸活動。 胸阻抗包括感抗、容抗和電阻，但當(dāng)胸部通以50KHz-100KHz(例如62.5KHz)的高頻電流時，胸阻抗可等效為一純電阻，因此，可以通過檢測胸電阻的變化來檢測呼吸。具體方法是：在胸前鎖骨下放置兩對電極，一對通以62.5KHz的高頻電流，另一對測量電壓信號。將此電壓信號經(jīng)前置放大、解調(diào)、濾波及放大后就得到呼吸波。將呼吸彼經(jīng)AD變換并經(jīng)計算機(jī)數(shù)字處理，就可以計算出呼吸率。如果用呼吸流量計定標(biāo)后，還可以用呼吸波定量計算出潮氣量。在監(jiān)護(hù)儀中，呼吸檢測與心電檢測共享同一對電極。呼吸檢測方法還有鼻腔安放熱敏電阻法、微波多普勒法等。,第3講 人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器,五、血氧飽和度檢測 血氧飽和度是100ml血液中血紅蛋白實(shí)際結(jié)合的氧與能夠結(jié)合氧的最大量的比值，此指標(biāo)是恒量人的呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)是否正常的重要臨床指標(biāo)。傳統(tǒng)的測量血氧飽和度的方法是抽血化驗(yàn)，使用的儀器是分光光度計。 20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來的光電法無損檢測血氧飽和度的原理是基于雙波長的朗伯比爾定律。設(shè)溶液中含有兩種物質(zhì)(如含氧血紅蛋白和不含氧血紅蛋白)，濃度分別為C1和C2，分別用兩種波長(如1=650nm，1=805nm)的光穿過溶液，測得的光密度分別為D1和D2) 。根據(jù)雙波長朗伯比爾定律，有： D1=11 C1+12 C2 D2=21 C1+22 C2 其中11、12 和21、22分別是物質(zhì)1和物質(zhì)2對波長1、2的吸收系數(shù)(常數(shù))。這兩方程聯(lián)解，可求出C1和C2。則通過下式就可計算出血氧飽和度：SaO2=(C1/ C1+ C2)100,第3講 人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器,光電法無損檢測血氧飽和度的具體方法是：在搏動的動脈血管床(例如指端)兩側(cè)分別安放白光源和兩個具有特定波長(650nm和805nm)響應(yīng)的光探測器，光探測器將透過光變成電信號，經(jīng)放大及AD轉(zhuǎn)換器后，由計算機(jī)處理，計算出血氧飽和度。,第3講 人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器,六、人體磁場測量 人體磁場包括心磁、腦磁、肺磁、眼磁等。 人體磁場非常微弱，通常在10fT(1fT=10-15T，1T=104高斯)至50pT(1pT=10-12T)之間，需要用特殊的方法進(jìn)行測量。如今基于約瑟夫遜效應(yīng)的超導(dǎo)量子干涉儀可以測量10-14T的磁場強(qiáng)度，這種儀器采用低溫超導(dǎo)及特殊的磁屏蔽等技術(shù)，十分昂貴，目前只處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，還未進(jìn)入臨床使用。 許多研究報導(dǎo)，心磁和腦磁比心電圖和腦電圖更確切地反映心電信號和腦電信號，因此有更大的診斷價值。 人體磁場測量是目前研究的熱門前沿課題。,第4講 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),一、前言 監(jiān)護(hù)的兩個意義： 一是對危重病人必須時刻進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)險情，立即報警，通知醫(yī)生及時進(jìn)行搶救；臨床上應(yīng)用廣泛的有：床旁心電監(jiān)護(hù)儀、多參數(shù)病人監(jiān)護(hù)儀、四床位或八床位中央監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，此外還有用于手術(shù)室中抗高頻電刀干擾的手術(shù)監(jiān)護(hù)儀及用于婦產(chǎn)科的新生兒監(jiān)護(hù)儀和胎兒分娩監(jiān)護(hù)儀。 二是某些病癥現(xiàn)象出現(xiàn)時間短暫，需作較長時間的測量(例如24小時)，才能記錄到異?，F(xiàn)象。如：遙測心電監(jiān)護(hù)儀和Holter系統(tǒng)等。,第4講 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),二、設(shè)計特點(diǎn) 必須實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測 如：血壓不能采用脈壓計，血?dú)獠荒懿捎萌踊?yàn)的方法 必須具有抗干擾和基線漂移能力 如：儀器要有高CMRR，濾波采用相干平均、相關(guān)計算、匹配濾波等技術(shù) 具有分析、識別、判斷能力 如：能識別異常生理指標(biāo)或判斷數(shù)據(jù)有否越限 具有報警功能 如：用聲、光報警提醒醫(yī)護(hù)人員及時進(jìn)行搶救和處理 具有多種記錄方式 如：磁帶、紙帶等，屏幕顯示有凍結(jié)功能等。,第4講 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),三、一般監(jiān)護(hù)儀的結(jié)構(gòu)(1) 硬件：,第4講 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),三、一般監(jiān)護(hù)儀的結(jié)構(gòu)(2) 信息輸入部分 軟件 信息分析和顯示部分 1、 信息輸入部分：包括信號輸入和信息輸入。 信號輸入是計算機(jī)控制多路模擬開關(guān)對電極或傳感器的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，是模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，以供計算機(jī)處理和分析。 信息輸入是通過鍵盤輸入病人序號、姓名、年齡、性別、身高、體重等基本信息。,第4講 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),三、一般監(jiān)護(hù)儀的結(jié)構(gòu)(3) 2. 信息分析和顯示部分： 主功能菜單 顯示監(jiān)護(hù)程序的主要功能及使用提示。 波形顯示 移動式顯示是波形實(shí)時地從右到左顯示，固定式顯示是波形一幀一幀地顯示。 趨勢顯示 顯示1，2，4，8，24小時或任意時刻內(nèi)監(jiān)護(hù)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)。 列表顯示 對監(jiān)護(hù)項(xiàng)目匯成總表顯示。 報警顯示 顯示報警的設(shè)定值，提供聲、光報警和報警值。 通訊顯示 顯示某床或幾床的病人信息和數(shù)據(jù)。 分析顯示 顯示心律失常分析，ST段分析，血流動力學(xué)分析結(jié)果。 直方圖顯示 直方圖是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計常用的一種圖形表示方法，每個值常表示為矩形方格圖，反映了測量參數(shù)的頻數(shù)分布。,第4講 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),四、常用監(jiān)護(hù)儀器 1、床旁心電監(jiān)護(hù)儀,只監(jiān)測病人的心電信號，實(shí)時地在CRT監(jiān)視器或液晶顯示器上顯示病人的心電波形、QRS同步信號、平均心率，并設(shè)有心率越限報警(例如高于150次/分、低于40次/分)，停搏報警及電極脫落自動報警，功能更強(qiáng)的心電監(jiān)護(hù)儀還具有監(jiān)測心律失常及其它報警功能。心電監(jiān)護(hù)儀還能夠自動記憶心電異常報警點(diǎn)前后一定時間(例如10秒)的心電波形，自動統(tǒng)計一定時間(例如3小時、6小時、12小時、24小時)內(nèi)的心率趨勢圖(Heart Rate Trending)，能夠在報警時自動描記心電圖和打印數(shù)據(jù)。,第4講 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),2.多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀 多參數(shù)病人監(jiān)護(hù)儀除了檢測心電外，還監(jiān)測呼吸、體溫、血壓(有創(chuàng)血壓或無創(chuàng)血壓)以及氧分壓PO2，二氧化碳分壓PCO2等參數(shù)。 例如西門子公司SIRESUT960961六道床旁監(jiān)護(hù)儀，可以監(jiān)護(hù)多導(dǎo)心電、有創(chuàng)血壓、無創(chuàng)血壓、脈搏、呼吸、呼吸末CO2分壓、體溫、血氧飽和度、心輸出量等參數(shù)。它使用黑白(960型)或彩色(961型)CRT監(jiān)視顯示6道波形和各種參數(shù)值，并具備3級報警。它具備很強(qiáng)的計算機(jī)系統(tǒng)，從而可進(jìn)行多達(dá)20種不同類型的心律失常分析可存儲64個5秒長度的心律失常波形，有S-T段分析、血液動力學(xué)計算、心輸出量計算、20個參數(shù)24小時的趨勢圖等多種分析功能，使該機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了單純的病人監(jiān)護(hù)的范疇，而成為電腦式智能化分析監(jiān)護(hù)儀。,第4講 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),3.中心監(jiān)護(hù)系統(tǒng) 中心監(jiān)護(hù)系統(tǒng)由一個中心監(jiān)護(hù)儀和1-8個床旁監(jiān)護(hù)儀組成，監(jiān)護(hù)參數(shù)可以是單心電參數(shù)的也可以是多參數(shù)的(通常有四十參數(shù)：心電、血壓，體溫及呼吸率)。床旁監(jiān)護(hù)儀與中心監(jiān)護(hù)儀通訊可以是有線的也可以是無線遙測的。 床旁監(jiān)護(hù)儀承擔(dān)病人的生理信號的數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理、報警閾值的設(shè)置、參數(shù)及波形的顯示及報警等功能。床旁監(jiān)護(hù)儀受中心監(jiān)護(hù)儀的控制。在中心監(jiān)護(hù)儀的控制下，床旁監(jiān)護(hù)儀中的數(shù)據(jù)能夠傳送到中心監(jiān)護(hù)儀中去作進(jìn)一步的分析處理。 中心監(jiān)護(hù)儀常裝有性能更強(qiáng)的微型計算機(jī)，它可以對各床旁監(jiān)護(hù)儀的參數(shù)經(jīng)過選擇，將其部分或全都的異常參數(shù)及波形，一方面進(jìn)行顯示同時進(jìn)一步地分析處理及判斷，另一方面控制描記和打印床位號、時間、波形、參數(shù)及趨勢圖等。 總之，床旁監(jiān)護(hù)儀只監(jiān)測一個病人的各個參數(shù)，而中心監(jiān)護(hù)儀則可以同時監(jiān)測各個病人的心電波形或一個病人的各個參數(shù)，有各種組合方式。例如美國生理控制公司的CMS8000型中心監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，可檢測心電、血壓、呼吸及體溫等參數(shù)，它的中心監(jiān)護(hù)儀可對四床位的各7秒的心電波形顯示報警，或?qū)Π舜参桓?秒的心電波形顯示報警，或?qū)未参桓鲄?shù)波形顯示報警，或?qū)未参粎?shù)波形顯示及2小時或8小時參數(shù)趨勢圖顯示。 以上所述監(jiān)護(hù)儀或監(jiān)護(hù)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化醫(yī)院中CCU(Coronary Caring Unit冠心病人監(jiān)護(hù)病房)、ICU(Intensive Caring Unit危重病人監(jiān)護(hù)病房)及OR(Operation Room手術(shù)室)中。,第4講 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),4.胎兒心電心率監(jiān)護(hù)儀 從原理上分，有利用超聲多普勒原理胎兒心率監(jiān)護(hù)儀，有直接在胎兒頭皮上放置電極的胎兒心電分娩監(jiān)護(hù)儀，也有在母體腹部放置電極的圍產(chǎn)期胎兒心電監(jiān)護(hù)儀以及胎兒心音監(jiān)護(hù)儀。母體腹部電極法胎兒心電監(jiān)護(hù)儀在孕婦腹部檢測心電信號，但這個心電信號是母親心電和胎兒心電混合在一起利用16位微處理機(jī)和高速數(shù)字信號處理器及信號處理方法，從母親心電中將胎兒心電提取出來，在監(jiān)視器上可同時顯示出母親腹部心電波形和胎兒心電波形及胎兒心率，并設(shè)置上、下限報警，也可用記錄儀記錄下來以供分析。這種胎兒監(jiān)護(hù)儀可對胎兒進(jìn)行長期地、完全無損地監(jiān)護(hù)。 但我們的研究認(rèn)為圍產(chǎn)期胎兒胎動厲害、母親呼吸波影響和其它干擾使得很難長時程地提?。ǚ蛛x）胎兒心電信號，國內(nèi)兄弟院校報告了一些研究成果，但還不知道其重復(fù)性如何，也未見產(chǎn)品出現(xiàn)。胎兒監(jiān)護(hù)儀還使用一個壓力傳感器檢測宮縮，在屏幕上同時顯示出宮縮曲線。,第4講 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),5.遙測心電監(jiān)護(hù)儀,這種監(jiān)護(hù)儀適用于醫(yī)院內(nèi)可走動的病人的長時間檢測。 無線電遙測發(fā)射器配帶于病人身上，檢測心電信號、放大并進(jìn)行調(diào)制發(fā)射。發(fā)射，載波頻率一般采用174MHz216MHz，接受距離60米1000米不等。 接收器將接收到的無線電信號進(jìn)行放大和解調(diào)，還原成心電信號送監(jiān)護(hù)儀。為了擴(kuò)大監(jiān)護(hù)儀的使用范圍，常將監(jiān)護(hù)儀設(shè)計成兩用的，既可作遙測監(jiān)護(hù)，又可做床旁監(jiān)護(hù)。 目前，遙測心電不僅應(yīng)用于醫(yī)院中，而且還應(yīng)用于體育運(yùn)動員、飛行員和宇航員，檢測的參數(shù)也是多種的，有心電、腦電、肌電、體溫、呼吸、血壓、血氧飽和度等 多種參數(shù)。,第4講 病人監(jiān)護(hù)儀器(Patient Monitor),6.動態(tài)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)（Holter系統(tǒng)） Holter系統(tǒng)即磁帶記錄式心電監(jiān)測系統(tǒng)，是美國人Holter1961年發(fā)明的。 Holter系統(tǒng)由兩部分組成：(1)心磁帶記錄器，(2)心電磁帶回放儀。 Holter系統(tǒng)利用磁帶記錄器將心電圖調(diào)制后記錄在磁帶上，病人可以