第四章 生物電測(cè)量

1、第四章第四章 生物電測(cè)量?jī)x器生物電測(cè)量?jī)x器 心電測(cè)量模型：心電測(cè)量模型： 電生理基礎(chǔ)、電極、測(cè)量方式電生理基礎(chǔ)、電極、測(cè)量方式 心電測(cè)量電路心電測(cè)量電路 腦電圖測(cè)量簡(jiǎn)介腦電圖測(cè)量簡(jiǎn)介 肌電圖測(cè)量簡(jiǎn)介肌電圖測(cè)量簡(jiǎn)介一、生物電生理基礎(chǔ)一、生物電生理基礎(chǔ)細(xì)胞電學(xué)特性動(dòng)作電位特點(diǎn)生物電測(cè)量基礎(chǔ)人體電阻抗 高等動(dòng)物神經(jīng)、肌肉有電流、電壓的產(chǎn)生和傳播 1786年伽伐尼用金屬刀與蛙的神經(jīng)閉合回路，肌肉搐搦，表明回路存在電流 1792年發(fā)表了著名論文論肌肉運(yùn)動(dòng)中的電力論肌肉運(yùn)動(dòng)中的電力，生物電現(xiàn)象是自然界普遍 存在的一種電現(xiàn)象 生物電是生命基本特征，是信息的傳遞、肌肉收縮和運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ) 心電、腦電、肌電、眼電

2、生物電比較弱，電壓只有數(shù)十微伏至數(shù)十毫伏原因：原因：細(xì)胞靜息電位細(xì)胞靜息電位: :靜止時(shí)細(xì)胞膜內(nèi)負(fù)靜止時(shí)細(xì)胞膜內(nèi)負(fù), ,外正外正1.1. 細(xì)胞電學(xué)特性細(xì)胞電學(xué)特性 電化學(xué)活動(dòng)產(chǎn)生的離子的輸運(yùn)過(guò)程電化學(xué)活動(dòng)產(chǎn)生的離子的輸運(yùn)過(guò)程細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)K K+ +多多,Na,Na+ +少少; ;細(xì)胞外細(xì)胞外K K+ +少少,Na,Na+ +多多細(xì)胞膜通透性細(xì)胞膜通透性:K+:K+通透性好通透性好,K,K+ +向外擴(kuò)散向外擴(kuò)散,Na+,Na+不能進(jìn)入不能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)留下帶負(fù)電的離子細(xì)胞內(nèi)留下帶負(fù)電的離子負(fù)電位負(fù)電位 -50mv-50mv-100mv-100mv外部的外部的K+K+離子產(chǎn)生的電場(chǎng)力抑制擴(kuò)散，當(dāng)與擴(kuò)散

3、相等離子產(chǎn)生的電場(chǎng)力抑制擴(kuò)散，當(dāng)與擴(kuò)散相等則處于動(dòng)態(tài)平衡則處于動(dòng)態(tài)平衡2 2 動(dòng)作電位動(dòng)作電位( (興奮興奮) ) w 外部刺激電流細(xì)胞外部刺激電流細(xì)胞NaNa+ +流向膜內(nèi)流向膜內(nèi)電位升高，電位升高，20mv20mv40mv40mv 上述過(guò)程稱為極化上述過(guò)程稱為極化w 刺激產(chǎn)生的電位變化超過(guò)臨界值或達(dá)到極限，鈉離子不再刺激產(chǎn)生的電位變化超過(guò)臨界值或達(dá)到極限，鈉離子不再 流入細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)的鉀離子流出電位下降，流入細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)的鉀離子流出電位下降，稱為復(fù)極化稱為復(fù)極化w 利用細(xì)胞主動(dòng)循環(huán)，利用細(xì)胞主動(dòng)循環(huán)，NaNa+ +膜外，膜外，K K+ +膜內(nèi)膜內(nèi)鈉鉀 離子通道打開(kāi)和關(guān)閉情況 去極化復(fù)極

4、化 興奮電位沿神經(jīng)纖維傳輸，幅度不衰減 離子導(dǎo)電過(guò)程 動(dòng)作電位特點(diǎn)動(dòng)作電位特點(diǎn) 興奮過(guò)程傳播 神經(jīng)纖維如一個(gè)長(zhǎng)的圓柱體 局部電流產(chǎn)生刺激在膜外側(cè)，電流從靜息膜流向興奮膜；在膜內(nèi)側(cè)，電流由興奮膜流向靜息膜。結(jié)果使靜息膜膜內(nèi)側(cè)電位升高而膜外側(cè)降低，即發(fā)生了去極化。當(dāng)去極化使靜息膜的膜電位達(dá)到閾電位水平時(shí)，大量鈉通道被激活，引起動(dòng)作電位。在末端復(fù)極化，局部電流使內(nèi)膜電位低，外膜電位高， 3 心電測(cè)量基礎(chǔ) 人體內(nèi)有大量體液，細(xì)胞，纖維懸浮在體液中，生物電可看成電流源浸在在溶液中。 看成容積導(dǎo)電，例如，心臟電偶極子導(dǎo)電膜性 實(shí)際中電偶極子是動(dòng)態(tài)變化的 電偶極子兩個(gè)相距很近的等量異號(hào)點(diǎn)電荷的系統(tǒng)。 電偶極

5、子的特征用電偶極距P=lq描述，l是兩點(diǎn)電荷之間的距離，l和P的方向規(guī)定由q指向+q。容積導(dǎo)電容積導(dǎo)電電池的正極與負(fù)極（一對(duì)電偶）放在一大盆稀釋鹽溶液中，由于稀釋的鹽水是一個(gè)導(dǎo)體，根據(jù)電學(xué)原理，有無(wú)數(shù)條電流線自正極流向負(fù)極，這種導(dǎo)電的方式稱為容積導(dǎo)電。在整個(gè)鹽溶液的各部分都有一定電位，在連接電偶正、負(fù)極的軸線中點(diǎn)的垂直面（CD面）上，由于它與正、負(fù)兩極的距離相等，故電位等于零；在此平面的兩側(cè)，有無(wú)數(shù)等電位線，每條曲線上任何一點(diǎn)的電位均相等；接近電偶正極者，電位越高，越接近電偶的負(fù)極者電位越低。零電位面的正極側(cè)為正電位區(qū)，零電位面的負(fù)極側(cè)為負(fù)電位區(qū)。容積導(dǎo)體中任一點(diǎn)的電位（V）與電偶電動(dòng)勢(shì)（E）

6、成正比，與該點(diǎn)和電偶中心的距離（r）的平方成反比，以及中心線矢量與偶極子方位角的余弦成正比(電偶極子方向：負(fù)正的夾角)。V=Ecosr2 心臟位于體液之中，好像一個(gè)電池放在含鹽溶液中一樣，心臟相當(dāng)于一對(duì)電偶，每次激動(dòng)所產(chǎn)生的電流，必然通過(guò)體液傳導(dǎo)，在其周?chē)纬梢粋€(gè)心電場(chǎng)。 實(shí)際中電場(chǎng)是動(dòng)態(tài)變化的 電偶極子電偶極子(electric dipole) 極化矢量極化矢量(M) 去極化時(shí)去極化時(shí) 負(fù)負(fù)正正 不同時(shí)刻，不同時(shí)刻， 大小方向不同大小方向不同 (負(fù)正表示細(xì)胞外電位負(fù)正表示細(xì)胞外電位)心臟電活動(dòng)模型心臟電活動(dòng)模型4 人體電阻抗 體內(nèi)是離子導(dǎo)電體內(nèi)是離子導(dǎo)電 離子導(dǎo)電以離子擴(kuò)散為主離子導(dǎo)電以離子

7、擴(kuò)散為主 擴(kuò)散阻力存在，有電阻存在擴(kuò)散阻力存在，有電阻存在 細(xì)胞膜具有電容性質(zhì)細(xì)胞膜具有電容性質(zhì) 一定條件下具有電感特性一定條件下具有電感特性2. 組織電特性：組織電特性：與頻率有關(guān)，方向有關(guān)，溫度有關(guān)與頻率有關(guān)，方向有關(guān)，溫度有關(guān)電導(dǎo)率,與組織有關(guān)：與組織有關(guān)： 血液，分泌液體血液，分泌液體良導(dǎo)體良導(dǎo)體 神經(jīng)，肌肉，器官神經(jīng)，肌肉，器官次之次之 皮膚，脂肪，骨胳是皮膚，脂肪，骨胳是不良導(dǎo)體不良導(dǎo)體阻抗與人體狀態(tài)有關(guān)，阻抗與人體狀態(tài)有關(guān)，如疼痛皮膚阻抗小于正常情況如疼痛皮膚阻抗小于正常情況 放松時(shí)阻抗小放松時(shí)阻抗小電極電極: 金屬片，金屬絲金屬片，金屬絲 直接測(cè)量?jī)牲c(diǎn)電位差直接測(cè)量?jī)牲c(diǎn)電位差二

8、、電二、電 極極Cl-為導(dǎo)電膏，保證接觸良好為導(dǎo)電膏，保證接觸良好將人體離子導(dǎo)電變?yōu)轶w外電子導(dǎo)電，相當(dāng)于傳感器將人體離子導(dǎo)電變?yōu)轶w外電子導(dǎo)電，相當(dāng)于傳感器電極電位電極電位( (接觸電位接觸電位) ) 金屬離子擴(kuò)散溶液，金屬帶負(fù)電金屬離子擴(kuò)散溶液，金屬帶負(fù)電 吸引離子沉淀，離子分布在電極附近，抑制擴(kuò)散，吸引離子沉淀，離子分布在電極附近，抑制擴(kuò)散， 當(dāng)擴(kuò)散與沉淀平衡時(shí)形成雙電層（電容），產(chǎn)生電極電位當(dāng)擴(kuò)散與沉淀平衡時(shí)形成雙電層（電容），產(chǎn)生電極電位 電離過(guò)程電離過(guò)程金屬離子擴(kuò)散，溶液中負(fù)離子在電極上還原，都釋放電子體外電路為電子導(dǎo)電-生物電檢測(cè)電極示意圖生物電檢測(cè)電極示意圖機(jī)體外機(jī)體內(nèi)電極電極電極

9、在生物體內(nèi)離子導(dǎo)電極在生物體內(nèi)離子導(dǎo)電和金屬的電子導(dǎo)電體電和金屬的電子導(dǎo)電體系之間形成一個(gè)電化學(xué)系之間形成一個(gè)電化學(xué)界面，能實(shí)現(xiàn)離子流與界面，能實(shí)現(xiàn)離子流與電子流的互相轉(zhuǎn)換，從電子流的互相轉(zhuǎn)換，從而使生物體和測(cè)量?jī)x器而使生物體和測(cè)量?jī)x器間構(gòu)成了電流回路。間構(gòu)成了電流回路。 電極的接觸與極化電極的接觸與極化 電極電位，電極電位，電極與皮膚接觸產(chǎn)生基礎(chǔ)電位 電極與電解液處于靜態(tài)平衡時(shí)，電極與電解液間沒(méi)有電流流過(guò)。當(dāng)接上儀器的電路時(shí)，就有電流流過(guò)這個(gè)界面。原有的平衡被打破，電極的半電池電位與沒(méi)電流時(shí)不同。 極化電極，是當(dāng)電流通過(guò)電極界面時(shí)電極電位偏離平衡電位的現(xiàn)象。在有和無(wú)電流通過(guò)兩種情況下電極的半

10、電池電位的差值稱為極化電壓。極化電位是交流信號(hào) 總的電極的電位總的電極的電位 生物電電位差兩個(gè)電極間的電位差 電極的電位電極電位+極化電位+原有電位電極等效電路電極等效電路Sweat glandsand ducts電極(Electrode)表皮(Epidermis)真皮RuReEseEheRsRdCdEPRPCPCe膠(Gel)電極等效電路電極等效電路真皮以下等效為純電阻真皮以下等效為純電阻 臨床上常用的體表電極臨床上常用的體表電極 臨床上常用的體表電極種類繁多、形狀多樣 常見(jiàn)的有金屬板電極、Ag/Agcl電極等 體表生物電檢測(cè)中最常用的電極是AgAgCl電極。它的結(jié)構(gòu)是在金屬銀的表面覆蓋一層

11、難溶解的銀的鹽類AgCl，再浸入含有氯離子的溶液中。電極可以用下列符號(hào)表示：Ag|AgCl| C1- 實(shí)際應(yīng)用的Ag Ag Cl電極極化電壓很低，對(duì)生物電的檢測(cè)影響小，在臨床上得到廣泛的應(yīng)用。 (a) 金屬板電極 (b) 金屬盤(pán)電極 (c) 泡沫園盤(pán)電極. 吸附電極經(jīng)皮注射式針電極（a）和絲電極（b） 干電極: 交流電電容耦合，利用場(chǎng)效應(yīng)管產(chǎn)生電壓，不需要導(dǎo)電膏 胎兒電極三、心電圖機(jī)三、心電圖機(jī) 心電如何產(chǎn)生心電如何產(chǎn)生 心電測(cè)量方式心電測(cè)量方式 心電圖機(jī)心電圖機(jī) 結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、電路分析結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、電路分析心臟結(jié)構(gòu)心臟結(jié)構(gòu)結(jié)間束結(jié)間束電活動(dòng)結(jié)構(gòu)圖電活動(dòng)結(jié)構(gòu)圖血液循環(huán)圖血液循環(huán)圖肌肉、導(dǎo)電

12、纖維、腔體肌肉、導(dǎo)電纖維、腔體一、心電圖產(chǎn)生一、心電圖產(chǎn)生 心電產(chǎn)生的機(jī)理 心電信號(hào)的性質(zhì) 心電信號(hào)的意義 心臟的電信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程心臟的電信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程u竇房節(jié)發(fā)出興奮竇房節(jié)發(fā)出興奮( (電源電源) )u通過(guò)纖維組織通過(guò)纖維組織( (導(dǎo)線導(dǎo)線) )傳向心房和心室的心肌細(xì)胞傳向心房和心室的心肌細(xì)胞 傳導(dǎo)引起去極化傳導(dǎo)引起去極化u通過(guò)心臟周?chē)膶?dǎo)電組織和體液反映到身體表面，通過(guò)心臟周?chē)膶?dǎo)電組織和體液反映到身體表面， 形成電變化形成電變化, ,人體任意兩點(diǎn)存在電位差，心電信號(hào)人體任意兩點(diǎn)存在電位差，心電信號(hào)uCaCa+離子釋放，與細(xì)胞內(nèi)收縮肌蛋白作用引起收縮離子釋放，與細(xì)胞內(nèi)收縮肌蛋白作用引起收縮 從

13、體表記錄心臟興奮的產(chǎn)生、傳達(dá)和恢復(fù)的過(guò)程， 反映心臟電位變化曲線 橫軸為時(shí)間，縱軸為幅度 P，QRS，T心電圖心電圖(ECG or EKG(ECG or EKG) Eelectrocadiogram 電偶極子電偶極子(electric dipole) 極化矢量極化矢量(M) 負(fù)負(fù)正正 不同時(shí)刻，不同時(shí)刻， 大小方向不同大小方向不同心臟電活動(dòng)模型心臟電活動(dòng)模型 各段解釋0.04s0.08shttp:/ P，R，T含義段與間期：PR，QRS，STPR段代表在心房纖維上傳輸時(shí)間除極化，極化除極化，極化 時(shí)間、幅度量化1mm:0.04s(小格)，0.2 s, 大格1mm:0.1mv(小格)，大格0.5

14、mv 心電圖打印紙（粉紅色的紙）ECG性質(zhì) 心臟及體表有電流和電壓心臟及體表有電流和電壓 電壓小電壓小 頻率低頻率低 心電測(cè)量方式（如何測(cè)量）心電測(cè)量方式（如何測(cè)量）電極放在心臟或體表電極放在心臟或體表體表何處？體表何處？能反映心電性質(zhì)，并且測(cè)量方便能反映心電性質(zhì)，并且測(cè)量方便愛(ài)因托芬文三角形愛(ài)因托芬文三角形三個(gè)導(dǎo)聯(lián)構(gòu)成等邊三角形，心臟位于中心三個(gè)導(dǎo)聯(lián)構(gòu)成等邊三角形，心臟位于中心 左、右肩、肚臍為三個(gè)頂點(diǎn)，左、右肩、肚臍為三個(gè)頂點(diǎn)，4 4肢電位等于該連接點(diǎn)電位肢電位等于該連接點(diǎn)電位心臟電活動(dòng)等效為電偶極子，右心房心臟電活動(dòng)等效為電偶極子，右心房- -左心室，斜下方左心室，斜下方中心電位為中心電

15、位為0 0，體腔均勻?qū)щ姡w腔均勻?qū)щ? ,相對(duì)電偶極子相對(duì)電偶極子, ,體腔很大體腔很大愛(ài)因托芬三角形的作用 反映心臟電活動(dòng)的空間關(guān)系反映心臟電活動(dòng)的空間關(guān)系 進(jìn)行了假設(shè)，奠定了肢體導(dǎo)聯(lián)的測(cè)量方式進(jìn)行了假設(shè)，奠定了肢體導(dǎo)聯(lián)的測(cè)量方式 建立了測(cè)量與心電的關(guān)系（測(cè)量與待測(cè)信號(hào)建立了測(cè)量與心電的關(guān)系（測(cè)量與待測(cè)信號(hào)的關(guān)系），相當(dāng)于心電測(cè)量的模型，即測(cè)量的關(guān)系），相當(dāng)于心電測(cè)量的模型，即測(cè)量建模建模 達(dá)芬奇： 維特魯威人比例研究 意大利文藝復(fù)興時(shí)期的畫(huà)家 人體中自然的中心點(diǎn)是肚臍。因?yàn)槿绻税咽帜_張開(kāi)，作仰臥姿勢(shì)，然后以他的肚臍為中心用圓規(guī)畫(huà)出一個(gè)圓，那么他的手指和腳趾就會(huì)與圓周接觸。不僅可以在人體

16、中這樣地畫(huà)出圓形，而且可以在人體中畫(huà)出方形。即如果由腳底量到頭頂，并把這一量度移到張開(kāi)的兩手，那么就會(huì)發(fā)現(xiàn)高和寬相等，恰似平面上用直尺確定方形一樣?！?1903發(fā)明,1924年獲得諾貝爾獎(jiǎng)金 肢體導(dǎo)聯(lián)（導(dǎo)線連接方式） 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)，I，II，III，規(guī)定的測(cè)量方式+,- 指接放大器的輸入端4 4肢電位等于該連接點(diǎn)電位是近似的肢電位等于該連接點(diǎn)電位是近似的矩形內(nèi)任意一點(diǎn)的電位矩形內(nèi)任意一點(diǎn)的電位, ,與與A,BA,B近似相等近似相等A,BA,B間距離較近間距離較近, ,近似等電位近似等電位上下肢內(nèi)兩點(diǎn)上下肢內(nèi)兩點(diǎn)ECGECG近似為近似為0,0,包括頭中的包括頭中的ECGECG也近似與上鎖骨相同也近似

17、與上鎖骨相同一個(gè)在手一個(gè)在手, ,一個(gè)在頭一個(gè)在頭, ,有無(wú)有無(wú)ECGECG測(cè)量測(cè)量EMGEMG不要在胸部不要在胸部, ,在肢體間在肢體間(ECG(ECG小小) )EEGEEG要在腦部?jī)牲c(diǎn)間要在腦部?jī)牲c(diǎn)間AB 心電測(cè)量模型心心臟臟位置位置心電測(cè)量等效電路心電如何測(cè)量技術(shù)（電路）心電如何測(cè)量技術(shù)（電路） 電極放在體表 放大、濾波、顯示等18601860年年5 5月月2121日日19271927年年9 9月月2929日日荷蘭醫(yī)師與生理學(xué)家荷蘭醫(yī)師與生理學(xué)家 發(fā)明了心電圖機(jī)、確定了測(cè)量方式、命名的發(fā)明了心電圖機(jī)、確定了測(cè)量方式、命名的P,QRS.TP,QRS.T波波確定了時(shí)間和幅度量化方式確定了時(shí)間

18、和幅度量化方式心電圖機(jī)發(fā)明心電圖機(jī)發(fā)明的思想沒(méi)有放大器，沒(méi)有打印機(jī)，描圖儀測(cè)弱電流檢測(cè)：測(cè)弱電流檢測(cè)：在磁場(chǎng)中，利用0.002毫米的鍍銀石英絲檢測(cè)手腳放在鹽水中減小電阻描跡：描跡：利用光學(xué)方法使懸線遮擋光線形成陰影，在感光紙上描跡并使其移動(dòng)?！笆紫任覀儜?yīng)當(dāng)努力去更好地了解心臟工作的細(xì)節(jié)以及造成多種心臟異常的病因，只有基于明確的認(rèn)識(shí)和精進(jìn)的知識(shí)方能使我們有可能在仍然遙遠(yuǎn)的將來(lái)解除患者所忍受的痛苦?！蓖Ｒ蛲蟹?其他導(dǎo)聯(lián)其他導(dǎo)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)，雙極測(cè)量加壓導(dǎo)聯(lián)胸部導(dǎo)聯(lián)，單極導(dǎo)聯(lián) VII=VI+VIII 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)：標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)：雙極導(dǎo)聯(lián)電壓關(guān)系雙極導(dǎo)聯(lián)電壓關(guān)系 VI=VL-VR，VII=VF-VR，VIII

19、=VF-VL 三個(gè)電阻構(gòu)成中心端，電位為0 斷開(kāi)待測(cè)肢體與中心端連接，增加電位 加壓導(dǎo)聯(lián)加壓導(dǎo)聯(lián):aVR,aVL,aVF參考電位：人體肢體電阻不相等參考電位：人體肢體電阻不相等威爾遜網(wǎng)絡(luò)：三個(gè)肢體分別接個(gè)威爾遜網(wǎng)絡(luò)：三個(gè)肢體分別接個(gè)5k5k電阻連在一起，電阻連在一起， 連接的交點(diǎn)近似為連接的交點(diǎn)近似為0 0電位電位注意注意: :電路地電位為參考點(diǎn)電路地電位為參考點(diǎn), ,不是實(shí)際不是實(shí)際0 0電位電位 單極導(dǎo)聯(lián)如何產(chǎn)生零電位電阻為保持各段均衡威爾遜網(wǎng)絡(luò) 單極導(dǎo)聯(lián)單極導(dǎo)聯(lián)心臟到各個(gè)肢體電阻不等外接3個(gè)平衡電阻5k保證R近似相等計(jì)算VW計(jì)算VW3.41rrMU某點(diǎn)電位：某點(diǎn)電位：假設(shè)r為到偶極子中心

20、的距離M=q.d q:電量，d:偶極子間距3).(41rrrMUBAAB兩點(diǎn)間電位兩點(diǎn)間電位若rA=rB=r，r為到偶極子中心的距離 假設(shè)電偶極子很小,且在中心以保證到三角形各個(gè)頂點(diǎn)距離相等,而且M近似沿中心線VR+VF+VC=？ 根據(jù)電偶極子公式判定 VR可看成相對(duì)M夾角為180度，VFVL與M角為60度 r均相等，r=OL=OF=OR如何增大測(cè)量的電位如何增大測(cè)量的電位 增大電極距離 減小與電偶極子（斜下方）的夾角 靠近心臟（r?。?在軟組織處，減小內(nèi)阻 aVR=VR-VC VC=-(VF+VL)/2,可用分壓簡(jiǎn)單計(jì)算 VF+VR+VL=0,相當(dāng)于0點(diǎn)從O到C aVR=VR+1/2VR=3

21、/2VRVCO點(diǎn)，電位0VC=(VF+VL)/2= -VR/2aVL=3/2VL, aVF=3/2VFVRC加壓導(dǎo)聯(lián)加壓導(dǎo)聯(lián)是肋骨間隙,而不時(shí)肋骨(信號(hào)太小了)腋前線指腋窩前邊,腋中線指腋窩中間位置 額面心電六角圖額面心電六角圖(冠狀面冠狀面) 不同導(dǎo)聯(lián)反映心電矢量不同方向投影 哪一個(gè)為負(fù)?導(dǎo)聯(lián)向量圖根據(jù)矢量方向與M的夾角判斷導(dǎo)聯(lián)電壓的大小及正負(fù)如III導(dǎo)聯(lián)，夾角近90度，故??；aVR為負(fù)心電圖 心律失常：心律失常：正常竇性心律，心電來(lái)自竇房結(jié) 早搏則不如此 心室肥大：心室肥大：R波增高（極化過(guò)程延長(zhǎng)，幅度大） 心肌缺血：心肌缺血：ST段下移 預(yù)激綜合癥預(yù)激綜合癥（先天缺損，心肌提前激動(dòng)，PR

22、時(shí)間?。?房室傳導(dǎo)阻滯：房室傳導(dǎo)阻滯：PRPR大于大于0.2s0.2s 心電圖反映心臟功能心電圖反映心臟功能心電圖讀法 先看心率：大于先看心率：大于2525格，小于格，小于1515格格 再看心律：再看心律：RR,PPRR,PP間隔變化變化小于間隔變化變化小于0.12s0.12s 最后看波形：時(shí)間和幅度等最后看波形：時(shí)間和幅度等 心動(dòng)過(guò)速心動(dòng)過(guò)緩房性早搏： P波出現(xiàn)過(guò)早非竇房結(jié)產(chǎn)生，由心房自身產(chǎn)生室性早搏：QRS波不是來(lái)自從竇房節(jié)而是心室自己產(chǎn)生的,T波與R波方向相反 二聯(lián)律，三聯(lián)律 連續(xù)出現(xiàn)二次，三次早博心房撲動(dòng)心房顫動(dòng)心房肌微纖維顫動(dòng)心室肌微纖維顫動(dòng)在心室恢復(fù)期S-T段,向冠狀動(dòng)脈供血液若S

23、-T抬高或降低,表明心肌血缺血在心室恢復(fù)期S-T段,向冠狀動(dòng)脈供血液若S-T抬高或降低,表明心肌血，復(fù)極化不足房室傳導(dǎo)阻滯房室傳導(dǎo)阻滯 PRPR變長(zhǎng)變長(zhǎng)三、心電圖機(jī)三、心電圖機(jī) 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 性能指標(biāo)性能指標(biāo) 電路結(jié)構(gòu)分析電路結(jié)構(gòu)分析醫(yī)學(xué)儀器結(jié)構(gòu)醫(yī)學(xué)儀器結(jié)構(gòu) 輸入(采集部分)：傳感器、放大、濾波等 處理：數(shù)字信號(hào)處理（數(shù)字化儀器） 輸出：顯示、打印 輔助：控制、反饋、電源等模擬心電圖機(jī)結(jié)構(gòu)模擬心電圖機(jī)結(jié)構(gòu)輸入輸入前置、中間、功率放大、濾波電路、抗干擾電路電極/導(dǎo)聯(lián)線、保護(hù)、高頻濾波、右腿驅(qū)動(dòng)、威爾遜網(wǎng)絡(luò)輸出輸出記錄器、走紙傳動(dòng)控制控制電源電源增益選擇、濾波選擇、導(dǎo)聯(lián)選擇、走紙速度控

24、制電極脫落報(bào)警、起搏器脈沖抑制、1mv定標(biāo)ACDC, DCDC數(shù)字化心電圖機(jī)數(shù)字化心電圖機(jī) A/D MCU or DSP,ARM RAM+FLASH(閃存，可擦除) LCD 打印機(jī) 性能指標(biāo)性能指標(biāo) 輸入阻抗，大于2M 靈敏度 輸入1mv電壓描筆偏轉(zhuǎn)幅度 5mm/mv,10mm/mv,20mm/mv 噪聲，輸入短路輸出折合到輸入端小于10uv 時(shí)間常數(shù)，大于1.5s(直流電平100%下降到37%時(shí)間) 線性誤差 輸出與輸入電壓線性關(guān)系，誤差應(yīng)小于10% 描記筆在任何位置，若輸入相同的信號(hào)，偏轉(zhuǎn)的幅度應(yīng)相等. 共模抑制比，規(guī)定大于75dB 阻尼，適當(dāng) 頻率響應(yīng) 走紙均勻，25mm/s,50mm/

25、s，誤差2 2 絕緣性能 電源對(duì)機(jī)殼絕緣電阻大于 20M、漏電流小于100uA 調(diào)整阻尼電路調(diào)整阻尼電路模擬心電圖機(jī)模擬心電圖機(jī)ECG-6511心電圖機(jī)心電圖機(jī) 前置放大前置放大電壓放大，用于信號(hào)分析電壓放大，用于信號(hào)分析 主放大主放大 功率放大，驅(qū)動(dòng)描記筆功率放大，驅(qū)動(dòng)描記筆 控制，控制，導(dǎo)聯(lián)選擇，速度控制，熱筆溫度控制導(dǎo)聯(lián)選擇，速度控制，熱筆溫度控制 電源電源, 整流、濾波、穩(wěn)壓整流、濾波、穩(wěn)壓 電池充電電池充電 DC-DC變換變換 實(shí)物圖輸入電路輸入電路 過(guò)壓保護(hù)、高頻濾波、緩沖放大、威爾遜網(wǎng)絡(luò) 差動(dòng)放大 起博脈沖抑制 定標(biāo)電路 時(shí)間常數(shù)電路 封閉電路 后置放大 干擾抑制電路 增益選擇

26、高壓保護(hù)高壓保護(hù) 低壓保護(hù)利用二極管正向?qū)妷悍€(wěn)定在0.7V限制電壓。當(dāng)輸入信號(hào)電壓高V時(shí)有可能損壞器件。當(dāng)信號(hào)電壓高于0.7V或低于-0.7V時(shí)，二極管嵌位在+，-0.7V，保護(hù)了放大器，此時(shí)放大器處于開(kāi)環(huán)，輸出+8，-8v,因此，輸出最多正負(fù)8.7vRLF三角形頂點(diǎn)：I，II，III三個(gè)邊中點(diǎn)：增強(qiáng)導(dǎo)聯(lián)公共端，頂點(diǎn)與對(duì)邊中點(diǎn)為對(duì)應(yīng)的增強(qiáng)導(dǎo)聯(lián)三角形中心：威爾遜中心屏蔽驅(qū)動(dòng)屏蔽驅(qū)動(dòng)A9從威爾遜電路中心點(diǎn)取出共模電壓，跟隨器二極管嵌位 從威爾遜電路中心點(diǎn)取出共模電壓 ，跟隨器 濾波 2個(gè)二極管限幅電路，電壓不超過(guò)正負(fù)8.7V ，右腿接地電阻，限制電流INH:使能端，A,B,C控制端 12導(dǎo)聯(lián)選

27、擇：12選1 內(nèi)部測(cè)試電路+-發(fā)射結(jié)，集電極均正偏，T2,T3飽和導(dǎo)通相當(dāng)與對(duì)地短路，輸入閉鎖電路，導(dǎo)聯(lián)切換或復(fù)位電路輸入閉鎖電路，導(dǎo)聯(lián)切換或復(fù)位電路10kPNP型晶體管CAL為低電平，發(fā)射結(jié)正偏，集電極由于接地反偏，T1導(dǎo)通DW穩(wěn)壓產(chǎn)生6.8v,通過(guò)二次分壓產(chǎn)生1mv 二極管導(dǎo)通，鍵控電路板上的發(fā)光二極管發(fā)光報(bào)警，二極管導(dǎo)通，鍵控電路板上的發(fā)光二極管發(fā)光報(bào)警，電極已經(jīng)脫落電極已經(jīng)脫落 脫落時(shí)電極電壓升高，此時(shí)不與人體接觸了 各種共?？垢蓴_措施不起作用了。起搏器脈沖抑制二極管為鉗位作用,抑制大的脈沖電容為高頻濾波 平時(shí)地，平時(shí)地，-8v與與1M電阻構(gòu)成通路，場(chǎng)效應(yīng)管電阻構(gòu)成通路，場(chǎng)效應(yīng)管Vgs

28、0，導(dǎo)電溝道截止，無(wú)電流，導(dǎo)電溝道截止，無(wú)電流，RC濾波不通濾波不通當(dāng)當(dāng)EMG鍵按下時(shí)，低電平輸入通過(guò)光電耦合器后變成高電平，鍵按下時(shí)，低電平輸入通過(guò)光電耦合器后變成高電平，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏使得使得T5導(dǎo)通，有電流流過(guò)導(dǎo)通，有電流流過(guò)47K電阻，二極管負(fù)端電位升高，電阻，二極管負(fù)端電位升高，從而二極管截止，從而二極管截止， Vgs=0，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通。，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通。由由84.5k和和0.047u組成的組成的RC濾波電路，過(guò)濾濾波電路，過(guò)濾40Hz的肌電信號(hào)的肌電信號(hào) 電壓變化大時(shí)，電流變化不大，相當(dāng)于動(dòng)態(tài)電阻很小 文氏橋式文氏橋式RC陷波器陷波器 當(dāng)f=1/2RC,

29、 電橋臂電阻比相等（2:1），電橋無(wú)輸出 下面阻抗：10.2/(6.04/30.9k=5.02)=2:1靈敏度選擇A，B，C 增益 0.5:1:2R1R2RoRoUo1UoUi根據(jù)電路結(jié)構(gòu):2次分壓Uo1=(1+R2/R1)UiUo=2Uo1光耦部分光耦部分前后電路隔離前后電路隔離抗干擾抗干擾，個(gè)二極管為光耦，中間發(fā)光二極管兩邊為光電二極管，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。，提供光電管反偏置電壓，保證無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，處于反偏，有反偏電流為輸出電流放大驅(qū)動(dòng)為分流保護(hù)（畫(huà)反了）光電二極管，提供負(fù)反饋，穩(wěn)定工作點(diǎn)為積分電路，使輸出電壓變化慢，以與光耦器件速度匹配（光耦響應(yīng)速度慢），反向放大器，u=-Rf.I R157,

30、C116,高頻負(fù)反饋，去掉高頻信號(hào)增益（）數(shù)字心電圖機(jī)數(shù)字心電圖機(jī) 熱筆式缺點(diǎn)熱筆式缺點(diǎn) 不易多導(dǎo)化，誤差大，故障率高，笨重等 熱陣式熱陣式 熱陣元記錄頭是利用先進(jìn)的元件集成技術(shù)，在陶瓷基體上高密度集成了大量發(fā)熱元件。目前所有新推出的機(jī)器幾乎全部是熱陣記錄式記錄。 熱打印機(jī)的工作原理是打印頭上安裝有半導(dǎo)體加熱元件，打印頭加熱并接觸熱敏打印紙后就可以打印出需要的圖案，其原理與熱敏式傳真機(jī)類似。圖象是通過(guò)加熱，在膜中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而生成的。這種化學(xué)反應(yīng)是在一定的溫度下進(jìn)行的。高溫會(huì)加速這種化學(xué)反應(yīng)改改 進(jìn)進(jìn) 微型心電模塊 ADS1293專用心電芯片 AEE4400,血氧芯片 無(wú)線：藍(lán)牙、wifi、z

31、igbee,GPRS ZIGBEE(一種高可靠的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)) 與手機(jī)通訊并顯示 手機(jī)與云端服務(wù)要要 求求 掌握整體電路單元電路組成 差分放大、中間放大電路 輸入保護(hù)電路原理 定標(biāo)電路計(jì)算 閉鎖電路,時(shí)間常數(shù)電路 濾波電路，EMG，50Hz 電極脫落報(bào)警 屏蔽驅(qū)動(dòng)電路要要 求求 了解整個(gè)電路結(jié)構(gòu)、功能了解整個(gè)電路結(jié)構(gòu)、功能 能分析各單元電路原理能分析各單元電路原理心電信號(hào)（或脈搏）提取，心率顯示基本要求（良基本要求（良）（1） 心電信號(hào)（或脈搏）波形較為清晰、無(wú)明顯失真； （2） 一次心跳產(chǎn)生一個(gè)固定長(zhǎng)度的方波（0.2s），發(fā)光二極管閃亮一次發(fā)揮部分發(fā)揮部分I（加分，可加分，可2人一組人一組）

32、（3） 心率計(jì)算和顯示，心率計(jì)算由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)或其他方式，并配備有顯示單元；發(fā)揮部分發(fā)揮部分II（加分，可加分，可2人一組人一組）（4） 采用TI無(wú)線模塊，例如CC256x，CC254x藍(lán)牙模塊，將心率相關(guān)信息發(fā)送至手機(jī)或其他設(shè)備進(jìn)行顯示；（5） 其他電路，脈搏，血壓均可。 實(shí)驗(yàn)室提供電路：集成塊、電路板、工具、電阻、單片機(jī)等實(shí)驗(yàn)室提供電路：集成塊、電路板、工具、電阻、單片機(jī)等實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求（設(shè)計(jì)、分析、焊接、測(cè)試）（設(shè)計(jì)、分析、焊接、測(cè)試） 4、腦電、腦電 EEG 腦電基礎(chǔ)腦電基礎(chǔ) 腦電導(dǎo)聯(lián)腦電導(dǎo)聯(lián) 誘發(fā)腦電誘發(fā)腦電 腦電圖機(jī)結(jié)構(gòu)腦電圖機(jī)結(jié)構(gòu) 腦電最新技術(shù)腦電最新技術(shù)大腦是意識(shí)和行為的中心1

33、000多億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞組成(灰質(zhì))神經(jīng)纖維(白質(zhì))重量1200-1500克每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞與1000-10000個(gè)神經(jīng)細(xì)胞交換信息每秒有上百萬(wàn)的信號(hào)進(jìn)行思維、感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)l大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞具有自發(fā)生物電活動(dòng)，具有持續(xù)的大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞具有自發(fā)生物電活動(dòng)，具有持續(xù)的 節(jié)律性電位改變，用電極在頭皮上記錄到腦電圖節(jié)律性電位改變，用電極在頭皮上記錄到腦電圖EEGEEG 1、腦電基礎(chǔ)腦電基礎(chǔ) 去極化：受到電刺激 腦電特點(diǎn)腦電特點(diǎn) 自發(fā)性自發(fā)性 節(jié)律性，但不如節(jié)律性，但不如ECG明確明確 以頻率、幅度、位相描述以頻率、幅度、位相描述 腦電信號(hào)的組成腦電信號(hào)的組成 Wave8 12 Hz安靜、休息、閉眼出現(xiàn)在頭皮的

34、枕區(qū)最強(qiáng)烈，在頂區(qū)也可紀(jì)錄到睜眼有阻斷 Wave 13 Hz中樞神經(jīng)系統(tǒng)緊張時(shí),如思考問(wèn)題在頭皮的額區(qū) (Frontal) 最強(qiáng)烈，在頂區(qū) (Parietal) 也可記錄到具節(jié)律性，低振幅 Wave4 7 Hz成人在情緒受到壓力時(shí)，尤其失望和挫折在許多腦疾患者可記錄到 Wave 3 Hz出現(xiàn)在深度睡眠、嬰兒和嚴(yán)重器官性腦疾病。在很深的慢波 (Slow Wave) 睡眠中也會(huì)發(fā)生中央睡眠腦電變化睡眠腦電變化開(kāi)始睡眠開(kāi)始睡眠快速眼動(dòng)期做夢(mèng)期，30分鐘身體器官休息淺睡期中度睡眠期深度睡眠期快速眼動(dòng)期與淺睡期來(lái)回轉(zhuǎn)換，4-5次大腦起博器:抑制過(guò)度放電 PD,帕金森病多巴胺神經(jīng)元受損，導(dǎo)致大腦分泌的多巴

35、胺不足，局部腦電增強(qiáng)（腦起搏器抑制） AD,老年癡呆，波減弱PD 帕金森 多巴胺減少（化學(xué)遞質(zhì)） 震顫，肌肉張力增高（僵硬），疼痛 植入腦起搏器，在腦上打洞放入電極，在鎖骨植入放入電池，對(duì)大腦電刺激 紅酒，綠茶抗氧化，防止腦細(xì)胞衰老2、腦電導(dǎo)聯(lián)、腦電導(dǎo)聯(lián) 電極安放，電極安放，10-2010-20國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 單極導(dǎo)聯(lián)，耳垂或接電阻公共端單極導(dǎo)聯(lián)，耳垂或接電阻公共端 雙極導(dǎo)聯(lián)雙極導(dǎo)聯(lián)(含A1，A2，F(xiàn)z, Cz, Pz）帽子形狀3、誘發(fā)腦電誘發(fā)腦電EP（Evoked potential） 光刺激器VEP，黑白方格變化刺激(visual) 聲刺激器AEP，咔嗒聲(audio) 體感刺激SEP，電流刺激（sense） 受試者對(duì)刺激有一定的潛伏時(shí)間類型 刺激方法測(cè)量部位臨床診斷價(jià)值 VEP 閃光或視覺(jué)圖形刺激頭皮枕葉部多發(fā)性腦硬化外周神經(jīng)傷害神經(jīng)病 SEP電流刺激感知皮層上外周神經(jīng)纖維和皮層之間脊柱通路的疾病 AEP聲音（咔嗒聲、爆發(fā)聲、白噪聲）腦干上聽(tīng)覺(jué)通路缺陷疾病誘發(fā)電位很小，連續(xù)多次刺激求和取平均4、腦電圖結(jié)構(gòu)腦電圖結(jié)構(gòu) 輸入盒，導(dǎo)聯(lián)選擇 前置放大 主放大 采集與控制電路 描記電路 電源腦電放大器腦電放大器 腦電信號(hào) v，要求增益100dB CMRR:100dB 噪聲3uv 高輸入阻抗，大于10M 前放電源紋波0.01%