心音與血流生理參數(shù)測量及儀器

1、生物醫(yī)學(xué)測量與儀器生物醫(yī)學(xué)測量與儀器第七講：生理參數(shù)測量及儀器（第七講：生理參數(shù)測量及儀器（2）生物聲測量生物聲測量n心音心音n肌音肌音n語音語音n關(guān)節(jié)音關(guān)節(jié)音n肺音肺音n腸鳴音腸鳴音n耳聲等耳聲等心音測量及儀器心音測量及儀器n心音的產(chǎn)生原理：心音的產(chǎn)生原理：心音是由心臟瓣膜關(guān)閉和心肌收縮引起的振動(dòng)所產(chǎn)生的聲音。用聽診器在胸壁前聽診，在每一心動(dòng)周期內(nèi)可以聽到兩個(gè)心音。n心雜音：心雜音：由心臟和鄰近大血管內(nèi)血液湍流和渦流所引起的振動(dòng)音n心音、心雜音頻率：心音、心雜音頻率：0.12000Hzn心電、心音關(guān)系心電、心音關(guān)系n第一心音第一心音n心室收縮，血液射向主動(dòng)脈，血液相繼擺動(dòng)關(guān)閉了房室瓣n主動(dòng)脈

2、根和心室間的血液擺動(dòng)及血液在主動(dòng)脈和肺動(dòng)脈的湍流所引起的振動(dòng)n第一心音的分裂是由于二尖瓣和三尖瓣不同時(shí)關(guān)閉而產(chǎn)生n處在心電圖的QRS綜合波期間n第二心音第二心音n心室舒張（舒張期）的開始n主動(dòng)脈瓣和肺動(dòng)脈瓣突然關(guān)閉，瓣葉振動(dòng)所致n與心電圖中的T波結(jié)束同時(shí)發(fā)生 第一心音和第二心音鑒別第一心音和第二心音鑒別n第三心音第三心音n在舒張?jiān)缙?，第二心音之后n心室快速充盈引起室壁振動(dòng)所致n常見于青少年和兒童n第四心音第四心音n舒張晚期，第一心音前n與心房收縮有關(guān)n常為病理性心音測量儀器心音測量儀器n心音圖心音圖(phonocardiogram)機(jī)機(jī)n心音傳感器心音傳感器n空氣傳導(dǎo)式空氣傳導(dǎo)式：雖然簡單易行

3、，但其靈敏度低，且易受周圍噪聲的干擾n接觸傳導(dǎo)式：接觸傳導(dǎo)式：敏感元件組成n加速度式：加速度式：抗干擾能力強(qiáng)，尺寸小，應(yīng)用較廣n放大濾波器放大濾波器n記錄器記錄器電磁式空氣傳導(dǎo)心音傳感器電磁式空氣傳導(dǎo)心音傳感器 也稱動(dòng)圈式心音傳感器。傳感器于胸壁相接觸后，心音也稱動(dòng)圈式心音傳感器。傳感器于胸壁相接觸后，心音便通過胸壁與膜片間的空氣傳導(dǎo)引起膜片的振動(dòng)，從而便通過胸壁與膜片間的空氣傳導(dǎo)引起膜片的振動(dòng)，從而帶動(dòng)線圈在氣隙中作切割磁力線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，于是在線帶動(dòng)線圈在氣隙中作切割磁力線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，于是在線圈中就感應(yīng)出與線圈運(yùn)動(dòng)速度成正比的電動(dòng)勢。圈中就感應(yīng)出與線圈運(yùn)動(dòng)速度成正比的電動(dòng)勢。 直接傳導(dǎo)式心音

4、傳感器直接傳導(dǎo)式心音傳感器n 直接傳導(dǎo)式心音傳感器，通常又將其分為直接傳導(dǎo)式心音傳感器，通常又將其分為加速度型、懸掛型和放置型三種。三種。壓電型心音傳感器壓電型心音傳感器n直接傳導(dǎo)式壓電型傳感器主直接傳導(dǎo)式壓電型傳感器主要是一個(gè)振動(dòng)質(zhì)量塊與壓電要是一個(gè)振動(dòng)質(zhì)量塊與壓電晶體的一個(gè)面相連接。頂蓋晶體的一個(gè)面相連接。頂蓋與質(zhì)量塊之間通過一彈簧加與質(zhì)量塊之間通過一彈簧加以預(yù)應(yīng)力，這種對系統(tǒng)的預(yù)以預(yù)應(yīng)力，這種對系統(tǒng)的預(yù)負(fù)載，可進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使負(fù)載，可進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使壓電元件運(yùn)用在特性曲線的壓電元件運(yùn)用在特性曲線的線性部分。這種傳感器的重線性部分。這種傳感器的重量可做得小于量可做得小于30g，除可用，除可

5、用來記錄心音信號外，還可用來記錄心音信號外，還可用來測量震顫。來測量震顫。 用于心音檢測的心音傳感器壓電效應(yīng)與壓電材料壓電效應(yīng)與壓電材料n某些晶體和陶瓷延一定方向產(chǎn)生機(jī)械變某些晶體和陶瓷延一定方向產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，能產(chǎn)生電壓；相反地，加上電壓形時(shí)，能產(chǎn)生電壓；相反地，加上電壓也能產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為也能產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。前者稱為正壓電效應(yīng)，后者稱為。前者稱為正壓電效應(yīng)，后者稱為逆壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的材料稱為逆壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的材料稱為壓電材料。n壓電材料有壓電晶體和壓電陶瓷。壓電材料有壓電晶體和壓電陶瓷。導(dǎo)管端部心音傳感器導(dǎo)管端部心音傳感器n當(dāng)需要測量體內(nèi)的音響

6、，例如要測量心當(dāng)需要測量體內(nèi)的音響，例如要測量心雜音發(fā)生的位置，則可將心音傳感器配雜音發(fā)生的位置，則可將心音傳感器配置在心導(dǎo)管的端部，插到待測的部位進(jìn)置在心導(dǎo)管的端部，插到待測的部位進(jìn)行測量。行測量。n這一類的傳感器中有應(yīng)變式、電磁式和這一類的傳感器中有應(yīng)變式、電磁式和壓電式等多種類型。壓電式等多種類型。導(dǎo)管端部心音傳感器導(dǎo)管端部心音傳感器n這種傳感器的敏感元件是用壓電陶瓷制成的懸臂梁，這種傳感器的敏感元件是用壓電陶瓷制成的懸臂梁，兩陶瓷片中間由金屬片隔開。當(dāng)懸臂梁受力彎曲時(shí)，兩陶瓷片中間由金屬片隔開。當(dāng)懸臂梁受力彎曲時(shí)，以金屬片為中心面，一邊陶瓷片被拉伸，一邊陶瓷片以金屬片為中心面，一邊陶瓷

7、片被拉伸，一邊陶瓷片被壓縮。壓電陶瓷片沿著厚度方向極化，從而感應(yīng)出被壓縮。壓電陶瓷片沿著厚度方向極化，從而感應(yīng)出心音信號。心音信號。n設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求n心音和心雜音強(qiáng)弱相差教懸殊，要求心音圖有較大的動(dòng)態(tài)范圍n心音較微弱，要求內(nèi)部噪聲要小n心音高頻振幅小，低頻振幅打，要有較高的高頻增益n需把心音分為幾個(gè)帶域來記錄n心音的頻率范圍一般都在20200Hz以內(nèi)，有些雜音頻率的低端可達(dá)45Hz，高端可大于1000Hz。耳聲發(fā)射測量耳聲發(fā)射測量n耳聲發(fā)射耳聲發(fā)射(otoacoustic emission，OAE) 對外圍聽覺系統(tǒng)進(jìn)行無損且快速檢測的手段n自發(fā)(SOAE)n誘發(fā)(EOAE)n瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射

8、（TEOAE）n變調(diào)失真耳聲發(fā)射（DPOAE）n刺激頻率耳聲發(fā)射（SFOAE)n硬件：硬件：發(fā)生器1、2，微音器、數(shù)字信號處理器血流測量及儀器血流測量及儀器n血流量大小決定于心臟輸出量的大小，血流量大小決定于心臟輸出量的大小，同時(shí)也決定于血管對血液流動(dòng)的阻力。同時(shí)也決定于血管對血液流動(dòng)的阻力。n血流的測定對于檢查心血管功能和診斷血流的測定對于檢查心血管功能和診斷心血管疾病、施行體外循環(huán)的心臟手術(shù)、心血管疾病、施行體外循環(huán)的心臟手術(shù)、研究人體在運(yùn)動(dòng)、高溫、失重、超重等研究人體在運(yùn)動(dòng)、高溫、失重、超重等環(huán)境下有著實(shí)際的意義環(huán)境下有著實(shí)際的意義n測量方法：測量方法：電磁法、超聲多普勒法、激光多普勒法

9、和阻抗法等n血液組成血液組成n晶體物質(zhì)溶液（多種電解質(zhì)、小分子有機(jī)化合物及一些氣體）n溶解于晶體物質(zhì)溶液中的血漿蛋白n懸浮于血漿的血細(xì)胞n血流測量血流測量n脈動(dòng)流n層流和湍流（Re1500）n血液流動(dòng)中的生理參數(shù)血液流動(dòng)中的生理參數(shù)n血流量：血流量：單位時(shí)間流過血管某一截面的血量n每分輸出量和每每分輸出量和每搏搏輸出量：輸出量： 心輸出量=心率搏輸出量n心（臟）指數(shù)心（臟）指數(shù): 每平方米表面積計(jì)算的心輸出量 成年人心指數(shù)約為3.03.5L/(minm2 )n射血分?jǐn)?shù)：射血分?jǐn)?shù)：搏出量占心室舒張末期容積的百分比 健康成年人的射血分?jǐn)?shù) 55%65%n電磁血流量計(jì)電磁血流量計(jì)n原理：原理：血液是導(dǎo)體，利用血液切割磁力線所產(chǎn)生的電位差來測量血流量n在垂直于血管軸方向上加一磁場B，在與B垂直的兩側(cè)安裝電極。因血液是堿性導(dǎo)電體并以均速運(yùn)動(dòng)，在恒定的磁場中切割磁力線感應(yīng)出電動(dòng)勢，然后根據(jù)傳感器輸出的電壓值和血管橫截面積而得出血流量。n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間較其他方法短n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：有創(chuàng)，應(yīng)用范圍受到限制2/100Ea B電位差磁感應(yīng)強(qiáng)度血管半徑血液平均流速n超聲多普勒血流儀超聲多普勒血流儀 基于血液中的血細(xì)胞等運(yùn)動(dòng)微粒會(huì)使超聲波產(chǎn)生反射發(fā)生頻率改變的特性。通過公式可以根據(jù)頻