心電測量及儀器演示文稿

心電測量及儀器演示文稿當(dāng)前第1頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)優(yōu)選心電測量及儀器當(dāng)前第2頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)生物電測量電極生物電信號獲取——測量電極電測量電極分類位置：體表電極、皮下電極、體內(nèi)植入電極形狀：板狀電極、針狀電極、螺旋電極、環(huán)狀和球狀電極大?。汉觌姌O、微電極接觸：濕電極（導(dǎo)電膏），干電極（無導(dǎo)電膏）微電極可以記錄到細(xì)胞的靜息電位和動作電位，一般從幾微伏至上百毫伏之間。當(dāng)前第3頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)生物電測量的歷史1903年荷蘭生理學(xué)家William研制了第一臺心電圖儀，并創(chuàng)立了肢體標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)的測量方法，沿用至今，其開創(chuàng)性貢獻(xiàn)獲得了1924年的諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎1924年法國學(xué)者Berger首次用頭皮電極記錄了人腦電信號60年代以前，心電放大器采用電子管60年代，晶體管心電圖機(jī)的出現(xiàn)使其體積大大縮小70年代，采用浮地式心電放大器，提高了其安全和可靠性80年代，廣泛采用了微機(jī)構(gòu)成的智能化電生理儀器目前，心電放大器均由采用集成電路，心電遙測和多道生理記錄儀也實(shí)用化當(dāng)前第4頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)心電的產(chǎn)生和心電圖心電的產(chǎn)生心臟在搏動之前，心肌發(fā)生興奮，在興奮過程中產(chǎn)生微弱的電流，該電流經(jīng)人體組織向各部分傳導(dǎo)，由于身體各部分的組織不同，各部分與心臟間的距離不同，因此在體表各部分表現(xiàn)出不同的電位變化，這些變化可以通過導(dǎo)線連接到記錄裝置——心電圖機(jī)，形成動態(tài)的曲線心電圖（Electrocardiogram，ECG），體表心電圖當(dāng)前第5頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)心臟的傳導(dǎo)系統(tǒng)心肌細(xì)胞——普通心肌細(xì)胞、特殊心肌細(xì)胞 普通心肌細(xì)胞：構(gòu)成心房壁和心室壁特殊心肌細(xì)胞：具有自律性和傳導(dǎo)性，功能為產(chǎn)生和傳導(dǎo)沖動、控制心的節(jié)律性活動特殊心肌細(xì)胞竇房結(jié)、節(jié)間束、房室結(jié)區(qū)、房室束、左右束支和

浦肯野（Purkinje）纖維網(wǎng)由竇房結(jié)發(fā)出的一次電興奮，按一定的途徑和時程，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)。當(dāng)前第6頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)心臟的傳導(dǎo)系統(tǒng)正常起搏點(diǎn)希室束當(dāng)前第7頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)除極和復(fù)極心肌細(xì)胞在靜息狀態(tài)下，細(xì)胞膜外帶正電荷，膜內(nèi)帶同等數(shù)量的負(fù)電荷，這種電荷穩(wěn)定的分布狀態(tài)稱為極化狀態(tài)。極化狀態(tài)的單一心肌細(xì)胞內(nèi)電位為-80~90mV，膜外為零。這種靜息狀態(tài)下細(xì)胞內(nèi)外的電位差稱為靜息電位.心肌細(xì)胞受刺激時鈉通道開放，細(xì)胞膜對Na+的通透性急驟升高，使細(xì)胞外液中的大量Na+滲入細(xì)胞內(nèi)，膜內(nèi)電位從靜息狀態(tài)的-80~90mV迅速上升到，形成動作電位。極化狀態(tài)的消除稱為除極除極復(fù)極當(dāng)前第8頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)2-9跨膜電位和ECG0：除極過程1~4：復(fù)極過程A：心房肌細(xì)胞電位變化B：心室肌細(xì)胞電位變化當(dāng)前第9頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)2-10心臟興奮與ECG心臟靜止期心房除極開始心房除極完畢心室除極完畢

復(fù)極開始心室除極開始心室復(fù)極完畢PQRSTU當(dāng)前第10頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)2-11心電圖波段心電圖波段相應(yīng)心電活動P波心房除極PR段房室傳導(dǎo)時間QRS波群心室除極ST段與T波心室復(fù)極的緩慢期與快速期當(dāng)前第11頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)ECG的臨床應(yīng)用可顯示心臟電生理、解剖、代謝和血流動力學(xué)改變，并提供各種心臟病確診和治療的基本信息。判斷心律失常類型。檢測具有心肌梗塞可能的先兆癥狀如胸痛、頭暈、或昏厥診斷心絞痛。當(dāng)冠狀動脈供血不足引起心絞痛發(fā)作時，心電圖會發(fā)生變化。部分病人心房心室肥厚可在心電圖上表現(xiàn)出來。對心肌疾患心包炎的診斷有一定的幫助。幫助了解某些藥物和電解質(zhì)紊亂及酸堿失衡對心肌的影響。危重病人的心電監(jiān)測當(dāng)前第12頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)雙極導(dǎo)聯(lián)心電圖WillemEinthoven(1924)LeadⅠ信號傳導(dǎo)到左手和右手上的心電電位差;LeadⅡ,LeadⅢ分別是右手到左腳，左手到左腳的心電電位差愛氏三角形的三個定點(diǎn)是右手、左手和左腳假設(shè)心臟活動時傳導(dǎo)到右手、左手和左腳的心電電位是URULUF，則導(dǎo)聯(lián)電位是－－愛氏三角形標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)法示意圖當(dāng)前第13頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)新型的Wilson網(wǎng)絡(luò)單極性心電增廣肢體導(dǎo)聯(lián)與胸導(dǎo)測量電路單極肢體導(dǎo)聯(lián)

探測電極距心臟較遠(yuǎn)，電壓低單極胸導(dǎo)聯(lián)

與中心斷開，加壓導(dǎo)聯(lián)當(dāng)前第14頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)胸導(dǎo)聯(lián)部位與相關(guān)波形V1：胸骨右緣第四肋間隙

V2：胸骨左緣第四肋間隙V3：V2與V4之間

V4：左第5肋間隙鎖骨中線處………….胸導(dǎo)聯(lián)的部位與相關(guān)波形當(dāng)前第15頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)導(dǎo)聯(lián)與心臟部位關(guān)系正確地連接導(dǎo)聯(lián)電極所獲得的心電圖，才能正確的說明心臟某一部位的病理特征。心電導(dǎo)聯(lián)與心臟部位的關(guān)系心臟部位導(dǎo)聯(lián)名稱左心室前壁I,aVL左心室側(cè)壁V5,V6右心室前壁V1,V2心室隔膜V3心室腔aVR左心室后壁II,III,aVF當(dāng)前第16頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)12個標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)示意圖12標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)組合示意圖,12個導(dǎo)聯(lián)的信號能反映出人體心臟特定部位的健康狀況，在臨床診斷上具有重要意義I,II,III/V1、V2、V3、V4、V5、V6/aVR、aVL、aVF當(dāng)前第17頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)心電圖機(jī)心電輸入電路前置放大器光電隔離主放大器描記器光電隔離浮地電源主電源微機(jī)按鍵液晶顯示1mV定標(biāo)器當(dāng)前第18頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)心電輸入電路導(dǎo)聯(lián)線：將電極板上獲得的心電信號送到放大器的輸入端。通常是帶金屬屏蔽網(wǎng)的絞合線。對導(dǎo)聯(lián)線的要求是線柔軟、接頭處牢靠。屏蔽網(wǎng)的作用是防止外界電磁波的干擾。屏蔽網(wǎng)通常接地。各導(dǎo)聯(lián)線以不同顏色的標(biāo)志來表示所接的部位當(dāng)前第19頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)右手安放紅色電極左手安放黃色電極腳安放黑色和綠色電極電極的安放國際統(tǒng)一規(guī)定字母和導(dǎo)線色標(biāo)為：R-右臂（紅）；L-左臂（黃）；F-左腿（綠）；RF-右腿（黑）當(dāng)前第20頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)心電輸入電路導(dǎo)聯(lián)選擇開關(guān)在不改變?nèi)梭w電極連接線的情況下，而改變各導(dǎo)聯(lián)線和心電放大器之間的連接方法。用來記錄某一導(dǎo)聯(lián)的心電圖。早期的導(dǎo)聯(lián)選擇器為機(jī)械式開關(guān)；現(xiàn)代心電圖機(jī)的導(dǎo)聯(lián)選擇器多用觸摸開關(guān)和電子開關(guān)電路組合而成。高頻濾波和保護(hù)電路濾波主要濾去電臺、電視的高頻電磁波，高頻功率設(shè)備開關(guān)瞬間的空間輻射電磁波，減少高頻干擾。一般由RC低通濾波電路組成，使僅有幾十Hz的心電波信號通過。輸入保護(hù)通常接有高壓去顫保護(hù)電路，避免輸入放大器被高壓擊穿當(dāng)前第21頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)前置放大器專用儀用運(yùn)算放大器輸入阻抗（InputImpendance）共摸抑制比（Commonmoderejectionratio,CMRR）偏置電流（Biascurrent）輸入失調(diào)電壓（Inputoffsetvoltage）輸入噪聲（InputNoise）INA118當(dāng)前第22頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)輸入阻抗共模輸入阻抗室溫25度時運(yùn)放每一輸入端與公共電源線之間的阻抗，比如INA118為10Gohm/4pf生理信號源表現(xiàn)為高內(nèi)阻微弱信號，高達(dá)100kohm，要求使用高輸入阻抗儀用運(yùn)放，避免信號失真。ECG-Amp>1Mohm;EEG-Amp>5Mohm;EMG-Amp>100Mohm當(dāng)前第23頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)共摸干擾分布電容Cb人體是良導(dǎo)體，在接地電阻ZG上產(chǎn)生壓降（共模電壓Vcm）當(dāng)在A、B兩點(diǎn)進(jìn)行測量時，由于Vcm的存在，VA-VB有電壓差。要求：消除或減少共模電壓當(dāng)前第24頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)共模抑制比儀用放大器兩輸入端加有差分生理電壓，外界的干擾(50Hz工頻)，會在正負(fù)兩端加上幅度相位幾乎相同的共模干擾電壓。使用CMR來衡量放大器的共模電壓抑制能力CMR(dB)=20log10(CMRR)為抑制干擾，CMR的要求如下：ECG-Amp>60dB;EEG-Amp>80dB;EMG-Amp>80dB當(dāng)前第25頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)前置放大電路設(shè)計設(shè)計參數(shù)一般由第一級的儀用運(yùn)放決定儀用運(yùn)放的增益G的設(shè)置。一般CMRR隨G的增加而有所提高，但放大器的噪聲性能隨第一級增益的提高而明顯增加，特別是集成器件的噪聲性能比一般分立元件差，所以，G<20當(dāng)前第26頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)高通濾波右腿驅(qū)動Gain=200Gain=5當(dāng)前第27頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)1mV定標(biāo)電路作用是產(chǎn)生一個1mV的定標(biāo)信號。為描記心電波作幅度定標(biāo)，并檢查、定標(biāo)題放大器、記錄器的工作狀態(tài)（放大倍數(shù)、線性和時間常數(shù)等）。1mV定標(biāo)電路一般設(shè)計在前置放大器中。產(chǎn)生1mV定標(biāo)的方法有兩種，老式心電圖機(jī)多標(biāo)準(zhǔn)電池和電阻分壓得到。現(xiàn)代心電圖機(jī)是用機(jī)內(nèi)穩(wěn)壓電源分壓得到。當(dāng)前第28頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)主放大電路將前置放大器放大后的心電信號進(jìn)一步放大。由直流電壓放大器、增益調(diào)節(jié)電路、基線調(diào)節(jié)電路、封閉電路、雙T型濾波電路等組成。

Fh高通濾波器，F(xiàn)n陷波器，F(xiàn)L低通濾波器單通道ECG放大電路設(shè)計舉例當(dāng)前第29頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)心電記錄熱筆直記式(八十年代)：輸出信號--發(fā)熱描筆--心電圖波形難以多導(dǎo)化：無法為每導(dǎo)聯(lián)配備一套記錄機(jī)構(gòu)（龐大、沉重）誤差大：是理論誤差，位置反饋式記錄采用“直線補(bǔ)償”方法，具有2%的理論誤差；頻率響應(yīng)差，由于描筆的重量，描筆式記錄技術(shù)的頻率響應(yīng)僅能達(dá)到75Hz左右引入阻尼偽差：帶動描筆的轉(zhuǎn)動部分在電磁場下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)動力矩和反作用力矩相當(dāng)時，描筆在某一偏轉(zhuǎn)的相應(yīng)位置發(fā)生左右擺動。故障率高：高熱描筆在熱敏記錄紙上來回運(yùn)動，與記錄紙作劇烈摩擦，這些運(yùn)動部件壽命不長，故障率也較高。不便與微電腦接口：先進(jìn)心電圖機(jī)內(nèi)部都應(yīng)用了高性能的微電腦進(jìn)行心電信號處理，除了記錄心電波形，還需記錄很多文字信當(dāng)前第30頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)心電記錄熱陣記錄式：熱陣記錄技術(shù)的關(guān)鍵在于其核心元件--熱陣元記錄頭。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（8點(diǎn)/毫米）及其控制電路所制成的一種高科技部件。目前所有新推出的機(jī)器幾乎全部是熱陣記錄式記錄。當(dāng)前第31頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)歐美ECG記錄標(biāo)準(zhǔn)采用(a)歐洲標(biāo)準(zhǔn)和(b)美國標(biāo)準(zhǔn)記錄的心電圖

(a)

(b)50mm/s25mm/s當(dāng)前第32頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)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A/D轉(zhuǎn)換器，用4000或8000次/秒的采樣頻率，分析精度高。心電在線處理當(dāng)前第33頁\共有34頁\編于星期日\1點(diǎn)Holter1957年美國Nor-manJ·Holter發(fā)明了動態(tài)心電圖(Aiululatory