医用电子仪器一 、 医用电子仪器 1.1 心电图及导联系统 1.2 心电图机 1.3 高频心电图机 1.4 动态心电图仪 1.5 动态血压记录仪 1.6 体表心电图标测系统 1.7 脑电图机 1.8 肌电图机 1.9 眼电图仪 1.10 胃电图仪 1.11 心磁图仪 1.12 脑磁图仪 1.13 运动心电图测量系统 1.14 血压计 1.15 心音图仪 1.16 电子体温计 1.17 红外测温仪 1.18 听力计 1.19 阻抗血流图仪 1.20 阻抗断层成象 1.21 多道生理记录仪 1.22 医用电子仪器设备标准目录 1.1 心电图及导联系统 1. 心脏电传导系统 心脏电传导系统的功能：产生和传导兴 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 室交界、希氏束、左右束支、浦氏纤维等组 成，见图1.1-1。 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， 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。 图1.1-1 心脏电传导系统 2. 心电图 心电图（Electrocardiogram）是心脏 产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 程中的生物电变化。 心电图由一个P波、一个QRS波群、一 个T波、U波组成。 对应于心脏收缩，除极、复极的电位变 化。 ECG有PR（PQ）、QT、ST 段、QRS和TP段，如图1.1-2所示。 图1.1-2 心电图波形的命名 3. 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 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。 各种导联的心电图波形有不同的特点（图 1.1-3）。 常用的导联：标准导联、加压单极肢体导联和胸导联 等。 （a）四肢电极的位置 （b）胸部电极的位置 图1.1-3 电极的位置 标准导联（Standard Lead）是最早使用 的传统方式，属双极导联的一种。它包括标 准第一导联（）、第二导联（）和第三 导联（），如图1.1-4（a）所示。 加压单极肢体导联（Augmented Unipolar Limb Lead）：探查电极分别置于 右上肢（R）、左上肢（L）及左下肢（LF） ，并与心电图机的正极相连，将中心电端与 心电图机的负极相连。（a）标准肢导联 （b）单极加压肢体导联 （c）单极胸导联 图1.1-4 心电图的导联 加压单极肢体导联（aVR、aVL和aVF导 联）的连接方式是断开测量肢体与中心电端 的连接，使振幅增大了50%，如图1.1-4（b ）所示。 胸导联（Chest Lead）将探查电极放在 前胸壁，无干电极与中心电端连接，电极安 放的部位有六个：分别称为V1V6胸导联， 见图1.1-4（c）所示。 12导联（全导联）心电图（、 、aVR、aVL、aVF、V1V6）典型波形如图 1.1-5。图1.1-5 12导联（全导联）心电图 1.2 心电图机 1. 单道心电图机 采用记录仪来描记心电图的仪器称为心 电图机（Electrocardiograph）。 临床描记和测量心电图，综合分析包括 心律失常的类别、心电轴有无偏移、心电图 是否异常等，以判别是否符合某些诊断标准 。 （1）组成原理 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。 体表心电信号由肢体电极（RA、LA、RL 、LL）和胸电极（C）引出，经导联线、导 联选择开关和滤波后，输至前置放大器。 体表的mV级心电信号经放大后，流向动圈 式记录器的线圈，在磁铁的均匀磁场作用下 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1.2-1。 图1.2-1 心电图机组成框图 (2)核心技术合理的导联选择为了完整的描述心脏的电活动，通常通 过导联选择开关切换12种不同导联（电极与 导线的不同组合）来记录。滤波及输入保护 滤波用于消除各类高频干扰。 输入保护使前置放大器免受高压击穿， 从而保护心电图机、患者及操作者。前置放大与定标要有高的抗干扰能力、高共模抑制比（ CMRR）、高输入阻抗和高信噪比等。在 前置放大器输入端加入标准的1mV信号用 以定标。主放大器和记录器 在前、主放大器间采用RC耦合，决定 心电图的频率响应（时常数）。设置浮置 前置放大器的措施（例如变压器耦合或光 耦合），以提高抗干扰能力及安全保护。 主放大器使放大心电信号推动笔式记 录机构的偏移，记录可采用模拟式记录器 （例如永磁动圈式，100Hz以下），或采 用各类数字式记录仪（例如打印机）。（3）技术指标 1）灵敏度：指输入1mV电压时描笔的偏转 量（mm/mV）。心电图机的标准灵敏度为 10mm/mV。 2）等效输入噪声：输出端噪声电压折算到 输入端的噪声电平。在标准灵敏度下，输 出噪声记录的抖动不大于0.35mm（即等效 输入噪声不大于35V）。 3）阻尼：用输入1mV矩形波来判别描笔记 录的动态响应，应使阻尼处在临界阻尼状 态，避免欠阻尼和过阻尼。 4）线性：在量程范围内，实测值与理论值 的最大偏差ALmax与全量程H之比，称为线 性度。 在工作频率范围内，输出信号峰峰值 在550mm之间时，线性偏差应小于峰峰值 的5%，输出信号幅值5M）、低 噪声、低漂移、高共模抑制比，CMRR90dB， 频率响应：时间常数大于10秒，高频截止频率在 1001KHz之间，折合到输入端的噪声1Vp-p， 基线漂移不大于0.5mm（10分钟）； 仪器中还设有滤波抗干扰环节。灵敏度控制 分1和1/2两档，“1”为100.5mm/150V，“1/2”为 5mm/150V，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，定时音响器用来转换 操作时发出定时音响，有5分钟、10分钟两档。 走纸机构保证稳速走纸，1mm/秒（2） 。图1.10-1 典型的胃电图仪结构框图 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、 信号标定、增益控制和A/D转换等均由PC系 列计算机控制。 微处理器控制对经过放大的胃电信号进 行A/D转换，接收自A/D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 列的处理，通过显示器给出患者的辅助分析 和诊断结果。 该结果也可通过打印机打印输出。 胃电检测板可直接插在PC系列微机上运行 ，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 数字滤波等处理之外，能够进行快速FFT变换 、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。 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。 各种辅助分析既可自动完成，又可由医生 选择性地进行。2.临床应用 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 ，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 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。 1.11 心磁图仪 1. 概述 心磁图（Magnetocardiogram，MCG ）是低温超导与计算机技术相结合，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一项 新型心脏无创伤性检查。 与ECG相比，MCG具备以下特点： 信号高度保真。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 们每一个都有不同的传导性和其他的电特 性。 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 的。 界面对磁场不产生太大歪曲，MCG资 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。MCG有更高 的空间分辨率，与ECG相比，MCG对局部 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 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 反应得更清晰。 2. 心磁图测量原理 （1）测量原理 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51011特斯拉 （T），心磁图（MCG）的最大幅值为10 10特斯拉（T），比地球磁场小一百万倍（ 地球磁场为104T量级），比城市的环境磁 噪声（107T量级）小一万倍左右。 脑磁图（MEG）的信号更为微弱，在 1012T量级，因此要采用磁通门来测量生 物磁，尤其是心磁图及脑磁图等微弱信号是 不可能的。 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 仪（Superconducting Quantum Interference Device，SQUID）来完成。SQUID的灵敏度 高达10141015T的量级，是磁通计、磁 通门难以比拟的。 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，不受被 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 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。 SQUID分为直流超导量子干涉仪（DC- SQUID）和交流超导量子干涉仪（RF- SQUID），它们利用约瑟夫逊（Joseffson ）结超导环，DC-SQUID多为双节超导环， 而RF-SQUID为单结超导环。DC-SQUID的 灵敏度比RF-SQUID高，但RF-SQUID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RF-SQUID系统来实现弱磁信 号的检测。 RF-SQUID的系统（图1.11-1）的关键 是探头，探头内含磁通变换器、约瑟夫逊结 超导环及共振回路，它们处在超低温状态（ 5K左右)。利用超低温超导状态下的量子干 扰现象来检测体内弱磁场，并将测得的磁信 号经过变换、放大、滤波后进行记录。通过 对心电图ECG进行比较，分析生理和病理信 息。 图1.11-1 RF-SQUID的系统框图 （2）心磁图的记录方法和测定部位 在接受心磁图测定前，被检者脱去外衣 及卸去身上的金属制品，平卧于检查床。 SQUID磁强计检测部分（杜瓦）的前端 放在被检者胸前壁，但不接触身体，并与胸 前壁保持垂直。 尚无规定的记录部位，但一般多采用在 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Einthoven氏命 名法对MCG进行命名，即P波，QRS波，T 波和ST段 。 3. 临床应用 MCG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 缺血和成活率检测、ECG无变化的冠心病检 测、左心室肥大的检测等外，还可以用于胎 儿心脏病学研究（fetal MCG，fMCG）、药 理学测试、