生物电信号记录

生物电信号 目录 i 目 录 1. 生物电信号记 录 …………………………………………………………………………………1 1.1 生物电信号 …………………………………………………………………………………1 1.1.1心电图 ………………………………………………………………………………1 1.1.2 脑电 图 ………………………………………………………………………………2 1.2 导联 …………………………………………………………………………………………3 1.2.1 心电图机的导 联 ……………………………………………………………………3 1.2.2 脑电图机的导联………………………………………………………………………5 1.2.2.1电极安放系统 …………………………………………………………………5 1.2.2.2单极导联法 ……………………………………………………………………5 1.2.2.3 双极导联法 …………………………………………………………………6 1.3 心电图机 ……………………………………………………………………………………7 1.3.1 心电图机的电极和导联 线 …………………………………………………………7 1.3.2 心电图机原理 ………………………………………………………………………8 1.4 脑电图机 ………………………………………………………………………………………9 1.4.1 脑电图机的基本结 构 ………………………………………………………………10 1.4.2 脑电图机的辅助仪器 ………………………………………………………………11 1.4.2.1 光刺激器 ………………………………………………………………………11 1.4.2.2 声刺激器 ………………………………………………………………………12 1.4.2.3 脑电频率分析器 ………………………………………………………………12 1.4.3 脑电地形图 …………………………………………………………………………13 1.4.3.1 脑电地形图的原理 ……………………………………………………………14 1.5 肌电图机 ……………………………………………………………………………………14 1.6 电安全性 能 …………………………………………………………………………………16 复习思考 题 ………………………………………………………………………………………16 2. 监护 仪 ……………………………………………………………………………………………18 2.1 心电的监 护 …………………………………………………………………………………18 2.1.1 心电信号的获取和处理 ……………………………………………………………18 2.1.2 动态监护和分析系 统 ………………………………………………………………19 2.2 血压的测量和监护 …………………………………………………………………………20 2.2.1 血压的直接测量技术 ………………………………………………………………21 2.2.1.1 测压装置 ……………………………………………………………………21 2.2.1.2 血 压信号放大器 ……………………………………………………………21 2.2.1.3 直接血压测量的几个问题 …………………………………………………22 2.2.2 间接测压法 …………………………………………………………………………23 2.3 血氧饱和度的检测 …………………………………………………………………………24 2.3.1 测量原 理 ……………………………………………………………………………24 2.3.2 脉搏血氧仪的结构 …………………………………………………………………25 ii 现代医学仪器原理 2.4 呼吸监 护 ……………………………………………………………………………………25 2.4.1 呼吸容 量 ……………………………………………………………………………26 2.4.2 气道压力 ……………………………………………………………………………26 2.4.3 呼吸频率 ……………………………………………………………………………26 2.4.3.1 热敏式呼吸测量 ……………………………………………………………26 2.4.3.2 阻抗式呼吸测量 ……………………………………………………………26 2.4.4 呼气末二氧化碳分压检 测 …………………………………………………………27 2.5 体 温 …………………………………………………………………………………………27 2.6 心输出 量 ……………………………………………………………………………………27 2.6.1 Fick 法 ………………………………………………………………………………27 2.6.2 热稀释法 ……………………………………………………………………………27 2.7 胎儿监护 仪 …………………………………………………………………………………28 2.8 床边监护 仪 …………………………………………………………………………………30 2.8.1 床边监护仪基本结构 ………………………………………………………………30 2.8.2 波形显示方 式 ………………………………………………………………………31 2.9 监护病房 ……………………………………………………………………………………32 2.9.1 危重病人监护病房ICU …………………………………………………………32 2.9.2 冠心病监护病房ICU ……………………………………………………………33 2.9.3 手术室中的病人监 护 ………………………………………………………………34 2.9.4 新生儿监护病房NICU …………………………………………………………35 复习思考 题 ………………………………………………………………………………………36 3. 临床检验仪 器 …………………………………………………………………………………37 3.1 比色计和分光光度 计 ………………………………………………………………………37 3.1.1 朗伯-比 尔定律 ……………………………………………………………………37 3.1.2 光电比色计的基本结构 ……………………………………………………………38 3.1.2.1 光源与聚光镜 ………………………………………………………………38 3.1.2.2 滤光片 ………………………………………………………………………38 3.1.2.3 比色皿 ………………………………………………………………………38 3.1.2.4 光电检测器 …………………………………………………………………38 3.1.3 分光光度计的基本结构 ……………………………………………………………39 3.1.4 火焰光度计 …………………………………………………………………………39 3.1.5 原子吸收分光光度计 ………………………………………………………………40 3.1.6 荧光分光光度 计 ……………………………………………………………………40 3.2 生化分析仪 …………………………………………………………………………………41 3.2.1 连续流动式自动生化分析仪 ………………………………………………………41 3.2.1.1 样品盘加样器 ………………………………………………………………42 3.2.1.2 比例泵称量泵 ………………………………………………………………42 3.2.1.3 混合器反应器 ………………………………………………………………42 3.2.1.4 透析器 …………………………………………………………………………42 3.2.2 分立式自动生化分析 仪 ……………………………………………………………43 目录 iii 3.2.3 离心式自动生化分析仪 ……………………………………………………………43 3.2.4 关于生化分析仪一些情况介绍 ……………………………………………………44 3.3 血气分析 仪 …………………………………………………………………………………45 3.3.1 工作原理 ……………………………………………………………………………45 3.3.2 仪器结 构 ……………………………………………………………………………46 3.4 钾钠分析仪电解质分析仪 ………………………………………………………………46 3.4.1 钾钠分析仪结 构 ……………………………………………………………………47 3.4.2 钾钠分析仪与火焰光度计的比较 …………………………………………………47 3.5 血细胞计数器 ………………………………………………………………………………47 3.5.1 血液的组 成 …………………………………………………………………………47 3.5.2 血细胞计数原理 ……………………………………………………………………48 3.5.2.1 变阻脉冲法血细胞计数原理 …………………………………………………48 3.5.2.2 小孔管换能器 …………………………………………………………………49 3.5.2.3 血细胞的分类计数 ……………………………………………………………49 3.5.2.4 重合损失补偿 …………………………………………………………………49 3.5.3 血红蛋白测量原理 …………………………………………………………………50 3.6 全实验室自动化技 术 ………………………………………………………………………50 3.6.1 全实验 室自动化的组成与功能 ……………………………………………………51 3.6.1.1 标本处理模块 …………………………………………………………………51 3.6.1.2 检测流水线 ……………………………………………………………………51 3.6.1.3 独立检测单元 …………………………………………………………………52 复习思考题 ………………………………………………………………………………………52 4. 医学成像设 备 ……………………………………………………………………………………54 4.1. 医学成像设备概 述 …………………………………………………………………………54 4.1.1 分类与比较 …………………………………………………………………………54 4.1.2 医学影像设备发展简史 ……………………………………………………………55 4.2 超声波诊断设 备 ……………………………………………………………………………57 4.2.1 超声波的物理特性 …………………………………………………………………57 4.2.1.1 声速 ……………………………………………………………………………57 4.2.1.2 波长、周期和频率 ……………………………………………………………57 4.2.1.3 声阻抗 …………………………………………………………………………57 4.2.1.4 声压级与声强级 ………………………………………………………………58 4.2.1.5 超声波的指向性 ………………………………………………………………58 4.2.1.6 超声波的反射与折射 …………………………………………………………58 4.2.1.7 超声波的衰减 …………………………………………………………………58 4.2.2 成像原 理 ……………………………………………………………………………59 4.2.3 超声换能器 …………………………………………………………………………60 4.2.3.1 压电效应 ………………………………………………………………………60 4.2.3.2 压电振子 ………………………………………………………………………60 iv 现代医学仪器原理 4.2.3.3 使用特 性 ………………………………………………………………………61 4.2.3.4 分类 ……………………………………………………………………………61 4.2.3.5 结构 ……………………………………………………………………………62 4.2.3.6 超声聚焦 ………………………………………………………………………62 4.2.4 高速电子扫描 ………………………………………………………………………62 4.2.4.1 多振元组合发射 ………………………………………………………………63 4.2.4.2 电子线阵多振元组合扫描 ……………………………………………………63 4.2.4.3 可变孔径 ………………………………………………………………………63 4.2.4.4 电子动态聚焦 …………………………………………………………………63 4.2.4.4 相控阵扫描 ……………………………………………………………………64 4.2.5 超声多普 勒 …………………………………………………………………………64 4.2.5.1 超声多普勒成像原理 …………………………………………………………64 4.2.5.2 彩色多普勒成像装置 …………………………………………………………65 4.2.6 超声 信号处理 ………………………………………………………………………65 4.2.7 B超的性能指标 ……………………………………………………………………66 4.3 X线 机 ………………………………………………………………………………………66 4.3.1 X线成像原 理 ………………………………………………………………………67 4.3.1.1 X线特性和成像 ………………………………………………………………67 4.3.1.2 X线的质量 ……………………………………………………………………67 4.3.1.3 X线衰减的基本关系式 ………………………………………………………67 4.3.2 X线管 ………………………………………………………………………………68 4.3.2.1 X线管的分类 …………………………………………………………………68 4.3.2.2 固定阳极X线管的结构 ………………………………………………………68 4.3.2.3 旋转阳极X线管由旋转阳极和阴极组成 ……………………………………69 4.3.3 诊断用X线机的组成与主要部件 …………………………………………………69 4.3.3.1 显像装置 ………………………………………………………………………69 4.3.3.2 高压发生装置 …………………………………………………………………70 4.3.3.3 主机控制电路 …………………………………………………………………70 4.3.4 中频X射线 X线机 ………………………………………………………………………71 4.3.5 数字摄影系统 …………………………………………………………………71 4.3.6 X射线的防护 ………………………………………………………………………73 4.3.6.1 放射防护和法规 …………………………………………………………73 4.3.6.2 X射线对人体的伤害 …………………………………………………………73 4.4 X线电子计算机断层扫描机 ………………………………………………………………73 4.4.1 CT机的基本原 理 ……………………………………………………………………74 4.4.1.1 线性衰减系数 …………………………………………………………………74 4.4.1.2 CT值 …………………………………………………………………………75 4.4.1.3 CT机的工作过程 ……………………………………………………………76 4.4.2 CT机的扫描方式和分代 ……………………………………………………………76 4.4.2.1 第一代CT机 …………………………………………………………………76 目录 v 4.4.2.2 第二代CT机 …………………………………………………………………76 4.4.2.3 第三代CT机 …………………………………………………………………76 4.4.2.4 第四代CT机 …………………………………………………………………77 4.4.2.5 第五代CT机 …………………………………………………………………77 4.4.2.6 螺旋CT ………………………………………………………………………77 4.4.3 CT图像的重建方 法 …………………………………………………………………78 4.4.3.1 迭代法 …………………………………………………………………………78 4.4.3.2 直接反投影法 …………………………………………………………………78 4.4.3.3 滤波反投影法 …………………………………………………………………78 4.4.4 CT机 的基本结构 ……………………………………………………………………78 4.4.4.1 X线产生系统 …………………………………………………………………79 4.4.4.2 数据采集系统 …………………………………………………………………80 4.4.4.3 数据处理系统 …………………………………………………………………80 4.4.4.4 图像显示系统 …………………………………………………………………81 4.4.5 CT机性能的主要参数及影响因素 …………………………………………………82 4.4.5.1 扫描时间 ………………………………………………………………………82 4.4.5.2 空间分辨率 ……………………………………………………………………82 4.4.5.3 伪影 ……………………………………………………………………………82 4.4.5.4 图像重建速度 …………………………………………………………………82 4.4.5.5 X线管热容量 …………………………………………………………………82 4.4.5.6 主计算机的功能 ………………………………………………………………82 4.5 磁共振成像装 置 ……………………………………………………………………………83 4.5.1 磁共振成像原理 ……………………………………………………………………84 4.5.2 弛豫过程 ……………………………………………………………………………85 4.5.3 磁共振CT的结 构 ……………………………………………………………………85 4.5.3.1 磁体部分 ………………………………………………………………………86 4.5.3.2 磁共振波谱仪 …………………………………………………………………87 4.5.3.3 数据处理和图像重建部分 ……………………………………………………87 4.6 核医学成像装置 ……………………………………………………………………………87 4.6.1 γ照相机 …………………………………………………………………………88 4.6.2 发射型计算机体层显像 ……………………………………………………………89 4.6.3 正电子发射型 CT …………………………………………………………………89 4.7 其它成像设备 ………………………………………………………………………………90 4.7.1 显微镜 ………………………………………………………………………………90 4.7.2 内窥 镜 ………………………………………………………………………………90 4.7.3 热成像装置 …………………………………………………………………………91 4.7.4 眼科检查仪 器 ………………………………………………………………………91 复习思考题 ………………………………………………………………………………………92 5. 治疗仪 器 ………………………………………………………………………………………95 5.1 呼吸 机 ………………………………………………………………………………………95 vi 现代医学仪器原理 5.1.1 呼吸机的基本工作原 理 ……………………………………………………………95 5.1.1.1 正压呼吸与负压呼吸 …………………………………………………………95 5.1.1.2 高频震荡通气 HFOV ………………? ?6 5.1.2 呼吸机的分类 ………………………………………………………………………96 5.1.2.1 时相分类法 ……………………………………………………………………97 5.1.2.2 流量应变分类法 ………………………………………………………………98 5.1.2.3 “三要素”分类法 …………………………………….