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1、生理参数测量仪器进行生物电学研究的第一步，是把生物电信号拾取出来，并用仪器进行记录。有关脑电、心电、肌电的记录，是在皮肤表面做间接记录；记录视网膜电位、耳蜗电位和鼻电位就比较复杂了，要分别把记录电极安放在眼睛角膜表面、耳蜗圆窗表面和鼻粘膜中；而最复杂且要求最高的技术则是感受器电位、神经元的动作电位和神经纤维上传导的冲动电位的记录，这需要将符合尺寸的引导电极插进细胞或纤维中。微电极可以记录到细胞的静息电位和动作电位，一般从几微伏至上百毫伏之间。由细胞电位构成的人体主要电生理信号有心电、脑电、肌电、眼震电等。这些信号的测量，可在一定程度上反映人体的生理状况。生物电现象已成为了解生命活动、研究生物功
2、能的可靠依据。而生物电测量仪器也经历了由简单到复杂、由功能单一到多功能复合的发展过程。早在20年代就出现了用检流计测定的心电图机。60年代以前，心电放大器一直采用电子管，性能上不断改进，描记器由光点改为热笔描记。60年代，晶体管心电图机的出现使其体积大大缩小。70年代，出现了浮地式心电放大器，进一步提高了其安全可靠性。目前，心电放大器均由采用集成电路，遥测心电和多道生理记录仪也得到了不断地改进和完善。80年代，又广泛采用了微机构成的智能化电生理仪器，这也将是今后医用电生理仪器的发展方向。人体电生理参数检测仪器人体电生理参数检测仪器l l心电图机心电图机心电图机心电图机l l脑电图机脑电图机脑电
3、图机脑电图机l l诱发电位仪诱发电位仪诱发电位仪诱发电位仪l l脑地形图仪脑地形图仪脑地形图仪脑地形图仪l l动态脑电记录分析系统动态脑电记录分析系统动态脑电记录分析系统动态脑电记录分析系统l l眼震电图仪眼震电图仪眼震电图仪眼震电图仪l l肌电图仪肌电图仪肌电图仪肌电图仪l l胃电图仪胃电图仪胃电图仪胃电图仪2.1.1 心电图机心电图机 在每一个心动周期中，心脏各部分兴奋过程中出现的电在每一个心动周期中，心脏各部分兴奋过程中出现的电变化的方向、途径、次序和时间都有一定的规律。这变化的方向、途径、次序和时间都有一定的规律。这种生物电变化通过心脏周围的导电组织和体液反映到种生物电变化通过心脏周围
4、的导电组织和体液反映到身体表面上来，使身体各部分在每一心动周期中也都身体表面上来，使身体各部分在每一心动周期中也都发生有规律的电变化。把测量电极放置在人体表面的发生有规律的电变化。把测量电极放置在人体表面的一定部位，记录出来的心脏电变化曲线即为临床常规一定部位，记录出来的心脏电变化曲线即为临床常规心电图心电图ECG ECG。可用来诊断心脏疾病。可用来诊断心脏疾病。人体内由窦房结发出的一次电兴奋，按一定的途径和时程，依次传向心房和心室，引起整个心脏的兴奋，使心脏周期性地收缩，推动血液在全身循环。记录心电图常用记录心电图常用标准十二导联法：标准十二导联法：、aVR、aVL、aVF、V1-V6。其中
5、其中、叫叫标准肢体导联标准肢体导联，以右下肢为，以右下肢为参考电极，左上肢参考电极，左上肢右上肢为右上肢为导，左下导，左下肢肢右上肢为右上肢为导，左下肢导，左下肢左上肢为左上肢为导。导。aVR、aVL、aVF为为加压导联加压导联，V1-V6为为胸部胸部6导联导联。心电图依次测量这。心电图依次测量这12个导个导联的心电信号并加以描记。联的心电信号并加以描记。胸导联的测量部位V1：胸骨右缘第四肋间；V2：胸骨左缘第四肋间；V3：V2与V4连线的中点；V4：左锁骨中线第五肋间锁骨中线处；V5：左腋前线与第五肋间同水平面上；V6：左腋中线与第五肋间同水平面上；V7：左腋后线与第五肋间同水平面上；V8：
6、左肩胛骨线与第五肋间同水平面上。心电图机主要记录心脏电活动波形图。自1905年威廉爱因霍文最早将心电图机用于临床，它已有近百年的历史。随着高科技的迅猛发展，在设计与制造心电图机方面也正在飞速发展，老型号心电机不断被新型号心电机所淘汰，电子管心电机器被晶体管心电机所取代，晶体管分立原件心电机又被大规模集成电路心电机所取代。尤其近些年来，在心电信息处理方式方面由模拟式心电机向智能化式心电机转变，目前智能化心电机已在临床得到广泛应用。心电图机的种类很多，从功能上可大至分为五种心电图机的种类很多，从功能上可大至分为五种心电图机的种类很多，从功能上可大至分为五种心电图机的种类很多，从功能上可大至分为五种
7、 ：单道手动心电图机。单道自动心电图机。多道全自动心电图机。具有自动分析诊断功能的智能型心电图机。具有自动分析诊断功能的智能型多功能心电图机。按心电图机描记输出方式可分类按心电图机描记输出方式可分类 间接描记方式和直接描记方式直接描记式可分为：直接描记式可分为：喷墨式、墨水笔式、热笔式、热阵打印头式 单道心电机多用热笔式，多道心电机多用热阵打印头式或打印机。导联选择器前置放大器光电隔离主放大器描记器光电隔离浮地电源主电源微机按键液晶显示1mV定标器心电图机的基本构成心电图机的基本构成 1.输入电路输入电路包括过压保护、高频滤波、缓冲放大器、威尔逊网络、导联选择电路。过压保护和高频滤波电路是因有
8、时心电图机与除颤器、高频电刀同时使用，为确保病人安全和心电图机免遭高压冲击，同时为了阻止外界高频干扰信号进入心电图机的前置级而设置的。缓冲放大器实际上就是起阻抗变换的作用，它输入阻抗高输出阻抗低便于与威尔逊网络输入阻抗相匹配。威尔逊网络是由威尔逊网络是由9 9个电阻组成，个电阻组成，6 6个个2020KK组成一个三角形电路，组成一个三角形电路，每一个三角形顶点分别与每一个三角形顶点分别与3 3个个3030KK组成一个星形电路三个点组成一个星形电路三个点相连，星形公共点是威尔逊网络相连，星形公共点是威尔逊网络的中心端，这点的电位与人体电的中心端，这点的电位与人体电偶中心点电位相等，均可视为零偶中
9、心点电位相等，均可视为零点。点。RALALF20K30K三角形的三个顶点分别引入人体右手、左手、左脚三个肢导的信号，三角形三个边的中点是三个加压肢体导联的相应参考点。导联选择电路是控制人体信号的输入，不同的导联选自人体的不同部位。2.放大电路放大电路放大电路基本上是由前置放大电路、中间级放大电路和功率放大电路组成。前置放大的主要任务是提高共模抑制也就是抑制干扰信号，放大心电信号。1mv发生器就加在这级的输入端。中间级放大是将心电信号进一步放大，一些在心电机面板上可调整的和可用的功能基本在这级实现。如增益调节（记录笔输出幅度不够时调节）、阻尼调节（方波不够理想时调节）、增益选择（输出幅度有3档可
10、选：1/2、1、2）、50Hz电源滤波（去除电源引起的干扰）、35Hz肌电滤波（去除肌电引起的干扰）、位移（调整热笔在合适的位置）等。功率放大电路是把经过前置放大和中间级放大后的心电信号再放大到使记录笔能够产生恰当偏转的电平，驱动记录器进行心电描记。心电图机的关键是前置放大器，对心电放大器的要求是放大倍数高（约5000倍），输入阻抗高（10M），共模抑制比CMRR大（80100dB），频率响应足够宽（0.05Hz100Hz），以及良好的电气安全技术，现都采用浮地电源和光电隔离放大器。3.3.记录电路记录电路记录电路记录电路 现在的心电机记录电路都是由走纸马达（交流电机）调速、稳速电路、记录笔调
11、温电路、记录器组成。而调速、稳速电路都采用锁相环技术，通过锁相环输入不同参考频率信号来改变速度，通过速度反馈信号与输入参考信号相位比较，锁相环输出不同电位来稳定速度。记录笔调温电路采用调宽脉冲方式，改变脉冲宽度（占空比）来改变笔的温度。记录器采用位置馈式记录器，它是由笔马达和同轴电位器式位置检测器组成。利用电位器转动臂与记录器线圈同轴的特点，使位置反馈式记录器的线性好，描记的心电图清晰。4.4.电源电源电源电源一般心电机电源都有交直流两种方式供整个电路工作。如何设计一个性能优良且价格不贵的心电图机至今仍然是一个不断有人研究的课题。例如如何保证心电图机的基线稳定不漂移，干扰噪声尽可能小，如何保证
12、电源浮地、光电隔离等。高质量的放大器也是其他电生理仪器如脑电图机、肌电图机、胎儿心电图机、眼震电图机、诱发电位仪以及多道生理信号记录仪等的核心部件及共同的研究课题。描记器现仍多使用热笔，热笔的稳定性、线性问题也在不断改进。热笔只能描记波形，不能打印字符，目前先进的阵列式热敏打印机不仅可描记波形，还可以打印字符。本机参数：本机参数：1.外形尺寸：290X230X70mm；2.电源：AC220V45VA，DC15V3A；3.A/D转换：12位；4.采样率：800Hz；5.采样方式：8通道；6.记录方式：热敏纪录，8点/mm；7.记录速度：25mm/s或50mm/s；8.灵敏度：5、10、20mm/
13、mV；9.频率特性：0.05150Hz-3dB；10.时间常数：3.2s；11.输入阻抗：60M；12.共模抑制比：90dB；13.安全级：类CF型；14.数字滤波器：0.5Hz、25Hz、35Hz、50Hz现代心电图机装有微处理器，不仅控制导联自动现代心电图机装有微处理器，不仅控制导联自动转换，还具有分析功能，叫自动分析心电图机。转换，还具有分析功能，叫自动分析心电图机。这种心电图机可以自动测量心率、各种幅度、间这种心电图机可以自动测量心率、各种幅度、间期。例如期。例如R波幅度、波幅度、ST段电平、段电平、QRS波群宽度、波群宽度、瞬时心率、平均心率等几十个参数，这些参数一瞬时心率、平均心率
14、等几十个参数，这些参数一同与心电图由阵列式热敏打印机打印出来。同与心电图由阵列式热敏打印机打印出来。自动分析心电图一般采用自动分析心电图一般采用16位微机，位微机，16bit的的A/D转换器，用转换器，用4000或或8000次次/秒的采样频率，分析秒的采样频率，分析精度高。精度高。2.1.2 脑电图机脑电图机 大脑皮层的神经元具有自发生物电活动，因此大脑皮层经常具有持续的节律性电位改变，称为自发脑电活动。临床上将用双极或单极记录方法，在头皮上观察大脑皮层的电位变化而记录到的脑电波称为脑电图EEG。脑电图机通常有8通道或16通道，同时测量和描记8道或16道脑电波形，用8笔或16笔的墨水笔记录仪描
15、记。现代脑电图机还有64道及128道。（1 1）电极安放标准）电极安放标准）电极安放标准）电极安放标准“101020”20”系统系统系统系统（2 2）导联线的连接方式设计）导联线的连接方式设计）导联线的连接方式设计）导联线的连接方式设计1 1）双极导联法）双极导联法）双极导联法）双极导联法干扰小、定位准确、波幅低干扰小、定位准确、波幅低干扰小、定位准确、波幅低干扰小、定位准确、波幅低22）单极导联法）单极导联法）单极导联法）单极导联法波幅高、干扰较大波幅高、干扰较大波幅高、干扰较大波幅高、干扰较大 从头皮描记的脑电波强度很小，一般为1050v，频率范围为0.5100Hz。国际上将脑电波按波的重
16、复节律不同分类，统一为以下四个频段。脑电波形的脑电波形的频率特性频率特性比比幅度特性幅度特性在临床上更显得重要。脑电在临床上更显得重要。脑电在时域在时域(Time domainTime domain）中不易得到特征参数，而若将它们中不易得到特征参数，而若将它们变换到频域（变换到频域（Frequency domainFrequency domain）中就很容易分出中就很容易分出波、波、波、波、波和波和波。波。(变换常采用傅里叶变换、小波变换等）变换常采用傅里叶变换、小波变换等）。这四种波是否出现，出现频繁程度等均与生理病理状态。这四种波是否出现，出现频繁程度等均与生理病理状态有关。临床常用来诊断
17、癫痫等神经病和脑部肿瘤。有关。临床常用来诊断癫痫等神经病和脑部肿瘤。脑电放大器电路设计要求脑电放大器电路设计要求 灵敏度：250V/div 带宽：DC150Hz 输入阻抗：200M 共模抑制比：80dB 系统噪声：5Vrms 头皮电极接触阻抗：5k 安全要求：GB9706.1-19952.1.3 诱发电位仪诱发电位仪 除了自发脑电波外，采用刺激的方法还能够引起大脑除了自发脑电波外，采用刺激的方法还能够引起大脑皮层局部区域的电活动，称之为脑皮层局部区域的电活动，称之为脑诱发电位诱发电位EPEP（EvokedPotentialEvokedPotential）。）。刺激的方式通常有三种：视刺激的方式
18、通常有三种：视觉刺激、听觉刺激和体感刺激，刺激时，可在与刺激觉刺激、听觉刺激和体感刺激，刺激时，可在与刺激感觉通道相对应的头皮部位测到诱发电位，分别称为感觉通道相对应的头皮部位测到诱发电位，分别称为视觉诱发电位视觉诱发电位 VEPVEP（VisialEvokedPotentialVisialEvokedPotential）、）、听觉听觉诱发电位诱发电位AEPAEP（AuditoryEvokedPotentialAuditoryEvokedPotential）和体感诱和体感诱发电位发电位SEPSEP（SomaticEvokedPotentialSomaticEvokedPotential）。）。
19、诱发电位的测量部位及临床价值诱发电位的测量部位及临床价值 类型类型类型类型 刺激方法刺激方法刺激方法刺激方法测量部位测量部位测量部位测量部位临床诊断价值临床诊断价值临床诊断价值临床诊断价值VEPVEP闪光或视觉图形闪光或视觉图形闪光或视觉图形闪光或视觉图形刺激刺激刺激刺激头皮枕叶部头皮枕叶部头皮枕叶部头皮枕叶部多发性脑硬化外周多发性脑硬化外周多发性脑硬化外周多发性脑硬化外周神经伤害神经病神经伤害神经病神经伤害神经病神经伤害神经病 SEPSEP电流刺激电流刺激电流刺激电流刺激感知皮层上感知皮层上感知皮层上感知皮层上外周神经纤维和皮外周神经纤维和皮外周神经纤维和皮外周神经纤维和皮层之间脊柱通路的层
20、之间脊柱通路的层之间脊柱通路的层之间脊柱通路的疾病疾病疾病疾病 AEPAEP声音（咔嗒声、声音（咔嗒声、声音（咔嗒声、声音（咔嗒声、爆发声、白噪声）爆发声、白噪声）爆发声、白噪声）爆发声、白噪声）脑干上脑干上脑干上脑干上听觉通路缺陷疾病听觉通路缺陷疾病听觉通路缺陷疾病听觉通路缺陷疾病 上图是视觉诱发电位曲线，幅度范围为上图是视觉诱发电位曲线，幅度范围为120V，带宽带宽1300Hz，持续时间为持续时间为200ms。P表示正表示正相波，相波，N表示负相波，以平均潜伏期（表示负相波，以平均潜伏期（Latency）作为下角注，如作为下角注，如P100表示潜伏期为表示潜伏期为100ms的波峰。的波峰。
21、由于诱发电位幅度极小，埋没在自发脑电及噪由于诱发电位幅度极小，埋没在自发脑电及噪声中，所以常用声中，所以常用迭加平均方法迭加平均方法将多次刺激（多将多次刺激（多达达1000次以上）的诱发电位迭加，再去除噪声次以上）的诱发电位迭加，再去除噪声后，才能获得诱发电位。后，才能获得诱发电位。上图是二通道诱发电位仪的方框图。它具有高性上图是二通道诱发电位仪的方框图。它具有高性上图是二通道诱发电位仪的方框图。它具有高性上图是二通道诱发电位仪的方框图。它具有高性能的全浮地前置放大器，高速能的全浮地前置放大器，高速能的全浮地前置放大器，高速能的全浮地前置放大器，高速A/DA/D转换器进行数据采转换器进行数据采
22、转换器进行数据采转换器进行数据采集，由高性能的微机控制，并配有高速数字处理器进集，由高性能的微机控制，并配有高速数字处理器进集，由高性能的微机控制，并配有高速数字处理器进集，由高性能的微机控制，并配有高速数字处理器进行迭加平均运算。由电视监视器实时显示波形，具备行迭加平均运算。由电视监视器实时显示波形，具备行迭加平均运算。由电视监视器实时显示波形，具备行迭加平均运算。由电视监视器实时显示波形，具备测量功能，由测量功能，由测量功能，由测量功能，由X-YX-Y绘图仪绘制波形图。多通道的诱发绘图仪绘制波形图。多通道的诱发绘图仪绘制波形图。多通道的诱发绘图仪绘制波形图。多通道的诱发电位仪还有电位仪还有
23、电位仪还有电位仪还有4 4、8 8、1616、3232和和和和6464通道的。通道的。通道的。通道的。2.1.4 脑地形图仪脑地形图仪 现代脑电地形图仪将现代脑电地形图仪将现代脑电地形图仪将现代脑电地形图仪将脑电图仪、诱发电位仪及脑电图仪、诱发电位仪及脑电图仪、诱发电位仪及脑电图仪、诱发电位仪及自发脑电自发脑电自发脑电自发脑电/诱发脑电地形诱发脑电地形诱发脑电地形诱发脑电地形图集于一体，在彩色电视图集于一体，在彩色电视图集于一体，在彩色电视图集于一体，在彩色电视监视器上可显示监视器上可显示监视器上可显示监视器上可显示1616通道脑通道脑通道脑通道脑电图，或电图，或电图，或电图，或1616通道诱
24、发电位，通道诱发电位，通道诱发电位，通道诱发电位，或脑电地形图。或脑电地形图。或脑电地形图。或脑电地形图。由自发脑电经统计分析绘成的地形图称为自发脑电由自发脑电经统计分析绘成的地形图称为自发脑电由自发脑电经统计分析绘成的地形图称为自发脑电由自发脑电经统计分析绘成的地形图称为自发脑电地形图；由诱发脑电各潜伏期作出的地形图称为诱发脑地形图；由诱发脑电各潜伏期作出的地形图称为诱发脑地形图；由诱发脑电各潜伏期作出的地形图称为诱发脑地形图；由诱发脑电各潜伏期作出的地形图称为诱发脑电地形图。脑电地形图对诊断脑部疾病比波形更直观。电地形图。脑电地形图对诊断脑部疾病比波形更直观。电地形图。脑电地形图对诊断脑部
25、疾病比波形更直观。电地形图。脑电地形图对诊断脑部疾病比波形更直观。正常脑电地形图左右两侧对称。视觉诱发脑电地形图呈正常脑电地形图左右两侧对称。视觉诱发脑电地形图呈正常脑电地形图左右两侧对称。视觉诱发脑电地形图呈正常脑电地形图左右两侧对称。视觉诱发脑电地形图呈现不对称性，说明被测者脑部有疾患。现不对称性，说明被测者脑部有疾患。现不对称性，说明被测者脑部有疾患。现不对称性，说明被测者脑部有疾患。2.1.5 动态脑电记录分析系统动态脑电记录分析系统 动态脑电记录分析系统（脑电动态脑电记录分析系统（脑电Holter系统）是受动态心电记录分析系统（心电系统）是受动态心电记录分析系统（心电Holter系统
26、）的启发，由临床需要提出来系统）的启发，由临床需要提出来的。脑电的。脑电Holter系统可以把病人在正常生系统可以把病人在正常生活环境中从事日常活动的脑电活动长时间活环境中从事日常活动的脑电活动长时间地（至少地（至少24小时）实时记录，然后回放并小时）实时记录，然后回放并进行详细观察、分析和处理，从而有利于进行详细观察、分析和处理，从而有利于异常脑电波的发现与诊断，目前主要用于异常脑电波的发现与诊断，目前主要用于对癫痫的鉴别和诊断。对癫痫的鉴别和诊断。脑电脑电Holter系统由系统由记录器和计算机回记录器和计算机回放分析系统放分析系统两部分组成。记录器一般为佩两部分组成。记录器一般为佩带式，能
27、进行带式，能进行24小时大容量多通道无失真小时大容量多通道无失真的脑电信号存储，且功耗低。除记录脑电的脑电信号存储，且功耗低。除记录脑电信号外，还可同步记录心电（信号外，还可同步记录心电（ECG）、）、眼眼电（电（EOG）及呼吸波等多种生理信号。佩及呼吸波等多种生理信号。佩带式记录器目前主要有两种：带式记录器目前主要有两种：磁带式，磁带式，采用普通磁带进行采用普通磁带进行EEG记录；记录；固态式，固态式，采用低功耗大容量静态存储器（采用低功耗大容量静态存储器（SRAM）进行进行EEG的数据记录。的数据记录。固态式记录器是今后的发展方向固态式记录器是今后的发展方向。由。由于目前大容量静态存储器的
28、存储容量尚不于目前大容量静态存储器的存储容量尚不能满足能满足24小时记录的所需容量，所以在存小时记录的所需容量，所以在存储时常采用储时常采用小压缩比的数据压缩算法小压缩比的数据压缩算法。除。除了上述两种记录器外，还可利用大容量硬了上述两种记录器外，还可利用大容量硬盘进行记录，其优点是数字式全信息盘进行记录，其优点是数字式全信息24小小时记录，而缺点是不适合于佩带。时记录，而缺点是不适合于佩带。计算机回放系统有回放、分析、存储计算机回放系统有回放、分析、存储及打印功能。回放功能包括快速、常速、及打印功能。回放功能包括快速、常速、全览、选时回放等多种方式。分析功能有：全览、选时回放等多种方式。分析
29、功能有：各种形式的脑电地形图；各种形式的脑电地形图；功率谱分析、功率谱分析、谱参数提取；谱参数提取；各节律能量直方图；各节律能量直方图；压压缩功率谱阵图；缩功率谱阵图；相关分析、时域分析；相关分析、时域分析；伪差滤除；伪差滤除；癫痫波自动识别及定位；癫痫波自动识别及定位；睡眠波分析等。睡眠波分析等。2.1.6 眼震电图仪眼震电图仪 眼球运动时记录到的眼动波形也是生物电眼球运动时记录到的眼动波形也是生物电眼球运动时记录到的眼动波形也是生物电眼球运动时记录到的眼动波形也是生物电信号，分为水平眼动波形和垂直眼动波形。当信号，分为水平眼动波形和垂直眼动波形。当信号，分为水平眼动波形和垂直眼动波形。当信
30、号，分为水平眼动波形和垂直眼动波形。当前庭器官受到某种刺激（如角加速度刺激，冷前庭器官受到某种刺激（如角加速度刺激，冷前庭器官受到某种刺激（如角加速度刺激，冷前庭器官受到某种刺激（如角加速度刺激，冷热水温度刺激）时，就会产生诱发眼震。眼震热水温度刺激）时，就会产生诱发眼震。眼震热水温度刺激）时，就会产生诱发眼震。眼震热水温度刺激）时，就会产生诱发眼震。眼震是一种半节律性变化的眼球摆动，由慢相和快是一种半节律性变化的眼球摆动，由慢相和快是一种半节律性变化的眼球摆动，由慢相和快是一种半节律性变化的眼球摆动，由慢相和快相两个时相组成。由于眼球的角膜和视网膜之相两个时相组成。由于眼球的角膜和视网膜之相
31、两个时相组成。由于眼球的角膜和视网膜之相两个时相组成。由于眼球的角膜和视网膜之间存在着不同的生物电位，眼球的摆动会引起间存在着不同的生物电位，眼球的摆动会引起间存在着不同的生物电位，眼球的摆动会引起间存在着不同的生物电位，眼球的摆动会引起这个电位的变化，并且该变化与眼球摆动的角这个电位的变化，并且该变化与眼球摆动的角这个电位的变化，并且该变化与眼球摆动的角这个电位的变化，并且该变化与眼球摆动的角度近似呈线性关系，记录该电位的变化就是眼度近似呈线性关系，记录该电位的变化就是眼度近似呈线性关系，记录该电位的变化就是眼度近似呈线性关系，记录该电位的变化就是眼震电图震电图震电图震电图ENGENG，可测
32、量其慢相速度、快相速度、，可测量其慢相速度、快相速度、，可测量其慢相速度、快相速度、，可测量其慢相速度、快相速度、眼震频率等各种参数，在临床上常用于诊断眩眼震频率等各种参数，在临床上常用于诊断眩眼震频率等各种参数，在临床上常用于诊断眩眼震频率等各种参数，在临床上常用于诊断眩晕病。这也是航海航空人员的体检方法之一。晕病。这也是航海航空人员的体检方法之一。晕病。这也是航海航空人员的体检方法之一。晕病。这也是航海航空人员的体检方法之一。现代眼震电图现代眼震电图现代眼震电图现代眼震电图仪装有计算机，可采仪装有计算机，可采仪装有计算机，可采仪装有计算机，可采集、存储数据并进行集、存储数据并进行集、存储数
33、据并进行集、存储数据并进行分析和计算。右图是分析和计算。右图是分析和计算。右图是分析和计算。右图是清华大学研制的眼震清华大学研制的眼震清华大学研制的眼震清华大学研制的眼震电图机分析系统的框电图机分析系统的框电图机分析系统的框电图机分析系统的框图。图。图。图。该系统不但可以进行描记，还可以由计算机控制该系统不但可以进行描记，还可以由计算机控制该系统不但可以进行描记，还可以由计算机控制该系统不但可以进行描记，还可以由计算机控制采集采集采集采集160160秒长度的数据，波形在秒长度的数据，波形在秒长度的数据，波形在秒长度的数据，波形在CRTCRT监视器屏幕上既监视器屏幕上既监视器屏幕上既监视器屏幕上
34、既可以实时滚动刷新显示又可以回顾显示，波形与字符可以实时滚动刷新显示又可以回顾显示，波形与字符可以实时滚动刷新显示又可以回顾显示，波形与字符可以实时滚动刷新显示又可以回顾显示，波形与字符可以同屏幕显示，有测量标记，可手动或自动测量计可以同屏幕显示，有测量标记，可手动或自动测量计可以同屏幕显示，有测量标记，可手动或自动测量计可以同屏幕显示，有测量标记，可手动或自动测量计算各参数，并由小型四色算各参数，并由小型四色算各参数，并由小型四色算各参数，并由小型四色X-YX-Y记录仪绘制波形、统计记录仪绘制波形、统计记录仪绘制波形、统计记录仪绘制波形、统计图形和打印数据。图形和打印数据。图形和打印数据。图
35、形和打印数据。2.1.7 肌电图仪肌电图仪 肌电图EMG（Electromyogram）是肌肉产生的生理电信号的记录。它可以通过放置在皮肤上的表面电极来测量，也可以用针电极经皮肤插入肌肉来测量。肌电图的幅度与电极放置部位 有 关，范 围 大 约 为 50V5mV，带 宽 为2500Hz。肌电图仪由电极、前置放大器和主放大器、示波器波形显示及描记器组成。现代肌电图仪常与诱发电位仪合为一体，由微机控制，为“无笔描记型”，用电视监视器显示波形，由热阵打印机或激光打印机打印波形。肌电图检测在神经源性和肌源性疾病的鉴别诊断方面，以及对神经病变的定位，损害程度和预后判断方面有重要价值。神经源性疾病：周围神
36、经病损（包括糖尿病、酒精中毒、尿毒症等）颈椎病、单瘫运动元性病、面神经麻痹、多发性神经炎、脊髓前角病损、脱髓鞘病、交叉瘫以及神经源性性功能障碍的诊断等。肌源性疾病：肌营养不良症、肌萎缩、周期性麻痹、重症肌无力、肌强直综合征、神经与肌肉接头病等。结缔组织病：多发性肌炎、皮肌炎、多发性硬化病、红斑狼疮病、废用性肌萎缩、风湿性关节炎等病。利用残存肢体产生的生物电作为信号输入假肢，经过电子系统处理来控制假手的动作。当截肢者装上这种假肢，按自己的意志使残肢肌肉收缩时，所产生的电信号，经皮肤传到电极上，通过电子系统放大，滤波处理和肌电模式识别后，控制电路立即启动假肢里的微电机，带动手或腕、肘、肩关节机械结
37、构使假肢动作。目前已发展到从腕到肩各种不同部位截肢者均可安装的肌电控制假肢系统。一自由度肌电控制上肢假肢：它的指拇和其它四指张开、闭合，腕可被动旋转，并在任意位自锁，不会因受外力而松动，适用前臂和腕离断截肢者安装。二自由度肌电控制上肢假肢：它分为两种，一种是上臂二自由度，手指可张、合、肘可屈、伸135度，腕可被动旋转，适用于上臂下段或肘关节截肢者安装。另一种是前臂二自由度，手指可张、合，腕可旋内、旋外360度（或屈曲），适用于前臂残肢有适当长度的截肢者安装。三自由度肌电控制上肢假肢：手指可张、合，腕可旋内、旋外360度（或屈曲），肘可屈伸135度，适用于上臂中上段或单侧全臂截肢者安装。四自由度
38、肌电控制上肢假肢：它是由上述三个自同度加上全臂上举、放下这一自同度，适用于双臂截肢者安装。用微电极插入单个肌纤维测量动作电位可获得分辨率更高的单纤维肌电图。由神经细胞、神经纤维、神经肌肉节及肌纤维组成的综合体称为运动单元，用同心针电极可以测得它的动作电位称为运动单元动作电位（MVAP）。MVAP的持续时间约为2ms10ms，幅度100V2mV，频带宽度5Hz10KHz。2.1.8 胃电图仪胃电图仪 胃电图EGG（Electrogastrogram）是将电极放置在腹部记录到的胃肌电活动信号。胃电图（常包括肠电图，合称胃肠电图）用于肠胃运动功能的检测，如非溃疡性消化不良、肠易激综合症等疾病。胃肠肌
39、电活动是在神经、激素和其他因素的调节下进行的。基本的胃电活动是：慢波：是胃平滑肌的基本电节律，正常值为3次/分（CPM）。快波：峰电位或动作电位，是环形肌收缩时的电活动。通常体表胃电测量的仅是慢波成分。胃肠电信号是V量级，频率范围为：胃电的正常范围是2.53.6次/分，在3.79.9次/分范围内的是异常胃动过速；在12.4次/分范围内的是异常胃动过缓；结肠电的正常范围是17次/分，小肠电的正常范围是812次/分。由于胃肠电信号幅度微弱，频率范围接近直流，具有随机特性，因此需要高性能的放大器，即要求其放大器具有高增益、低噪声、低漂移、高稳定和高灵敏的特点。胃肠电是随机信号，单个波形是没有意义的，
40、无法用肉眼直接分析，一定要经过计算机对胃肠电信号进行统计分析处理。傅里叶频谱分析是现今对胃肠电分析的最有效的方法。常用频谱图（横坐标表示频率，纵坐标表示功率强度）和运行图谱（X轴表示频率，Y轴表示时间，Z轴表示功率强度）来进行分析。测量频谱图上的峰值功率Pd及其相对应的主频Fpo（又称基频）；在胃肠电波形图上测量平均峰值幅值Ap和信号平均过零次数Fz，这些参数对诊断有重要意义。2.2 人体非电生理参数检测人体非电生理参数检测技术及仪器技术及仪器 人体非电生理参数主要有动脉血压、心音、体温、脉搏、呼吸、血氧饱和度等。随着传感器技术、电子技术、计算机技术、光电技术及数字信号处理技术的发展，非生理参
41、数的电子测量仪器相继出现，如电子血压计、电子体温计、光电心率计等，逐步进入家庭。光电无损检测技术是非电生理参数测量的发展方向，特别是血压及血氧饱和度的光电无损检测，是当前研究的热门课题，已有仪器问世。此外，一些生化指标如血糖、黄疸等也采用光电法进行无损测量。非电生理参数也是病人监护仪中监护的主要内容。如在多参数监护仪中，除监护心电外，还监护血压、体温、呼吸、血氧饱和度等。将测量心电、血压、心音、脉搏等电生理和非电生理参数的电路做成模块，就可以组成多道生理信号记录仪。非电生理参数检测非电生理参数检测l l血压检测血压检测血压检测血压检测 l l心音检测心音检测心音检测心音检测 l l体温检测体温
42、检测体温检测体温检测 l l呼吸检测呼吸检测呼吸检测呼吸检测 l l血氧饱和度检测血氧饱和度检测血氧饱和度检测血氧饱和度检测 l l心输出量测量心输出量测量心输出量测量心输出量测量l l人体磁场测量人体磁场测量人体磁场测量人体磁场测量 l l多道生理信号记录仪多道生理信号记录仪多道生理信号记录仪多道生理信号记录仪 2.2.1 血压检测血压检测 测量血压可进行有创检测和无创检测。有创检测采用的方法为动脉插管接压力计或压力传感器，这种方法测量准确，但给病人造成痛苦，因此只在心血管手术时运用。无创检测传统的方法是听诊法，又称柯氏音法，这种方法是俄国医生Korotkoff于1905年发明的。心血管系统
43、（1）收缩压SP和舒张压DP心室收缩期间，心主动脉瓣开放，此时动脉压反映心室的机械活动。心室舒张期间，心主动脉瓣关闭，动脉压反映的时主动脉向外周血管系统的流动能力。（2）平均压MP平均压是整个心动周期动脉压的平均值，通常用于评价整个心血管系统的状况。（3）左心室压反映左心室的泵作用，心室压力曲线的上升沿斜率反映心室收缩初期的力度，一般低于1kPa（8mmHg）（4）右心室压和肺动脉压当病人出现严重的肺部疾病时会出现肺动脉高压。（5）中心静脉压当总的血容与静脉弹性不变时，静脉压随心功改变而改变，因此它时监测人体心脏衰竭的重要指标。（6）大血管中血液压力导管测量法生理压力量测量的参考点生理压力量测
44、量的参考点中心静脉压位于胸部紧靠心脏的位置，胸腔内的压中心静脉压位于胸部紧靠心脏的位置，胸腔内的压力与大气压接近，因而与体位无关，即作用于中心静脉力与大气压接近，因而与体位无关，即作用于中心静脉与右心房的外部压力是稳定的，从而心脏泵的运行通常与右心房的外部压力是稳定的，从而心脏泵的运行通常应该是稳定的，故右心房压对心脏功能非常敏感。应该是稳定的，故右心房压对心脏功能非常敏感。将右心房作为血压测量的参考点，其位置一般位于将右心房作为血压测量的参考点，其位置一般位于胸纵轴的中央处，具体位于胸腔左右第四肋之间的空间，胸纵轴的中央处，具体位于胸腔左右第四肋之间的空间，中央肋软骨节前，离后背约中央肋软骨
45、节前，离后背约10cm10cm处。处。柯氏音法是用一个1323cm的气袖缠于上臂中部，输出管连于水银压力计，气袖下方肱动脉搏动处放置听诊器。用橡皮球向气袖打气，当袖内压大于收缩压（PS，即所谓“高压”）时，动脉被压闭。然后以23mmHg/秒的速率放气，并监听柯氏音。柯氏音是血流通过被压闭又逐渐开启的动脉血管时产生的断续声音。柯氏音分为五相，第一相对应着袖内压刚刚低于收缩压，血管内开始出现断续的血流时产生的，因此此时水银压力计的指示的就是收缩压；第五相对应着袖内压刚刚低地舒张压（PD，即所谓“低压”），血流在血管内开始连续通过，柯氏音由减弱变为消失，此时水银压力计的指示就是舒张压。20世纪70年
46、代以来，出现了多种柯氏音法电子血压计，由微处理器控制，手动或用气泵自动打气，手动或用电磁阀自动放气，通过微音器自动监测柯氏音，并由微处理器自动判断及自动测量，由液晶数字显示收缩压、舒张压、平均压及心率等。柯氏音法的关键在于辨别血流的声音信号，以声音变化为依据。其优点为同一般临床应用相一致，容易被医生们认同。其缺点为电子器件的拾音器易受外界噪声干扰，结果偏差较大，不能直接测量动脉平均压。因此在血压测量的技术中，渐渐被振荡法所代替。测量方法精度较差的原因：测量方法精度较差的原因：l就心脏血压而论，血压读数随传感器的部位和高度而变。不在心就心脏血压而论，血压读数随传感器的部位和高度而变。不在心脏水平
47、高度所得的读数应补加上以心脏为基准的相应读数。脏水平高度所得的读数应补加上以心脏为基准的相应读数。l如用听诊器，则读数将受使用者听力的影响。如用听诊器，则读数将受使用者听力的影响。l若病人处在休克状态，因其脉搏微弱，柯氏音振动很低，所以血若病人处在休克状态，因其脉搏微弱，柯氏音振动很低，所以血压测量对移动特别敏感。压测量对移动特别敏感。l无论对正常人还是对情绪紧张的人，触摸手臂都能改变读数。无论对正常人还是对情绪紧张的人，触摸手臂都能改变读数。l错误的测量方法如末端的位置不适当、袖带放气速度不适当、水错误的测量方法如末端的位置不适当、袖带放气速度不适当、水银压力计不垂直、听诊器间隙及袖带放置不
48、适当等都会影响精度。银压力计不垂直、听诊器间隙及袖带放置不适当等都会影响精度。血压袖带气囊推荐尺寸血压袖带气囊推荐尺寸中点处的手臂中点处的手臂周长周长/cm袖带类型袖带类型气囊宽度气囊宽度/cm气囊长度气囊长度/cm57.5新生儿新生儿357.513婴儿婴儿581620少年少年8131726青少年青少年11172432成人成人13243242中年中年17324250股骨股骨2042手臂中点定义为从肩峰到肘关节距离的一半处手臂中点定义为从肩峰到肘关节距离的一半处超声法超声法在一个心动周期内，随着袖带压力的增加，血管的开放和闭合的时间间隔就随之减小，直到开放和闭合二点重合，该点即为收缩压。当袖带压
49、力减小时，开放和闭合之间的时间间隔增加，直到脉搏的闭合信号与下一次脉搏的开放信号重合，此时确定为舒张压振荡法是70年代发展起来的测量血压的新方法。这种方法也象传统的柯氏音法那样需要用袖带阻断动脉血流。但在放气过程中，不是检测柯氏音，而是通过压力传感器检测袖内气体的振荡波。这些振荡波起源于动脉血管壁的振动。理论计算和实验证明，这种振荡波与动脉壁收缩压、舒张压、平均压均有一定的函数关系。通过将振荡波放大、滤波后，将包络线检出，再用一定的判据判断包络线与收缩压、舒张压的时相对应关系。该方法不受操作者主观影响，避免了柯氏音法易受环境干扰的缺点，能精确地测出平均压。其缺点是测量时要避免上肢肌肉收缩、心房
50、纤颤时测量数据不准确。血压的检测为诊断高血压病带来了极大的便利，但仅靠数次随测血压值常过多地诊断和过高地估计高血压病。在血压治疗上，也存在一定的问题，如对冠心病危险的作用Kaplan对提高血压治疗仅使冠心病死亡率下降14%，远远低于预期的程度，其重要原因之一可能是提高血压治疗中存在血压下降不充分，或降压过度，使冠心病危险增加等。这一事例问题迫切需要一种能监测24小时血压水平的技术。无创动态血压监护技术也即应运而生。无创动态血压监测使用一种动态血压监测仪。受试者佩带这种仪器后可以离开医院自由活动，回到日常生活环境中。仪器按医生事先设定的规则自动测量出血压，并将结果保存在该仪器中。24小时或更长时