心电图机

,心 电 图 机,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,心 电 图 机,2. 心电图导联,4. 心电图机的主要性能参数,1. 心电图基础知识,3. 心电图机的结构,正常人体内，窦房结发出一个兴奋，按照一定的途径和时程，依次传向心房和心室，引起整个心脏的兴奋。具体来说，,心电图基础知识心电图产生机理,心室壁,束支分支纤维,左右两侧束支,房室束,房室结,窦房结,这些生物电变化通过心脏周围的导电组织和体液传导到身体表面，使身体各部位在每一心动周期中也都发生有规律的电位变化。,4,心电图的典型波形,P波反映两心房去极化过程的电位变化,QRS波群反映两心室去极化过程的电位变化,T波反映两心室复极化过程的电位变化,P-R间期指始自心房开始除极至心室开始除极的时间,ST段代表心室缓慢复极化过程,Q-T间期代表心室开始去极化到全部复极化完毕所需时间,心电图基础知识心电图的典型波形,心电图导联电极安放位置,心电图的专业术语中，将记录心电图时电极在人体体表的放置位置及电极与放大器的连接方式称为心电图的导联。记录体表心电图必须解决的两个问题:一是电极的放置位置；二是电极与放大器的连接形式。国际标准十二导联、（双极导联）aVR、aVL、aVF（单极导联）V1、V2、V3、V4、V5、V6（单极导联） 在国际标准十二导联体系中，需要在人体放置10个电极，其中右腿（RL）一般是作为参考电极，而左腿(LL)，左臂(LA)，右臂(RA)都作为心电电极。,理论基础,心电图导联标准导联,全称为标准肢体导联，反映的是两点位之间的电位差，其理论基础是爱因霍文三角理论。,导联：将左上肢电极与心电图机的正极端相连，右上肢电极与负极端相连。导联：将左下肢电极与心电图机的正极端相连，右上肢电极与负极端相连。 导联：将左下肢电极与心电图机的正极端相连，左上肢电极与负极端相联。 放在右下肢的电极称为无关电极，它有助于描记稳定。,心电图导联标准导联,记录单极肢体导联方式的心电图时，将一个电极放在左臂，右臂或左腿，称为探查电极，另一个电极接在零电位点，叫参考电极，探查电极所在的局部电位变化即为心脏局部电位变化。将放大器的负输入端接中心电端，正输入端分别接到左臂，右臂，左腿，便得到单极肢体导联的三种方式。,心电图导联单极肢体导联,中 心 电 端？,Wilson把左上肢，右上肢，左下肢各串联一个5000欧姆的电阻（可在5300K之间选,称平衡电阻），用导线连接到一点，该点称为中心电端。经过各种理论和实践证明，在每一次心动周期的每一瞬间，中心电端的电位都为零。,心电图导联单极肢体导联,中心电端（零电位）,Goldberger提出在记录某一肢体单极导联心电波形时，将该肢体与中心电端之间所接的平衡电阻断开，这样可使心电波形的振幅增加50%，这种导联方式成为单极皮肤加压导联，简称加压导联。,心电图导联加压单极肢体导联,亦是一种单极导联，把探查电极放在胸前的一点部位，即可得到单极胸导联。,V1导联：胸骨右缘第4肋间，反映右心室的电位变化。V2导联：胸骨左缘第4肋间，作用同V1。V3导联：V2与V4连线的中点，反映室间隔及其附近的左、右心室的电位变化。V4导联：左锁骨中线与第5肋间处，作用同V3。V5导联：左腋前线与V4同一水平处，反映左心室的电位变化。V6导联：在腋中线与V4同一水平处，作用同V5,心电图导联单极胸导联,双极胸导联心电图是测定人体胸部特定部位与三个肢体间的电位差，即探查电极放在6个胸部的特定部位，参考电极放在左上肢，右上肢或者左下肢上，以CR，CL，CF表示。,心电图导联双极胸导联,心电图机主要分五大部分,心电图机结构,输入部分,放大部分,记录部分,走纸部分,电源部分,输入部分的主要作用是从人体提取心电信号，并按照要求组合导联，将选定的导联电信号送入后级放大器，同时滤除空间电磁波的烦扰，防治高电压损坏仪器。,心电图机结构输入部分,（1）导联线 由它将电极上获得的心电信号传送到放大器输入端。为了消除空间电磁波对心电信号的干扰，一般需要给导联线外加屏蔽层，屏蔽层接地。,（2）导联选择器 由于单导心电图机同时只能记录一个导联的电信号，所以需要导联选择器来对接触到人体的10个电极进行组合，切换成某一种导联方式。 现在一般都有带缓冲放大器及威尔逊网络的导联选择电路和自动选择导联电路。,心电图机结构输入部分,（3）过压保护 使用心电图机记录心电图时，往往会通过导联线和电极窜入一些高压信号，如果同时进行除颤治疗，这样高电压的除颤脉冲就会进入心电图机。高电压会损坏心电图机，必须通过保护电路把高压信号消除掉。,心电图机结构输入部分,心电图机保护电路放电管,（4）高频滤波器 空间存在许多高频信号，它会通过电极输入心电图机直接影响心电图的描记。才用RC低通滤波器，滤去不需要的高频信号。截止频率选10kHz左右。,心电图机结构输入部分,f=1 / 2RC,（5）缓冲放大器主要目的：提高输入阻抗，减少心电信号衰减和匹配失真。心电信号要经过很多关才能心电图机，其中要经过人体内阻、电极、皮肤接触电阻以及平衡电阻等因素的衰减。如果放大器的输入阻抗低，需要被放大的有效信号就会降低，如果输入阻抗较高，就会避免上述因素的不良影响。,心电图机结构输入部分,心电图机结构放大部分,放大部分的主要作用将幅度为uV级、频率为0.05100Hz的心电信号放大到可以观察的水平。放大有用的心电信号，去掉无用的干扰信号。1mV定标。起搏脉冲抑制、时间常数保证、高频滤波和50Hz滤波等等,前置放大电路 主要功能是滤除一些共模干扰信号，对心电信号进行有限度的放大。为实现这个目标，我们对于前置放大电路有一些特殊的要求： （a）高输入阻抗 体表信号为12mV、内阻大（b）高共模抑制比 心电图机需要滤除外界的各种高频信号，但是同时50Hz的交流电信号也是低频的信号（共模信号），且比心电信号大。如果两者同时放大，心电信号将叠加上严重的干扰。衡量放大器抑制共模信号的能力的指标叫共模抑制比，CMRR=Ad/Ac 。,心电图机结构放大部分,（c）低零点漂移 工作环境温度不同，心电图机各路的工作点发生变化。（d）低噪声 由放大器中各元器件内部带电粒子不规则运动造成的，在多级放大器中，第一级产生的噪音在整机中影响最大。所以说，噪声是电路中固有的，不能通过屏蔽、合理接地等方法给予消除，只能要求前置放大电路将噪声降低（310uV）。（e）宽的线性工作范围 电极电压能够导致工作点产生漂移。为了使其不偏移出放大器的线性工作范围，要求有较宽的线性工作范围。根据以上要求，目前心电图机的前置放大电路几乎是采用 高输入电阻、高共模抑制比、低噪音的差分放大电路。,心电图机结构放大部分,心电图机结构放大部分,1mV定标信号发生器 为了衡量描记的心电图波形幅度，校准心电图机的灵敏度，通常需要前置放大电路输入一个1mv的矩形波信号。同时，还可以用于时间常数和阻尼值得测量。 即当心电图机灵敏度为10mm/mV时，记录纸上因描记出10mm的矩形波。当理论值与实际值不相符时，说明整机的灵敏度有误差，需要调整。,心电图机结构放大部分,时间常数电路 心电电极具有一定的直流极化电压，利用电容“隔直”的特性，将极化电压滤除掉，只允许心电信号通过，从而消除了极化电压对后级电路的影响。 RC滤波电路，它实际上就是阻容耦合电路，常接在前置放大电路和后一级电压放大器之间。一般要求大于3.2s，若过小，幅值下降的过快，甚至会使输入的方波信号变成尖波信号，这就不能反映心电波形的真实情况。,心电图机结构放大部分,中间放大器 对心电信号进行放大，一般采用差分放大电路。功率放大器,作用：进行功率放大，以便有足够的电流去推动记录 器工作。因此，功率放大器亦称驱动放大器。功率放大器采用对称互补级输出的单端推挽电路比较多。,3、记录部分,记录部分包括记录器、热描记器（简称热笔）及热笔温控电路。 记录器是将心电信号的电流变化转换为机械（记录笔）移动的装置。 现在常用的有动圈式记录器和位置反馈式记录器以及热阵打印式记录器。,4、走纸部分,作用：使记录纸按规定速度随时间做匀速移动，记录笔随心电信号变化的幅度值，便被“拉”开描记出心电图。为了准确地描记心电图，要求走纸速度稳定、速度转换迅速可靠。 一般设有稳速和调速电路，需要时可随时校准速度。,5、控制部分,目前绝大多数心电图机尤其是多导同步记录心电图机都采用微处理器控制。控制部分的核心是微处理器，负责整机各部分电路的控制，如信号采集、放大、A/D变换、存储、分析、显示、记录等。,6、电源部分,一般都采用交直流两用供电模式。交流电源，一般采用开关电源。直流电源，一般用蓄电池或干电池，电池充电电路；交直流自动切换装置。,1、输入电阻 即前置放大器的输入电阻。 输入电阻愈大，因电极接触电阻不同而引起的波形失真 越小，共模抑制比就越高。一般要求大于2M。,心电图的主要性能参数,为了能不失真反应出人体心脏功能的好坏，心电图机满足以下参数要求,2、灵敏度,是指输入1mV电压时描笔偏转的幅度，通常用mm/mV表示，它反映了整机放大器放大倍数的大小。 一般分为三挡（5、10、20 mm/mV）、数字心电图有自动增益档。 正常状态下，ECG的标准灵敏度为标准灵敏度为10 0.2mm/mV 。,心电图的主要性能参数-灵敏度,灵敏度的检测方法 导联选择开关置于“Test”位，灵敏度选择开关置于 “10 mm/mV”，在走纸过程中不断地打出矩形波。描记幅度应正好为10mm。 最大允许相对偏差为 0.5mm。,心电图的主要性能参数-灵敏度,3、噪声和漂移,噪声指的是心电图机在没有输入信号时仍有微小杂乱波输出。 由内部元器件电子热运动等产生的；不是因使用不当、外来干扰形成的。 漂移是指输出电压偏离原来起始点而上下漂动缓慢变化的现象。,心电图的主要性能参数-噪声和漂移,噪声和漂移检测方法： 机器接通电源，走纸，观察记录笔迹应是一条很平稳光滑的直线。 若笔迹有微小抖动，则是噪声所致； 若基线位置缓慢移动，则是漂移所致。要求：噪声和漂移越小越好，在描记的曲线中应看不出。ECG计量规范要求：噪声：15uV；60s内基线漂移：5mm。,心电图的主要性能参数-噪声和漂移,4、时间常数,是指在直流输入时，心电图机描记出的信号幅度将随时间的增加而逐渐下降，输出幅度自100下降到37左右所需的时间。,心电图的主要性能参数-时间常数,时间常数（）是RC滤波电路特性指标。=RC,电容器C的充电电流 i（t）是时间 t 的函数：,心电图的主要性能参数-时间常数,当 t 等于时间常数时，其值衰减到初始值的1/e，即37。 ECG规定时间常数3.2s。,若过小，幅值就下降过快，甚至会使输入信号为方波信号时输出信号变成尖峰波，这就不能反映心电波形的真实情况。,心电图的主要性能参数-时间常数,检测方法：心电图机工作在标准灵敏度。将描笔基线调置记录纸中心线上，走纸，按下lmV定标电压开关，直到记录笔回到记录纸中心线再松开，停止走纸。计算波幅从10mm下降到3.7mm时所经过的时间，这就是该机的时间常数。,心电图的主要性能参数-时间常数,5、线性,ECG的线性包括：移位的线性和测量电压的线性。影响线性指标的因素： 晶体管的输入/输出特性； 差动放大器电路的对称性； 放大器工作点的设置。,移位的线性在描记宽度允许的范围内，处于任何位置时，输入相同幅度的信号： 描笔偏转的幅度若相同，则线性良好； 描笔偏转的幅度若不同，则线性不好。 移位的线性的检测：将描笔基线调到记录纸的下沿处，灵敏度选择开关置10mm/mV，走纸，并不断给出1mV标准信号，同时调节基线电位器，改变描笔在记录纸上的基线位置,心电图的主要性能参数-线性,测量电压的线性 线性好的心电图机，在输入信号幅度变化时，输出信号应与输入信号成正比变化。 规定：当工作频率在0.05100Hz范围内时，要求 笔记录幅度在20mm之内，线性误差应小于10%。 测量电压的线性检测方法 灵敏度选择开关置10mm/mV，分别输入0.1mV，0.2mV， ，不同的幅值信号时，如果描记下来的信号高度分别为 1mm，2mm，则说明心电图机线性好，线性误差为零。 实际上由于心电放大器非线性失真等原因，心电图总是存 在一定线性误差。,心电图的主要性能参数-线性,6、极化电压,极化电压：皮肤和表皮电极之间会因极化而产生计划电压。极化电压的大小会直接影响检测器的灵敏度，会产生基线漂移等现象。 由于温度的变化以及电场和电磁场的影响，电极易产生极化电压，一般为200300mV。,心电图的主要性能参数-极化电压,7、阻尼,是指抑制记录器产生自激振荡的能力，调节适当就可防止记录器按固有频率振荡运动。当心电图机的阻尼过大时，心电图上微小的波形幅值降低，严重时甚至描记不出来；当阻尼过小时，心电图上的尖峰波（如R波，S波等）幅值会增加。,检测方法：灵敏度调于10mm/mV，走纸，不断打出标准电压的矩形波，并观察波形。内定标电压误差5%，过冲10%。,阻尼正常,过阻尼,欠阻尼,数字式心电图机因使用热阵式记录器，不会产生阻尼的问题。,心电图的主要性能参数-阻尼,8、频率响应特性,人体心电波形并不是单一频率的，而是可以分解成不同频率、不同比例的正弦波成分，而且心电信号含有丰富的高次谐波。放大器对不同频率的信号的放大能力并不是完全一样的。 要求：频率响应越宽越好。一般心电放大器比