心电图机原理及应用介绍.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,临床医学工程教研室,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,心电图机,1,历史,1903,年，荷兰生理学教授威廉,爱因霍文应用弦线电流计，将体表心电图记录到感光片上。,1924,年，获诺贝尔生理学及医学奖。,Will,iam,Einthoven,2,历史,1934,年，美国的心脏科专家威尔逊,（,Frand N Wilson,）,定义了后来被称为,“Wilson,中心电端”,的概念，提出了,VR,、,VL,和,VF,导联。,Frank N Wilson(1890-1952),3,心电图基础知识,心电图是记录人体心脏电活动的一种检查方法。,是从体表记录心脏每一心动周期所产生电活动变化的曲线图形。,4,心电图（,ECG,）简介,与心脏生理功能存在着密切的联系；,在临床应用已经,100,多年；,在临床心脏疾病初筛检查中仍然使用；,是冠心病诊断中最早、最常用和最基本的诊断方法。,是一种简单方便、最直观和重复性好，无创、无损害且费用低廉的诊断方法。,5,12,导联心电图波形,心电图是由一系列的波组所构成，每个波组代表着每一个心动周期。,8,心电图的典型波形,P,波,QRS,波群,T,波,U,波,P-R,间期,S-T,段,Q-T,间期,9,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,10,ECG,各波形时间和幅度典型值范围,11,心电图临床的应用,分析和鉴别心律失常。,观察心肌梗塞部位及其发展过程。,判断心脏药物治疗或其他疾病的要去治疗对心脏功能的影响。,指示心脏房室肥大情况。,在心脏手术及导管检查时，进行心电图直接描记，指导手术的进行并提醒进行必要的药物处理。,12,心电信号的物理特性,在体表记录到的电位强度（,V,）与下列因素有关：,与心肌细胞的数量（,E,）成正比；,与探查电极的位置和心肌细胞的距离（,R,）的平方成反比；,与探查电极的方位和心脏去极的方向所构成的角度（,）有关，角度越大电位越小。,V=ECOS,（,R,2,）,13,心电信号的物理特性,ECG,信号属于内源信号（,internal source signal,）,通常，心电信号用体表电极进行测量，,幅度范围：,10,V 5mV,频率范围：,0.05 100Hz,14,ECG,的作用,心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化。,对,ECG,的观察指标主要体现在三个方面,:,时间（,s,）、振幅（,mV,）和形态。,心电图所记录的只是心脏的生物电位变化。,15,心电图的导联,定义：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。,16,国际标准十二导联体系,目前国际上广泛采用：,六个肢体导联：,I,、,II,、,III,（,1903,年，,Einthoven,发明,）,aVR,、,aVL,、,aVF,（,1942,年，,Goldberger,提出,）,六个胸导联：,V,1,V,6,（,1942,年，,Wilson,提出,）,17,电极和导联线,国际标准十二导联体系：,10,个电极；,4,个肢体导联,LA,、,RA,、,LL,、,RL,6,个胸部电极,V1V6,导联线,多股带屏蔽层的电缆。,颜色,电极部位,左臂,右臂,左腿,右腿,胸,符 号,LA,或,L,RA,或,R,LL,或,F,RL,或,N,CH,或,V,颜 色,黄,红,蓝,黑,白,18,记录,ECG,存在的问题？,目的：为了统一和便于比较所获得的心电图波形。,记录,ECG,必须解决的两个问题：,电极的放置位置；,电极与放大器的连接形式。,19,放大器与导联的接法,20,ECG,的导联,肢体导联,肢体导联,（,limb leads,）,反映心脏额面情况,双极肢体导联：,，,，,加压单极肢体导联：,aVR,，,aVL,，,aVF,采用四个平板式电极：,LA,、,RA,、,LL,、,RL,21,Einthoven,三角形理论,人体的左肩、右肩及臀部三点与心脏距离相等，构成等边三角形的三个顶点，心脏产生的电流均匀地传播于体腔，四肢仅作为传导体，肢体上任何一点的电位等于该肢体与体腔连接处的电位。,等边三角形的中心为心脏，并与三角形在同一平面上。,体腔是一个均匀导电的、相对心脏来说是很大的球形容积导体。,22,Einthoven,三角形,RA,LA,LL,23,肢体导联连接方式,24,双极肢体导联连接方式,导联,I,：,LA,（,+,），,RA,（,-,）,导联,II,：,LL,（,+,），,RA,（,-,）,导联,III,：,LL,（,+,），,LA,（,-,）,25,I,、,II,、,III,导联,VI,VL-VR,，,VII,VF-VR,，,VIII,VF-VL,每一瞬间都有,VII,VI+VIII,（矢量和）,标准导联测量两肢体间的电位差，不能记录到单个电极处的电位变化。,26,Wilson,单极理论,1940,年，,Wilson,首先提出了单极肢体导联的连接方式。,记录单极肢体导联方式的心电图时，将一个电极安放在,LA,、,RA,或,LL,，称为探查电极；另一个电极放置在零电位点，称为参考电极。,单极导联可以更准确地反映探查电极下局部心肌的电位变化情况。但是,ECG,信号幅度较小，不便于测量分析，,不常用。,27,加压单极肢体导联,1942,年，,Goldberger,对,Wilson,的单极肢体导联进行了一定的改进：,将被测肢体与中心电端之间所接平衡电阻断开，中心电端只与其他两个肢体相连；这种接法称为加压单极肢体导联。,由于断开后该肢体电极与中心端间的分流作用不再存在，故该导联的电位就会加大。,28,加压单极肢体导联连接方式,单极,加压,29,aVR,、,aVL,、,aVF,III,R,F,VR,VF,aVR,aVL,aVF,L,VL,Wilson,中心电端,30,加压单极肢体导联,由此可见，加压单极肢体导联与单级肢体导联相比，所获波形形状不变，波幅增加,50%,。,31,R,F,aVR,aVL,aVF,大小相等,方向相反,aVR+aVL,L,加压单极肢体导联,aVR+aVL+aVF=0,32,R,F,aVF,aVR,aVL,L,-,-,-,-aVR,-aVL,-aVF,心脏额面六轴系统,30,o,33,单极胸导联,1942,年，,Wilson,提出单极胸导联的连接方式,测量心电图时，为了探测心脏某一局部区域电位变化，将探查电极安放在靠近心脏的胸壁上，参考电极置于,Wilson,中心电端，探查电极所在部位电位的变化即为心脏局部电位的变化,。,V1,V6,Wilson,中心电端,34,单极胸导联,胸导联（,chest leads,）,反映心脏水平面情况,单极胸导联：,V,1,V,6,采用六个吸附式电极,35,单极胸导联,放置位置,导联,位置,V,1,胸骨右缘,4,肋间隙,V,2,胸骨左缘,4,肋间隙,V,3,V,2,与,V,4,的中点,V,4,左锁骨中线与,5,肋间隙交点,V,5,V,4,水平与左腋前线交点,V,6,V,4,水平与左腋中线交点,36,特殊胸导联,放置位置,导联,位置,V,7,V,4,水平与左腋后线交点,V,8,V,4,水平与左肩胛骨线交点,V,9,V,4,水平与左脊旁线交点,V,3R,V,5R,右胸部与,V,3,V,5,对称处,37,双极胸导联（,Nehb Electrode,）,测量胸部特定位置与肢体导联之间的心电电位差。,CR,VcnVR,，,CL,VcnVL,，,CF,VcnVF,，,其中,Vcn,为胸部电极,V1 V6,的心电电位,CR,、,CL,、,CF,表示分别接到三个肢体上的参考电极。,不常用,38,ECG,导联体系小结,I,、,II,、,III,（,Einthoven,等边三角形，接法）,aVR,、,aVL,、,aVF,（,Wilson,中心电端，接法，以及与单极肢体导联异同）,V1,V6,（接法）,39,心电图机,1911,年，,根据,Einthoven,的论文，英国电器工程师杜德尔,（,William du Bois,Duddell,）,，设计出了第一批推向市场的心电图机。,40,ECG,的主要分类一,按通道数分类,单道,/,导心电图机,多道,/,导心电图机,单导,ECG,十二导,ECG,三导,ECG,41,ECG,的主要分类二,按信号处理方式分类,模拟式心电图机,数字式心电图机,上海光电,ECG-6511,美国,GE Maquette MAC-5500,42,模拟式心电图机,可以认为只是一台记录仪；,它将人体心电信号转化为可读的固定格式的机械位移信号；,据此测量电压与时间的关系。,光电,ECG-6511,43,数字式心电图机,GE Maquette,MAC 1200,定义：采用了数字信号处理技术（,A/D,转换）的所有具有心电记录功能的装置。,44,福田,FX-7402,外观正面图,45,FX-7402,外观侧后图,46,ECG,的结构框图,47,数字式,ECG,结构框图,输入部分,放大部分,数字化,48,心电图机（,Electrocardiograph,）,在学术上的定义,心电图机是把心脏产生的微弱电流（,mV,级）接收、放大并记录出心电图的装置。,信号,接收,放大,&,滤波,显示,&,记录,电源,49,ECG,的原理框图,信号采集,信号预处理,放大与滤波,A/D,转换,共模抑制 消除干扰信号,前置放大,信号预处理,Amplifying,Weak signal,Strong signal,放大,滤波,放大与滤波,Amplifying,Weak Signal,Strong Signal,Filtering,Filtered Signal,Original Signal,Data acquisition card,Data storage,AD,conversion,Digital signal,Analog signal,A,/,D,转换,Digital signal,Store,PC,记录和存储,50,一、输入部分,主要包括：,电极和导联线,过压保护,高频滤波电路,缓冲放大器,屏蔽驱动电路,威尔逊网络,导联选择电路,右腿驱动电路,51,一、输入部分,主要作用：,从人体提取心电信号；,按照要求组合导联；,滤除空间电磁波的干扰；,防止高电压损坏仪器。,52,1,、电极,和导联线,体表电极，应满足如下要求：电极电位稳定；,阻抗小,；安放容易且不易脱落；不易产生,运动伪迹,；可长期监测；无毒安全、对人体刺激要小。,导联线：应柔软耐折，各接插头的连接牢靠。,外加屏蔽层，并且屏蔽层接地，抗干扰。,皮肤的角质层虽然极薄（约,40m,），但具有很高的电阻率。一般在电极表面涂上一层含有,Cl,-,离子的导电膏，以保持良好接触。,当电极相对于电解液运动时，使界面处电荷分布打乱，会产生运动伪迹。,53,1,、电极与导联线,电极,导联线,54,2,、过压保护,过压保护：防止心电导联线窜入高压信号。,采用电阻和气体放电管（氖管）作为高电压限幅放电器（,70V,）,55,2,、过压保护,采用,2,支反向并联二极管作为中低电压限幅器（,0.7V,）,56,3,、高频滤波电路,目的：滤去不需要的高频信号，以减少高频干扰而确保心电信号的通过。,57,生物信号及干扰源频率分布,ECG,采用,RC,低通滤波电路组成高频滤波器，截止频率为,10kHz,左右。,58,电磁感应等进入,ECG,的路径,59,4,、缓冲放大器,目的：主要是为了提高电路的输入阻抗，减小心电信号衰减和匹配失真，一般采用电压跟随器实现。,输入阻抗高，减少,ECG,信号失真。,60,5,、屏蔽驱动电路,目的：消除导联线芯线与屏蔽层之间分布电容引起的干扰。,导联线分布电容,61,5,、屏蔽驱动电路,保证屏蔽层的地与信号地之间是等电位；,将屏蔽层的地与信号地隔离。,屏蔽驱动电路,62,6,、威尔逊网络,作用（与导联选择电路相配合）,可减小均压电阻对心电信号的衰减,又不影响放大器的输入阻抗。,63,威尔逊网络连接原理图,64,7,、导联选择电路,对人体上放置的,10,个电极进行组合，构成需要的国际标准,12,导联的装置。,导联选择电路采用模拟电子开关集成电路，可以自动或手动选择各导联。,采用,4,个编码控制的电子开关实现。,65,8,、右腿驱动技术,目的：减少位移电流、保护人体安全、抑制共模信号的作用。,66,二、放大部分,主要包括：,前置放大器,1mV,定标电路,起搏脉冲抑制器,光电耦合电路,中间放大电路,交流,/,肌电滤波电路,功率放大电路,67,二、放大部分,主要作用,将,mV,级的心电信号放大到可以观察和记录的水平；,滤除干扰信号。,68,1,、前置放大器,信号放大的第一级放大器。,主要功能：,滤除一些共模干扰信号,对心电信号进行有限度的放大,前置放大器的特殊要求：,高输入阻抗、高共模抑制比,低零点漂移、低噪声,宽的线性工作范围,69,2,、,1mV,定标电路,作用：,定标,用于时间常数的测量和阻尼的检测,1mV,的标准电压信号，作为衡量所描记的心电图波形幅度的标准。,一般来说，使用前需要进行定标检查。,70,2,、,1mV,定标电路,由,V100,、,ZD100,、,VR100,和分压电阻,R135,、,R134,组成,lmV,定标信号发生器。在,R134,上得到,1mV,电压。,1mV,的调整由调节可变电阻,VR100,实现。,1mV,71,3,、起搏脉冲抑制电路,具有限幅作用的高频电路。,作用：是降低起搏脉冲信号（脉宽,13ms,、重复频率约,1Hz,）的幅度，限幅电压约为,0.7V,。,72,3,、起搏脉冲抑制电路,起搏脉冲信号和心电信号同时输入心电图机，易引起放大器阻塞和基线漂移。,由于正常心电信号幅度较小，该电路对心电信号没有影响。,73,3,、起搏脉冲抑制电路,由,D120,、,D121,、,C111,、,C112,组成起搏脉冲抑制电路。,降低起搏脉冲的幅度，限幅电压为,0.7V,。,起搏脉冲使,D120,、,D121,瞬时导通并给,C111,、,C112,充电，使其幅度被减小并展宽。心电图上可以见到起搏脉冲，但不影响心电图波形的真实情况。,74,4,、光电耦合电路,作用：将与患者相连的输入部分和前置放大部分的地线同整机地线相隔离。防止微电击。,75,5,、中间放大电路,主要作用：采用直流放大器。对心电信号进行电压放大，一般均采用差分式放大电路。,包括：,增益调节；,闭锁电路；,50Hz,干扰抑制电路；,肌电干扰抑制电路。,76,增益调节电路,增益调节放大器由,IC115A,、,VR102,等组成。,调节,VR102,可改变前置放大电路的总增益。,正常情况下，调节,VR102,应使,1mV,标压信号在前置放大电路的输出为,0.5V,。,在标准灵敏度时，该级增益为,16,倍。,X0.5,、,X1,、,X2,与,R159,、,R191,、,VR101,、,C117,、,R160,有关,如果,C117,漏电对增益影响较大。,77,6,、交流,/,肌电滤波电路,有源陷波网络的交流滤波电路。,抑制,50Hz,交流干扰并将其衰减为原振幅的,1/8,。,抑制,35Hz,肌电干扰并将其衰减,3dB,。,工频干扰,肌电干扰,78,6,、交流,/,肌电滤波电路,由,IC116A,、,IC116B,和,R161,R166,、,C118,C120,组成有源陷波网络的交流滤波电路，抑制,50Hz,，衰减,1/8,。,由,R167,、,C121,组成肌电干扰抑制滤波电路，用驱动器,V105,、,V106,来控制，抑制,35Hz,肌电干扰，衰减,3dB,。,79,7,、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。,80,三、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。,81,四、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。,82,五、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。,83,六、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。,84,ECG,的主要性能参数,输入电阻,噪声和漂移,线性,阻尼,共模抑制比,绝缘性能,灵敏度,时间常数,极化电压,频率响应,走纸速度,85,1,、输入电阻,是在前置放大器输入端测量的等效阻抗。它影响放大电路的总增益。,一般,使用缓冲放大器。,86,1,、输入电阻,体表电极等效电阻为,10,150K,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。,国内,要求大于,2.5M,；国际上要求大于,50M,。,87,2,、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,。,88,2,、灵敏度,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,。,89,3,、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。,90,3,、噪声和漂移,噪声包括低频噪声、热噪声、散粒噪声。,低频噪声是影响生物信号提取的主要障碍。,91,3,、噪声和漂移,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。,由于晶体管参数随温度的变化而产生；,放大器电源电压的波动引起静态工作点产生变化；,电路元件老化，其参数随着使用时间的延长而改变。,92,3,、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。,93,3,、噪声和漂移,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：,35uV,；,60s,内基线漂移：,5mm,。,94,4,、时间常数,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。,95,4,、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：,96,4,、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。,97,4,、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。,98,5,、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。,99,5,、线性,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。,100,5,、线性,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。,101,5,、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，要求描笔记录幅度在,20mm,之内，线性误差应小于,10%,。,102,5,、线性,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。,103,6,、耐极化电压,极化电压：是当电流通过电极界面时电极电位偏离平衡电位的变化电压。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。,极化电压最高时可达数十毫伏乃至上百毫伏。,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,。,104,6,、耐极化电压,规定要求加,300mV,的直流极化电压，灵敏度变化不大于,5%,。,目前，一般心电图机在误差允许范围内，可耐受,500mV,以上的直流极化电压。,105,7,、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。,106,7,、阻尼,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。,阻尼正常,过阻尼,欠阻尼,数字式,ECG,是否测试阻尼？,107,7,、阻尼,模拟,ECG,计量规程要求：,内定标电压误差,5%,，过冲,10%,。,。,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。,108,8,、频率响应特性,心电图输入相同幅值、不同频率信号时，其输出信号幅度随频率变化的关系称为频率响应。,主要影响,ECG,的频率响应的因素：,放大器,记录器,109,8,、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。一般心电放大器比较容易满足频宽要求，而记录器是决定频率响应的主要因素。,110,8,、频率响应特性,截止频率是反映,电路频率特性的特殊频率。,定义：,当信号频率降低或升高使得增益,A(,),下降到中频增益,A,0,的,0.707,倍时，对应的频率，分别称为增益的低端截止频率,f,L,和高端截止频率,f,H,。,111,8,、频率响应特性,数字,ECG,计量规程：以,10Hz,正弦波为参考值,滤波器关闭时，,在,0.5,50Hz,内随频率变化，幅度的最大允许偏差,-10%,+5%,；,在,50,75Hz,内随频率变化，幅度的最大允许偏差,-30%,+5%,；,符合使用说明书的要求。,滤波器接通时，应符合使用说明书的要求。,目前心电图机频响范围能达到,0.05150Hz,。,112,9,、共模抑制比,CMRR,：指心电图机的差模信号（心电信号）放大倍数,Ad,与共模信号（干扰和噪声）放大倍数,Ac,之比。,CMRR=Ad/Ac,ECG,一般都采用差动式电路。这种电路对于共模信号有抑制作用。,113,9,、共模抑制比,干扰信号以共模信号的方式从放大器两端输入,Common-mode signal,Source,+,-,Receiving location,Transmission,Noise interference,114,9,、共模抑制比,CMRR,一般用分贝,dB,表示,CMRR,（,dB,）,=20log|Ad/Ac|,规定要求：各导联,CMRR89dB,（,28,000,倍）,目前国际上规定：,ECG,100dB,（,100,000,倍）,共模抑制比表示抗干扰能力的大小。,CMRR,越高，抗干扰能力越强。,115,10,、走纸速度,规定：记录纸上横坐标代表时间，纵坐标代表波形的幅度；,每大格为,0.5mV/0.2s,。,直接影响准确性。,v=,x/t,：当走纸速度为,25mm/s,，灵敏度为,10mm/mV,时，则横坐标上,1mm,代表,0.04s,，纵坐标上,1mm,代表,0.1mV,。,时间,电压,116,11,、绝缘性能,为了保证医务人员和患者的安全，心电图机应具有良好的绝缘性。绝缘性通常用电源对机壳的电阻来表示，有时也用机壳的漏电流表示。,一般要求电源对机壳的绝缘电阻,20M,，,或漏电流应,100A,。,117,11,、绝缘性能,浮地技术,所谓浮地技术就是指将与病人直接相连的电路（如输入部分、前置放大部分）的地线悬空，与后级主放大电路、记录器驱动电路及走纸部分的地线隔离，以保证病人与大地之间绝缘。,118,接地的概念,设备的信号接地（工作接地），是以设备中的一点或一块金属来作为信号的接地参考点，它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。,设备接地（保护接地），在工程实践中，通常将设备的信号地，机壳与大地连在一起，以大地作为设备的接地参考点。,两者概念不同，目的也不同。,119,浮地技术,浮地，即该电路的地与大地无导体连接。,优点：该电路不受大地电性能的影响。,缺点：该电路易受寄生电容的影响，而使该电路的地电位变动和增加了对模拟电路的感应干扰。,120,ECG,的浮地技术,ECG,采用浮地技术主要是出于安全的考虑,实现方法：,一般采用光电耦合电路进行信号传递；,在电源部分通过隔离变压器实现接地与浮地的隔离。（电磁耦合）,121,心电图机安全性能,根据,GB 9706.1-2007,医用电气设备 第一部分 安全通用要求,和,GB 10793-2000,医用电气设备 第二部分 心电图机安全专用要求,规定心电图机应用部分分为：,B,型：应用部分没有隔离。,BF,型,:,应用部分浮地隔离,可用于体外和体内,但不能直接用于心脏。,CF,型,:,应用浮地隔离,对电击有高度防护,可直接用于心脏。,122,心电图机安全性能,设备保护接地电阻,0.2,。,123,心电图介绍：,ECG-6511,ECG6511,型心电图机：,生产商：日本光电公司、上海光电公司,属于单道模拟式心电图机；,交直流两种方式供电。,124,ECG-6511,主要规格,导联：标准,12,导联,幅度频率特征：,0.05-75Hz,（,-3dB,至,+0.4dB,）,时间常数：,3.2s,记录方式：热笔式,记录纸：,50/30mm,卷纸,安全性：,类 内部电源,CF,型,特点：模拟,ECG,、单道手动记录、热笔描记,125,ECG-6511,原理框图,126,6511,的输入部分,过压保护；氖管、二极管。,RC,高频滤波电路,缓冲放大电路,Wilson,网络,导联选择电路,屏蔽驱动电路,没有右腿驱动电路,127,灵敏度,/,滤波选择电路,由,IC115B,、,R175,、,R176,、,R178,和负反馈电阻,R169,组成负反馈放大器和模拟开关集成电路,IC119,等组成灵敏度,/,滤波选择电路。（,X0.5,、,X1,、,X2,）,128,电极脱落检测电路,由,IC109,、,D122,、,D123,和,R140,R143,组成该机特有的电极脱落检测电路。,用,R140,R143,作为分压器，将,8V,电源电压分压为,4V,的参考电压。,当电极接触不良或电极脱落时，有,200mV,或更大的干扰信号通过导联线加在,IC107,的输入端，经放大后，幅度大于,4V,的干扰信号加到比较器,IC109,上，,D122,或,D123,导通。,LED217,发光报警，表示电极已经脱落。,129,高频滤波电路,因为心电的频谱较宽，高频干扰成分增多，由,R157,、,C116,组成高频负反馈网络，可以滤除高频干扰。,130,ECG,的主要临床应用,患者运动测量,24h,心电记录,患者静止测量,瞬时心电记录,常规心电图,外加刺激,心脏电生理,运动心电图,动态心电图,采集内源信号,131,其它心电图测量方法,动态心电图：是应用,Holter,技术，在病人日常活动状态下用一种随身携带的记录仪连续监测体表,24h,的心电变化的方法。,132,其它心电图测量方法,运动心电图：是一种心脏负荷试验，是通过一定负荷量的生理运动，对正常人或病人的生理及病理生理变化作出评价的方法。,133,其它心电图测量方法,心脏电生理：通过对心脏外加电刺激的情况下，检查心脏的电生理活动的方法。,134,心电图机发展方向,国内学者将心电图发展方向归纳为：,多导联、大面积、长时间、信息化,心电图机的发展方向：,多通道，数字智能型，网络共享型,135,心电图机的发展趋势,记录方式的改变,由先进的高分辨率热点阵式输出系统替代热笔式。,热点阵记录头因其频率响应大为提高，记录的心电波形不再失真，可以记录文字信息及获得更多信息，从而提高了诊断准确率。,136,心电图机的发展趋势,多导同步记录,可同步整体观察和测量多导同一心动周期的波形，提高了各种参数测量的准确性；,便于早博的定位，心律失常的分型，预激综合症的分型，定位，宽,QRS,波心动过速的鉴别诊断。,137,心电图机的发展趋势,临床信息系统的参与及管理,心电图机作为一种信息系统的终端，并与中心处理系统联网通信，使心电信号可以进行集中处理和管理，还可以充分利用所采集到的信息。,138,心电图机的发展趋势,数字式,ECG,替代模拟式,ECG,数字式心电图机的意义及优势在于：,明显提高临床诊断的准确性；,提高工作效率加快描记时效性；,降低故障率；,信息量丰富。,139,目前的,ECG,市场,NIHON KOHDEN 9130P,GE Maquette Mac 5500,PHILIPS,TRIM III,140,心电图机带回家！,90年代出现的心电工作站使用个人电脑，采集12导联心电数据，可进行心律失常分析、心电向量分析以及心室晚电位分析。,141,