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常见生理参数的测量范围
生物信号类型
所用传感器
典型幅值范围
典型频率范围
心电图（ECG）
体表电极心脏电极通过母体测量胎儿ECG
50uV~5mV
~50mV
~10uV
0.05~100HZ（250HZ）
脑电图（EEG）
头皮电极 颅内
10~300uV
10uV~100mV
0.5~100HZ
肌电图(EMG)
针电极
0.1~5mV
0~10KHZ
三大组成部分 传感器：将生理信号转换为电信号。２. 放大器和测量电路：将微弱的电信号放大、转换、调整。 3.数据处理和记录、存储、显示装置。
低频电流对人体的三个作用：产生焦耳热；刺激神经、肌肉等细胞；化学效应。这些作用使组织液中的离子、大分子等粒子振动、运动和取向。
在整体情况下，由感知电流造成的电击称为宏电击（0.7~1.1mA），通常指加于体表引起的电流效应。
由感觉阈以下的电流所造成的电击，成为微电击，通常指电流直接加到心脏产生的电流效应
100μA
微电击
心室颤动
1mA
宏电击
电流刺激感
10mA
宏电击
不随意运动肌肉收缩
100mA
宏电击
心室颤动
临床上用双极或单极记录方法在头皮上观察皮层的电位变化，记录到的脑电波称为脑电图EEG。周期：正常值为8~12HZ
脑电图的分类：（1）α波：可在头颅枕部检测到，频率为 8~13HZ，振幅为20~100uV，它是节律性脑电波中最明显的波。
（2） β波：在额部和颞部最为明显，频率为18~30HZ，振幅为5~20uV，是一种快波，它的出现意味着大脑比较（3）θ波：频率为4~7HZ，振幅为10~50uV，它是在困倦时，中枢神经系统处于抑制状态时所记录的波形。（4）δ波：在睡眠，深度麻醉，缺氧或大脑有器质性病变是出现，频率是1~3.5HZ，振幅为20~200uV。
根据脑电与刺激之间的时间关系，可将电位分为特异性诱发电位和非特异性诱发电位。在临床上一般只进行特异性诱发电位的检查，简称EP。EP是指中枢神经系统在感受外在或内在刺激过程中产生的生物电活动，是代表中枢神经系统在特定功能状态下的生物电活动的变化
临床上常用的诱发电位有：视觉诱发电位VEP，脑干听觉诱发电位BAEP体感诱发电位SEP和事件相关电位ERP。
肌电图记录的是不同机能状态下骨骼肌的电位变化肌肉的生物电活动形成的电位随时间的变化曲线称为肌电图EMG，肌电活动是一种快速的电变化，它的振幅是20uV到几个毫伏，频率为2Hz~10kH
所谓运动电位就是用来表示肌肉基本功能的单位，它是由一个运动神经元和由它所支配的肌纤维构成的，运动单位为肌肉活动的最小单位。
运动神经传导速度是研究神经在传递冲动过程中的生物电活动。利用一定强度和形态的脉冲电刺激神经干，在该神经支配的肌肉上，用同心针电极或皮肤电极记录所诱发的动作电位，然后根据刺激点与记录电极之间的距离，发生肌收缩反应与脉冲刺激后间隔的潜伏时间来推算在该距离内运动神经的传导速度。
临床上血压测量技术可以分为直接法和间接法两种：直接测量: 直接通过传感器在血液中测量,有创。
间接测量: 测量血管壁压力,无创。
常用血压计:1)水银血压计2)无液血压计3)数字式血压计
直接式血压测量心导管术：用心导管从手臂的肘正中贵要静脉、下肢的大隐静脉及颈动脉、股动脉等血管的切口插入血管借助X线透视技术监视导管尖端的位置使其进入待测部位测量血压的微型传感器
测量压力传感器测量血压是血压测量中精确度最高的，是在心导管的端头安装一个微型压力传感器，可直接把血压转换为电信号、再经心导管引线将信号送入放大器。
血压间接测量方法可提供血压波形的连续读数和记录，同时有较高的精度。主要有四种：柯氏音法、示波法、超声法和脉搏延时法。
柯氏音测量原理：在正常的情况下，动脉或者完全受压的动脉并不产生任何声响，只有当动脉不完全受阻时才出现声音，因此可用声音的变化来确定人体的血压。
示波法 通过脉搏波与压力的同时记录来测量血压。
5余气量（residual volume, RV）：凭借任何方式也无法排出的肺内残余气体量。这时，最大呼气不能将肺内气体全部排出，即使用最大强迫性呼气也不会将气体排空
6机能余气量 或功能余气量（functional residual capacity, FRC）：平静呼气后，肺内余下气体的总量
7用力肺活量（forced vital capacity, FVC），指最大吸气后，尽力尽快呼气所呼出的气量。
8强制性呼气量（时间肺活量）用力呼气量(forced expiratory volume, FEV或 FEVt) ： 先作最大深吸气，然后尽可能快的尽最大力呼出气体，并按一定时间序列(t)测定呼气量。 FEV1 FEV2 FEV3 正常人在第1、2、3秒末应呼出的气量（即时间肺活量）分别为其肺活量的83%(80%)、96%和99%。
在一定时间内所呼出的气量占用力肺活量的百分比则称为，即FEVt ／FVC。

1.温度传感器（热电耦、热敏电阻）
流量根据已热元件冷却程序来计算
呼出的气体温度高，吸入的气体温度低。
2. 叶轮式呼吸传感器和涡轮式呼吸传感器
A. 叶轮旋转系统
速度式流量传感器，将气流的速度转化为叶轮的速度，在一定范围内，两者成正比。
气体速度——叶轮转速， 一次变换器
转速——电量 二次变换器
B. 测叶轮转速
二次变换器
叶轮转速 电脉冲
另也可利用磁电效应，但会产生磁阻，影响测量结果。
测FEV, 专业化测肺功能
3.阻抗法
（同心输出量阻抗法） LED 遮断光电管
（1）测量原理：
人体胸部相当一段导体。随着呼吸过程中胸廓的张弛运动，胸部组织的电阻抗会发生周期性变化，而胸廓的弛运动会引起肺容量的变化，故胸部组织的电阻抗值的 变化与肺容量的变化之间存在一定的对应关系。
（2）测量系统的基本组成
测量胸电阻抗法的方法有电桥法、二电极法和四电极法等多种，由于四电极法既可作连续测量，有可抑制与皮肤接触的电阻抗变化对测量结果 的影响，故一般采用电极法。
4.超声法
采用超声成像的方法，可以实时成像
5.余气量测量
氮冲法（测余气量中氮气的含量）
具体测量方法：
连续吸入纯氧气，测出（1）呼出总气体量；
（2）测氮气的浓度， 得到氮气的总量。
（3）由氮气含量推出余气量
光电比色计是用来测量有色溶液浓度的仪器。可以通过比较溶液颜色深浅的方法来确定有色溶液的浓度，对溶液中所含物质进行定量分析。
比色计 分光光度计的基本结构：
光源
单色器
光电检测器
放大器
显示记录

吸收池
利用分光光度法或技术工作的仪器叫分光光度计。分光光度计和光电比色计的最主要区别是用单色器代替了滤光片，因而可获得连续变化的，光谱范围更窄的单色光。从而提高了仪器的灵敏度和选择性。
在医学上应用的光谱仪器主要有荧光光度计和火焰光度计
自动生化分析仪
组成元部件：
1.取样器—向自动分析系统吸入试样、稀释剂 （水）、洗涤液（水）等。
2.配量泵和导管—按比例输入试样和试剂，并混合，以精确的速度将其送到其它各部。
3.渗析器—有选择地让试样中的待测的物质成分透过薄膜使相互干扰分离处来。
4.加热器—持续的加热液体使化学反应被控制在一定时间和湿度下，可以用来促进彩色显影、发酵作用、消化、水解等其它过程。
5.色度计—分光光度计 检测管式流体槽内液体透光强度。
6.显示记录装置
取样器
配量泵
和导管
渗析器
加热器
色度计
显示
记录
装置

所谓血细胞计数器，就是用来计数单位容积中红细胞，白细胞和血小板个数的仪器。
血细胞是利用它们的大小及多少的不同而分别计数的。人体红细胞和白细胞大小差不多，血小板比较小。我们已知血细胞的大小与其所产生的脉冲信号的幅度成正比，计数红、白细胞时可利用一个幅度鉴别电路将血小板筛选出去，这个电路叫阈值选择电路。
计数血小板时，将阈值水平调低，这样可以对红，白细胞和血小板一同计数。最后，从总数中减去红，白细胞，即求得血小板的数目，这一运算是由电路自己来完成的。
在计数白细胞时，先在血液中加一种溶血剂。溶血剂可以使红细胞破碎，红细胞破碎后，再对剩下的白细胞进行计数，便可以求得白细胞的含量。
设两阈值u1，u2
>u1 包括红细胞、白细胞。
>u2 三者总和-u1记数=血小板
测红细胞的数目： >u1的脉冲数目。由于白细胞的数量仅为红细胞的千分之一，所以红细胞的数目可近似认为是细胞的数目。
测白细胞：加入溶血剂使红细胞破碎，测>u1的脉冲数测白细胞的数目。即采用溶血剂，使红细胞破碎，从而再进行白细胞数目的测定。
测血小板： >u1的脉冲数目－ >u2的脉冲数目。 红细胞、白细胞血小板三者总和-u1记数=血小板
X线计算机断层成像（CT）是根据大量X线的投影数据，采用数学重建的方法来得到二维或三维的X线密度（组织的衰减系数）分布图像的。常规的X线CT扫描仪用一只X射线管，它可旋转360度，并在每转过一个微小的角度（每0.5度～1度）时采集投影数据。这些投影数据用某种数学方法重建成图像。
B超：截面图
2）X－CT：同样以灰度表示
3）X投影图
4）MRI磁共振成象 、NMRI核磁共振成象
对软组织成象较好，如肿瘤。
5）SPECT ——单光子发射
6）PET ——正电子断层图
MRI 磁共振成像：
利用H核浓度，人体内水中含有H核最多，它成的像就是质子或氢核的浓度，明暗反映水的分布。
SPECT 单光子发射CT
同位素放射发出光子，用γ 相机检测放射出的光子，根据检测γ光子强度的不同，交由计算机处理。可检测体内存物是否已到达病变部位。检测体内存物在体内的分布。
产生SPECT图像的首要目的是消除复杂结构信息的重叠，给出一个断面或多个断面的定量图像。 SPECT图像表示的是生理放射性同位素示踪迹的分布，它能提供的功能性信息用其他成像方法很难获得。
ICU病房（Intensive care unit）,即重症护理病房，主要为了实现连续监护。
CCU（coronary care unit）——冠心病监护病房
NCU（neurosurgical care unit） ——脑疾患者监护室
NICU（neonatal intensive care unit）——儿科、新生儿病房
HOLTER记录是病人心电图的连续记录，习惯上记录10～24小时。它是将标准电极与病人胸壁相连，再接到小型携带式记录仪中
例题：计算一24小时2通道HOLTER系统的存储容量。假设采样率为128Hz，分辨率为8bits，没有数据压缩。
解：128Hz*8bits*2*24h*3600s/8
= 22，118，400 Bytes
血红蛋白可以结合O2的最大量称为血液的氧容量, 血红蛋白实际结合的O2量称为氧含量,氧含量占氧容量的百分比称为氧饱和度(Blood oxygen saturation)SaO2:
SaO2 = (氧含量/氧容量)×100%
每分钟射出的血液量，称为心输出量，即心率与搏出量的乘积。
有创测量有：直接费克法、指示剂稀释法、热稀释法等。
无创测量法有：库比赛克阻抗法（阻抗容积脉图仪法）
阻抗法的基本原理是: 血液是一种导体，当被检部位血流增加时，阻抗降低，反之，则阻抗增加。器官血流量随心动周期而变化，阻抗也随之变化，即被检部位阻抗随血流容积而改变。电流一定时，电压随阻抗而变化，只要测得电压的改变，便可得知血管容积的变化，描记下来的图像为阻抗血流图。
直接费氏原理法：
V01－心脏左层左室中的氧浓度（mlO2/ml血）…动脉血
V02－心脏右层右室中的氧浓度（mlO2/ml血）…静脉血

2.染料稀释法：将一定量的不易透过毛细血管的无毒性染料迅速注入（2s左右注射完成）肘静脉测定出一定时间内染料在血液中的浓度的变化曲线，计算出心输出量。

该法有明显优点： 一方面不必进行心脏插管和动脉穿刺，只需取静脉血，甚至不取血也可； 另一方面用本法算出的心输出量与直接费氏法计算所得的结果大致相等，故早已在临床上应用。
3.热稀释法：采用冷媒质作载体，往心房或上腔静脉中注入一定量的冷溶液（0-5摄氏度5%葡萄糖溶液）在肺动脉处放入一温度传感器，测量血液温度的变化，心输出量与血液温度变化的积分成反比

优点：1.迅速测知心输出量，并可重复测量; 2.指示剂无毒性，没有显著血液动力学
影响；3.它在身体组织中充分弥散，无染料指示剂的显著再循环现象。
缺点：1.需要插心导管，不是所有患者都可使用；2.带球囊和热敏电阻的多腔导管及热稀释记录仪价格昂贵 3.注入的指示剂在通过导管、心室和血管壁时有温度上升问题。
现有医学超声技术可分为两大类：即基于回波扫描技术和基于多普勒原理的超声诊断技术。
（1）基于回波扫描技术的基本原理是利用超声波在组织界面处产生的反射回波形成的图像或信号来鉴别和诊断疾病。
回波扫描诊断技术一般按显示回波的方式可分为如下五种类型：
A型：即将回波以波的形式显示出来。其纵坐标为回波幅值，用以表示回波的强弱；横坐标为回波接收的时间，该时间与产生回波的组织界面相关。
B型：即将回波用光点形式显示出来，为辉度调制器。显示光点的辉度与回波强弱成正比。当探头以不同方式移动扫查时，可形成二维图像。
C型：此为透射式扫查方式，可获得有关被测组织的声速和衰减等信息。
4）M型：此法是在辉度调制型中加入一个慢扫查锯齿波，从而使回波光点从左至右自动扫描。显示的横坐标为慢扫描时间。纵坐标为声波传播时间（即对应于检测深度位置）。
F型：此法为用多个切面图像构造成一个曲面的成象形式。
(2)基于多普勒原理的超声诊断技术的基本原理是利用运动物体反射声波时造成的频率偏移现象来获取人体的运动信息。目前，超声多普勒技术主要用于心血管疾病的诊断中。
n 1.超声诊断仪，按其工作原理分为：
振幅型诊断仪（A型）：一般诊断、组织性质的研究
反射型 切面显像仪（B型）：显示组织切面声象图
心动图仪（M型）：描记心动曲线
超声计算机断层成象仪（超声CT）
多普勒型（D型）：测量胎心、藏顺壁活动及血压、血流
电子线阵超声诊断仪
电子凸阵超声诊断仪
经颅多普勒超声
检测颅内动脉血流动力学参数。借助多普勒技术，经特定的“透声窗”描记颅内血管的多普勒回声信号，对脑动脉探头血流变化进行评价，为脑血管疾病提供诊断仪据。超声窗—超声束能够穿透，超声信号不被过度衰减。
1）颞窗 ；2）枕骨大孔窗；3）眶窗
1.血流速度
1）收缩期峰流速Vs
2）舒张期末峰流速Vd

2.功率谱密度
单位时间间隔，单位流速间隔内微粒
所具有的能量