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心電圖機(jī)

心電圖機(jī)能將心臟活動(dòng)時(shí)心肌激動(dòng)產(chǎn)生的生物電信號(hào)(心電信號(hào))自動(dòng)記錄下來(lái),為臨床診斷和科研常用的醫(yī)療電子儀器。
心臟在搏動(dòng)之前,心肌首先發(fā)生興奮,在興奮過(guò)程中產(chǎn)生微弱電流,該電流經(jīng)人體組織向各部分傳導(dǎo)。由于身體各部分的組織不同,各部分與心臟間的距離不同,因此在人體體表各部位,表現(xiàn)出不同的電位變化,這種人體心臟內(nèi)電活動(dòng)所產(chǎn)生的表面電位與時(shí)間的關(guān)系稱為心電圖。心電圖機(jī)則是記錄這些生理電信號(hào)的儀器。
國(guó)內(nèi)一般按照記錄器同步輸出道數(shù)分為:
單道、三道、六道和十二道心電圖機(jī)等。

心電圖機(jī)重要參數(shù):
1、輸入電阻
即前級(jí)放大器的輸入電阻。輸入電阻越大,因電極接觸電阻不同而引起的波形失真越小,共模抑制比越高。一般要求大于2MΩ,國(guó)際上大于50MΩ。
2、共模抑制比
心電圖機(jī)一般采用差動(dòng)式放大電路,這種電路對(duì)于同相(又稱共模信號(hào),例如周圍的電磁場(chǎng)所產(chǎn)生的干擾信號(hào))有抑制作用,對(duì)異相信號(hào)(又稱差模信號(hào),需采集的心電信號(hào)就是差模信號(hào))有放大作用。共模抑制比(CMRR),指心電圖機(jī)的差模信號(hào)(心電信號(hào))放大倍數(shù)Ad與共模信號(hào)(干擾和噪聲)放大倍數(shù)Ac之比,表示抗干擾能力的大小。要求大于80dB,國(guó)際上大于100dB。
3、抗極化電壓
皮膚和表面電極之間會(huì)因極化而產(chǎn)生極化電壓。這主要是由于心動(dòng)電流流過(guò)后形成的電壓滯留現(xiàn)象,極化電壓對(duì)心電圖測(cè)量的影響很大,會(huì)產(chǎn)生基線漂移等現(xiàn)象。極化電壓最高時(shí)時(shí)可達(dá)數(shù)十毫伏乃至上百毫伏。處理不好極化電壓,產(chǎn)生的干擾將是很嚴(yán)重的。
盡管心電圖機(jī)使用的電極已經(jīng)采用了特殊材料,但是由于溫度的變化以及電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響,電極仍產(chǎn)生極化電壓,一般為200~300mV,這樣就要求心電圖機(jī)要有一個(gè)耐極化電壓的放大器和記錄裝置。要求大于300mV,國(guó)際上大于500mV。
4、靈敏度
是指輸入1mV標(biāo)準(zhǔn)電壓時(shí),記錄波形的幅度。通常用mm/mV表示,它反映了整機(jī)放大器放大倍數(shù)的大小。心電圖機(jī)標(biāo)準(zhǔn)靈敏度為10mm/mV。規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)靈敏度的目的是為了便于對(duì)各種心電圖進(jìn)行比較。
5、內(nèi)部噪聲
是指心電圖機(jī)內(nèi)部元器件工作時(shí),由于電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲,而不是因使用不當(dāng)外來(lái)干擾形成的噪聲,這種噪聲使心電圖機(jī)沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)仍有微小的雜亂波輸出,這種噪聲如果過(guò)大,不但影響圖形美觀,而且還影響心電波的正常性,因此要求噪聲越小越好,在描記曲線中應(yīng)看不到噪聲波形。噪聲大小可以用折合到輸入端的作用大小來(lái)計(jì)算,一般要求低于輸入端加入幾微伏至幾十微伏以下信號(hào)的作用。國(guó)際上規(guī)定≤10μV。
6、時(shí)間常數(shù)
在直流輸入時(shí),心電圖機(jī)描記出的信號(hào)幅度將隨時(shí)間的增加而逐漸減小,輸出幅度自100%下降至37%左右所需的時(shí)間。一般要求大于3.2s,若過(guò)小,幅值下降的過(guò)快,甚至?xí)馆斎氲姆讲ㄐ盘?hào)變成尖波信號(hào),這就不能反映心電波形的真實(shí)情況。
7、頻率響應(yīng)
人體心電波形并不是單一頻率的,而是可以分解成不同頻率、不同比例的正弦波成分,也就是說(shuō)心電信號(hào)含有豐富的高次諧波。若心電圖機(jī)對(duì)不同頻率的信號(hào)有相同的增益,則描記出來(lái)的波形就不會(huì)失真。但是放大器對(duì)不同頻率的信號(hào)的放大能力并不一定完全一樣的。心電圖機(jī)輸入相同幅值、不同頻率的信號(hào)時(shí),其輸出信號(hào)幅度隨頻率變化的關(guān)系稱為頻率響應(yīng)特性。心電圖機(jī)的頻率響應(yīng)特性主要取決于放大器和記錄器的頻率響應(yīng)特性。頻率響應(yīng)越寬越好,一般心電圖機(jī)的放大器比較容易滿足要求,而記錄器是決定頻率響應(yīng)的主要因素。一般要求在0.05~150Hz(-3dB)。
8、絕緣性
為了保證醫(yī)務(wù)人員和患者的安全,心電圖機(jī)應(yīng)具有良好的絕緣性。絕緣性常用電源對(duì)機(jī)殼的電阻來(lái)表示,有時(shí)也用機(jī)殼的漏電流表示。一般要求電源對(duì)機(jī)殼的絕緣電阻不小于20MΩ,或漏電流應(yīng)小于100μA。為此,心電圖機(jī)通常采用“浮地技術(shù)”。
9、安全性
心電圖機(jī)是與人體直接連接的電子設(shè)備,必須十分注意其對(duì)人體的安全性。。根據(jù)國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)(IEC)通則中規(guī)定: 醫(yī)用電器設(shè)備與患者直接連接部分叫"應(yīng)用部分"。為了進(jìn)一步保證患者安全,醫(yī)用電器設(shè)備的應(yīng)用部分往往也加有隔離措施。
根據(jù)應(yīng)用部分的隔離程度,醫(yī)用電器設(shè)備分為B、BF、和CF型。
B型: 應(yīng)用部分沒(méi)有隔離。
BF型: 應(yīng)用部分浮地隔離,可用于體外和體內(nèi),但不能直接用于心臟。
CF型: 應(yīng)用浮地隔離,對(duì)電擊有高度防護(hù),可直接用于心臟。
10、分類
心臟是人體血液循環(huán)的動(dòng)力裝置。正是由于心臟自動(dòng)不斷地進(jìn)行有節(jié)奏的收縮和舒張活動(dòng),才使得血液在封閉的循環(huán)系統(tǒng)中不停地流動(dòng),使生命得以維持。心臟在搏動(dòng)前后,心肌發(fā)生激動(dòng)。在激動(dòng)過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生微弱的生物電流。這樣,心臟的每一個(gè)心動(dòng)周期均伴隨著生物電變化。這種生物電變化可傳達(dá)到身體表面的各個(gè)部位。由于身體各部分組織不同,距心臟的距離不同,心電信號(hào)在身體不同的部位所表現(xiàn)出的電位也不同。對(duì)正常心臟來(lái)說(shuō),這種生物電變化的方向、頻率、強(qiáng)度是有規(guī)律的。若通過(guò)電極將體表不同部位的電信號(hào)檢測(cè)出來(lái),再用放大器加以放大,并用記錄器描記下來(lái),就可得到心電圖形。醫(yī)生根據(jù)所記錄的心電圖波形的形態(tài)、波幅大小以及各波之間的相對(duì)時(shí)間關(guān)系,再與正常心電圖相比較,便能診斷出心臟疾病。諸如心電節(jié)律不齊、心肌梗塞、期前收縮、高血壓、心臟異位搏動(dòng)等。

一、心電圖機(jī)的分類
按機(jī)器功能分類
      心電圖機(jī)按照機(jī)器的功能可分為圖形描記普通式心電圖機(jī)(模擬式心電圖機(jī))和圖形描記與分析診斷功能心電圖機(jī)(數(shù)字式智能化心電圖機(jī))。
按記錄器的分類
記錄器是心電圖機(jī)的描記元件。對(duì)模擬式心電圖機(jī)來(lái)說(shuō),早期使用的記錄器多為盤(pán)狀彈簧為回零力矩的動(dòng)圈式記錄器,九十年代之后多用位置反饋記錄器。對(duì)數(shù)字式心電圖機(jī)來(lái)說(shuō),記錄器為熱敏式或點(diǎn)陣式打印機(jī)。
1、動(dòng)圈式記錄器:動(dòng)圈式記錄器的結(jié)構(gòu)原理是由磁鋼組成的固定磁路和可轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈。心電圖機(jī)功率放大器的輸出信號(hào)加到記錄器的線圈上,線圈上固定有記錄筆。在有心電信號(hào)輸出時(shí),功率放大器向線圈輸出電流,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈的偏轉(zhuǎn)角度與盤(pán)狀彈簧的回零力矩相同時(shí),停上偏轉(zhuǎn)。這樣,線圈帶動(dòng)的記錄筆便在記錄紙上描記出心電圖波形。
2、位置反饋記錄器:位置反饋記錄器是一種不用機(jī)械回零彈簧的記錄器,特殊的電子電路可起到回零彈簧的作用。機(jī)器斷電時(shí),位置反饋記錄器的記錄筆可任意撥動(dòng)。
3、點(diǎn)陣熱敏式記錄器:熱敏式記錄器是利用加熱燒結(jié)在陶瓷基片上的半導(dǎo)體加熱點(diǎn),在遇熱顯色的熱敏紙上燙出圖形及字符的。
按供電方式分類
按供電方式來(lái)分,可分為直流式、交流式和交、直兩用式心電圖機(jī)。其中,交、直兩用式居多。直流供電式多使用充電電池進(jìn)行供電。交流供電式是采用交流-直流轉(zhuǎn)換電路,先將交流變?yōu)橹绷鳎俳?jīng)高穩(wěn)定的穩(wěn)壓電路穩(wěn)定后,供給心電圖機(jī)工作。
按一次可記錄的信號(hào)導(dǎo)數(shù)來(lái)分,心電圖分為單導(dǎo)及多導(dǎo)式(如三導(dǎo)、六導(dǎo)、十二導(dǎo))。單導(dǎo)心電圖機(jī)的心電信號(hào)放大通道只有一路,各導(dǎo)聯(lián)的心電波形要逐個(gè)描記。即它不能反映同一時(shí)刻各導(dǎo)心電的變化。多導(dǎo)心電圖機(jī)的放大通道有多路,如六導(dǎo)心電圖機(jī)就有六路放大器,可反映某一時(shí)刻六個(gè)導(dǎo)聯(lián)的心電信號(hào)同時(shí)變化情況。

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