1、生物医学丈量与仪器生物医学丈量与仪器第七讲：生理参数丈量及仪器第七讲：生理参数丈量及仪器2生物声丈量生物声丈量n心音心音n肌音肌音n语音语音n关节音关节音n肺音肺音n肠鸣音肠鸣音n耳声等耳声等心音丈量及仪器心音丈量及仪器n心音的产生原理：心音是由心脏瓣膜封心音的产生原理：心音是由心脏瓣膜封锁和心肌收缩引起的振动所产生的声音。锁和心肌收缩引起的振动所产生的声音。用听诊器在胸壁前听诊，在每一心动周用听诊器在胸壁前听诊，在每一心动周期内可以听到两个心音。期内可以听到两个心音。n心杂音：由心脏和临近大血管内血液湍心杂音：由心脏和临近大血管内血液湍流和涡流所引起的振动音流和涡流所引起的振动音n心音、心杂

2、音频率：心音、心杂音频率：0.12000Hzn心电、心音关系心电、心音关系n第一心音第一心音n心室收缩，血液射向自动脉，血液相继心室收缩，血液射向自动脉，血液相继摆动封锁了房室瓣摆动封锁了房室瓣n自动脉根和心室间的血液摆动及血液在自动脉根和心室间的血液摆动及血液在自动脉和肺动脉的湍流所引起的振动自动脉和肺动脉的湍流所引起的振动n第一心音的分裂是由于二尖瓣和三尖瓣第一心音的分裂是由于二尖瓣和三尖瓣不同时封锁而产生不同时封锁而产生n处在心电图的处在心电图的QRS综合波期间综合波期间n第二心音第二心音n心室舒张舒张期的开场心室舒张舒张期的开场n自动脉瓣和肺动脉瓣忽然封锁，瓣叶振自动脉瓣和肺动脉瓣忽然

3、封锁，瓣叶振动所致动所致n与心电图中的与心电图中的T波终了同时发生波终了同时发生 第一心音和第二心音鉴别第一心音和第二心音鉴别n第三心音第三心音n在舒张早期，第二心音之后在舒张早期，第二心音之后n心室快速充盈引起室壁振动所致心室快速充盈引起室壁振动所致n常见于青少年和儿童常见于青少年和儿童n第四心音第四心音n舒张晚期，第一心音前舒张晚期，第一心音前n与心房收缩有关与心房收缩有关n常为病理性常为病理性心音丈量仪器心音丈量仪器n心音图心音图(phonocardiogram)机机n心音传感器心音传感器n空气传导式：虽然简单易行，但其灵敏度低，空气传导式：虽然简单易行，但其灵敏度低，且易受周围噪声的干

4、扰且易受周围噪声的干扰n接触传导式：敏感元件组成接触传导式：敏感元件组成n加速度式：抗干扰才干强，尺寸小，运用较广加速度式：抗干扰才干强，尺寸小，运用较广n放大滤波器放大滤波器n记录器记录器电磁式空气传导心音传感器电磁式空气传导心音传感器 也称动圈式心音传感器。传感器于胸壁相接触后，心音也称动圈式心音传感器。传感器于胸壁相接触后，心音便经过胸壁与膜片间的空气传导引起膜片的振动，从而便经过胸壁与膜片间的空气传导引起膜片的振动，从而带动线圈在气隙中作切割磁力线的往复运动，于是在线带动线圈在气隙中作切割磁力线的往复运动，于是在线圈中就感应出与线圈运动速度成正比的电动势。圈中就感应出与线圈运动速度成正

5、比的电动势。 直接传导式心音传感器直接传导式心音传感器n 直接传导式心音传感器，通常又将其分直接传导式心音传感器，通常又将其分为加速度型、悬挂型和放置型三种。为加速度型、悬挂型和放置型三种。压电型心音传感器压电型心音传感器n直接传导式压电型传感器主直接传导式压电型传感器主要是一个振动质量块与压电要是一个振动质量块与压电晶体的一个面相衔接。顶盖晶体的一个面相衔接。顶盖与质量块之间经过一弹簧加与质量块之间经过一弹簧加以预应力，这种对系统的预以预应力，这种对系统的预负载，可进展调理，从而使负载，可进展调理，从而使压电元件运用在特性曲线的压电元件运用在特性曲线的线性部分。这种传感器的分线性部分。这种传

6、感器的分量可做得小于量可做得小于30g30g，除可用，除可用来记录心音信号外，还可用来记录心音信号外，还可用来丈量震颤。来丈量震颤。 用于心音检测的心音传感器压电效应与压电资料压电效应与压电资料n某些晶体和陶瓷延一定方向产活力械变某些晶体和陶瓷延一定方向产活力械变形时，能产生电压；相反地，加上电压形时，能产生电压；相反地，加上电压也能产活力械变形，这种景象称为压电也能产活力械变形，这种景象称为压电效应。前者称为正压电效应，后者称为效应。前者称为正压电效应，后者称为逆压电效应。具有压电效应的资料称为逆压电效应。具有压电效应的资料称为压电资料。压电资料。n压电资料有压电晶体和压电陶瓷。压电资料有压

7、电晶体和压电陶瓷。导管端部心音传感器导管端部心音传感器n当需求丈量体内的音响，例如要丈量心当需求丈量体内的音响，例如要丈量心杂音发生的位置，那么可将心音传感器杂音发生的位置，那么可将心音传感器配置在心导管的端部，插到待测的部位配置在心导管的端部，插到待测的部位进展丈量。进展丈量。n这一类的传感器中有应变式、电磁式和这一类的传感器中有应变式、电磁式和压电式等多种类型。压电式等多种类型。导管端部心音传感器导管端部心音传感器n这种传感器的敏感元件是用压电陶瓷制成的悬臂梁，这种传感器的敏感元件是用压电陶瓷制成的悬臂梁，两陶瓷片中间由金属片隔开。当悬臂梁受力弯曲时，两陶瓷片中间由金属片隔开。当悬臂梁受力

8、弯曲时，以金属片为中心面，一边陶瓷片被拉伸，一边陶瓷片以金属片为中心面，一边陶瓷片被拉伸，一边陶瓷片被紧缩。压电陶瓷片沿着厚度方向极化，从而感应出被紧缩。压电陶瓷片沿着厚度方向极化，从而感应出心音信号。心音信号。n设计要求设计要求n心音和心杂音强弱相差教悬殊，要求心音图有心音和心杂音强弱相差教悬殊，要求心音图有较大的动态范围较大的动态范围n心音较微弱，要求内部噪声要小心音较微弱，要求内部噪声要小n心音高频振幅小，低频振幅打，要有较高的高心音高频振幅小，低频振幅打，要有较高的高频增益频增益n需把心音分为几个带域来记录需把心音分为几个带域来记录n心音的频率范围普通都在20200Hz以内，有些杂音频

9、率的低端可达45Hz，高端可大于1000Hz。耳声发射丈量耳声发射丈量n耳声发射耳声发射(otoacoustic emission，OAE) n对外围听觉系统进展无损且快速检测对外围听觉系统进展无损且快速检测的手段的手段n自发自发(SOAE)n诱发诱发(EOAE)n瞬态诱发耳声发射瞬态诱发耳声发射TEOAEn变调失真耳声发射变调失真耳声发射DPOAEn刺激频率耳声发射刺激频率耳声发射SFOAE)n硬件：发生器硬件：发生器1、2，微音器、数字信号，微音器、数字信号处置器处置器血流丈量及仪器血流丈量及仪器n血流量大小决议于心脏输出量的大小，血流量大小决议于心脏输出量的大小，同时也决议于血管对血液流

10、动的阻力。同时也决议于血管对血液流动的阻力。n血流的测定对于检查心血管功能和诊断血流的测定对于检查心血管功能和诊断心血管疾病、施行体外循环的心脏手术、心血管疾病、施行体外循环的心脏手术、研讨人体在运动、高温、失重、超重等研讨人体在运动、高温、失重、超重等环境下有着实践的意义环境下有着实践的意义n丈量方法：电磁法、超声多普勒法、激丈量方法：电磁法、超声多普勒法、激光多普勒法和阻抗法等光多普勒法和阻抗法等n血液组成血液组成n晶体物质溶液多种电解质、小分子有晶体物质溶液多种电解质、小分子有机化合物及一些气体机化合物及一些气体n溶解于晶体物质溶液中的血浆蛋白溶解于晶体物质溶液中的血浆蛋白n悬浮于血浆的

11、血细胞悬浮于血浆的血细胞n血流丈量血流丈量n脉动流脉动流n层流和湍流层流和湍流Re1500n血液流动中的生理参数血液流动中的生理参数n血流量：单位时间流过血管某一截面的血流量：单位时间流过血管某一截面的血量血量n每分输出量和每搏输出量：每分输出量和每搏输出量：n 心输出量心输出量=心率搏输出量心率搏输出量n心脏指数心脏指数: 每平方米外表积计算的心每平方米外表积计算的心输出量输出量 成年人心指数约为成年人心指数约为3.03.5L/(minm2 )n射血分数：搏出量占心室舒张末期容积射血分数：搏出量占心室舒张末期容积的百分比的百分比n 安康成年人的射血分数安康成年人的射血分数 55%65%n电磁

12、血流量计电磁血流量计n原理：血液是导体，利原理：血液是导体，利用血液切割磁力线所产用血液切割磁力线所产生的电位差来丈量血流生的电位差来丈量血流量量n在垂直于血管轴方向上在垂直于血管轴方向上加一磁场加一磁场B，在与，在与B垂直垂直的两侧安装电极。因血的两侧安装电极。因血液是碱性导电体并以均液是碱性导电体并以均速运动，在恒定的磁场速运动，在恒定的磁场中切割磁力线感应出电中切割磁力线感应出电动势，然后根据传感器动势，然后根据传感器输出的电压值和血管横输出的电压值和血管横截面积而得出血流量。截面积而得出血流量。n优点：呼应时间较其他方法短优点：呼应时间较其他方法短n缺陷：有创，运用范围遭到限制缺陷：有创，运用范围遭到限制2/100Ea B电位差磁感应强度血管半径血液平均流速n超声多普勒血流仪超声多普勒血流仪n 基于血液中的血细基于血液中的血细胞等运动微粒会使超胞等运动微粒会使超声波产生反射发生频声波产生反射发生频率改动的特性。经过率改动的特性。经过公式可以根据频率改公式可以根据频