心电图机原理及应用介绍

1、1江苏省人民医院临床医学工程处江苏省人民医院临床医学工程处2心电图机心电图机3历史历史 1903年，荷兰年，荷兰生理学教授威生理学教授威廉廉爱因霍文应爱因霍文应用弦线电流计用弦线电流计，将体表心电，将体表心电图记录到感光图记录到感光片上。片上。 1924年，获诺年，获诺贝尔生理学及贝尔生理学及医学奖。医学奖。william einthoven 4历史历史 1934年，美国的年，美国的心脏科专家威尔心脏科专家威尔逊逊（frand n wilson）定义了定义了后来被称为后来被称为“wilson中心电中心电端端”的概念，提的概念，提出了出了vr、vl和和vf导联。导联。frank n wilson

2、 (1890-1952)5心电图基础知识心电图基础知识 心电图是记录人心电图是记录人体心脏电活动的体心脏电活动的一种检查方法。一种检查方法。 是从体表记录心是从体表记录心脏每一心动周期脏每一心动周期所产生电活动变所产生电活动变化的曲线图形。化的曲线图形。6心电图（心电图（ecg）简介）简介 与心脏生理功能存在着密切的联系；与心脏生理功能存在着密切的联系； 在临床应用已经在临床应用已经100100多年；多年； 在临床心脏疾病初筛检查中仍然使用；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是冠心病诊断中最早、最常用和最基本的诊断方法。断方法。 是一种简单方便、最直观和

3、重复性好，无创是一种简单方便、最直观和重复性好，无创、无损害且费用低廉的诊断方法。、无损害且费用低廉的诊断方法。7ecg产生的机理产生的机理 在正常人体内，在正常人体内，窦房结窦房结发出的兴奋首先传到发出的兴奋首先传到右右心房心房，使右心房开始收，使右心房开始收缩，同时兴奋经过房间缩，同时兴奋经过房间束传到束传到左心房左心房，引起左，引起左心房的收缩。兴奋随后心房的收缩。兴奋随后沿着结间束传到沿着结间束传到房室结房室结。再由房室结通过房室。再由房室结通过房室束及其左右分支浦肯野束及其左右分支浦肯野纤维传到纤维传到心室心室，引起心，引起心室的激动。室的激动。8ecg的特点的特点 在每一个心动周期

4、中，心脏各部分兴奋过程在每一个心动周期中，心脏各部分兴奋过程中出现的电信号变化的方向、途径、次序和中出现的电信号变化的方向、途径、次序和时间都具有一定的规律。时间都具有一定的规律。 这种电信号变化通过心脏周围的导电组织和这种电信号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体液传导到身体表面，使身体各部位在每一个心动周期中也都发生有规律的电变化。个心动周期中也都发生有规律的电变化。912导联心电图波形导联心电图波形 心电图是由一系列的波组所构成，每个波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。组代表着每一个心动周期。10心电图的典型波形心电图的典型波形

5、p波 qrs波群 t波 u波 p-r间期 s-t段 q-t间期11心电图的典型波形心电图的典型波形p p波波反映两反映两心房去极化心房去极化过程的电位变化过程的电位变化qrsqrs波群波群反映两反映两心室去心室去极化极化过程的电位变化过程的电位变化t t波波反映两反映两心心室复极化室复极化过程过程的电位变化的电位变化p-rp-r间期间期指指始自始自心房开心房开始除极至心始除极至心室开始除极室开始除极的时间的时间stst段代表段代表心室缓心室缓慢复极化慢复极化过程过程 q-tq-t间期间期代表心室开始去极代表心室开始去极化到化到全部复极化全部复极化完毕所需时完毕所需时间间12ecg各波形时间和幅

6、度典型值范围各波形时间和幅度典型值范围13心电图临床的应用心电图临床的应用 分析和鉴别心律失常。分析和鉴别心律失常。 观察心肌梗塞部位及其发展过程。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。对心脏功能的影响。 指示心脏房室肥大情况。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接描记，指导手术的进行并提醒进行必要的药物处理。的药物处理。14心电信号的物理特性心电信号的物理特性 在体表记录到的电位强度（在体表记录到的电位强度（v v

7、）与下列）与下列因素有关：因素有关：与心肌细胞的数量（与心肌细胞的数量（e e）成正比；）成正比；与探查电极的位置和心肌细胞的距离（与探查电极的位置和心肌细胞的距离（r r）的平方成反比；）的平方成反比；与探查电极的方位和心脏去极的方向所构与探查电极的方位和心脏去极的方向所构成的角度（成的角度（）有关，角度越大电位越小）有关，角度越大电位越小。 v=ecos（r2）15心电信号的物理特性心电信号的物理特性ecg信号属于内源信号（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，通常，心电信号用体表电极进行测量，幅度范围：幅度范围：10v 5mv频

8、率范围：频率范围：0.05 100hz16ecg的作用的作用心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢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。复过程中的生物电变化。对对ecg的观察指标主要体现在三个方面的观察指标主要体现在三个方面: 时间（时间（s）、振幅（）、振幅（mv）和形态。）和形态。 心电图所记录的只是心脏的生物电位变心电图所记录的只是心脏的生物电位变化。化。17心电图的导联心电图的导联 定义：心电图的专业术语中，将记录定义：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及电极与放大器的连接方式称为心电

9、图的导联。图的导联。18国际标准十二导联体系国际标准十二导联体系 目前国际上广泛采用：目前国际上广泛采用： 六个肢体导联：六个肢体导联： i、ii、iii（1903年，年，einthoven发明发明） avr、avl、avf（1942年，年，goldberger提出提出） 六个胸导联：六个胸导联： v1 1v6 6（1942年，年，wilson提出提出）19电极和导联线电极和导联线 国际标准十二导联体系：国际标准十二导联体系：10个电极；个电极；4个肢体导联个肢体导联la、ra、ll、rl6个胸部电极个胸部电极v1v6 导联线导联线多股带屏蔽层的电缆。多股带屏蔽层的电缆。 颜色颜色电极部位电极

10、部位左臂左臂右臂右臂左腿左腿右腿右腿胸胸符符 号号 la或或l ra或或r ll或或frl或或n ch或或v颜颜 色色黄黄红红蓝蓝黑黑白白20记录记录ecg存在的问题？存在的问题？ 目的：为了统一和便于比较所获得的目的：为了统一和便于比较所获得的心电图波形。心电图波形。 记录记录ecg必须解决的两个问题：必须解决的两个问题： 电极的放置位置；电极的放置位置； 电极与放大器的连接形式。电极与放大器的连接形式。21放大器与导联的接法放大器与导联的接法22ecg的导联的导联肢体导联肢体导联肢体导联肢体导联（limb leads）反映心脏额面情况反映心脏额面情况双极肢体导联：双极肢体导联：， ， 加压

11、单极肢体导联：加压单极肢体导联：avr，avl，avf采用四个平板式电极：采用四个平板式电极： la、ra、ll、rl23einthoven三角形理论三角形理论 人体的左肩、右肩及臀部三点与心脏距离相等人体的左肩、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，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体上任何一点的电位等于该肢体与体腔连接处的电位。的电位。 等边三角形的中心为心脏，并与三角形在同一等边三角形的中心为心脏，并与三角形在同一平面上。平面上。 体

12、腔是一个均匀导电的、相对心脏来说是很大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。的球形容积导体。24einthoven三角形三角形ralall25肢体导联连接方式肢体导联连接方式26双极肢体导联连接方式双极肢体导联连接方式 导联导联 i：la（+），），ra（-） 导联导联 ii：ll（+），），ra（-） 导联导联iii：ll（+），），la（-）27 i、ii、iii导联导联 vivl-vr，viivf-vr，viiivf-vl 每一瞬间都有每一瞬间都有 viivi+viii （矢量和）（矢量和） 标准导联测量两肢体间的电位差，不能记录标准导联测量两肢体间的电位差，不能记录到

13、单个电极处的电位变化。到单个电极处的电位变化。28wilson单极理论单极理论 1940年，年，wilson首先提出了单极肢体导首先提出了单极肢体导联的连接方式。联的连接方式。 记录单极肢体导联方式的心电图时，将一记录单极肢体导联方式的心电图时，将一个电极安放在个电极安放在la、ra或或ll，称为探查电，称为探查电极；另一个电极放置在零电位点，称为参极；另一个电极放置在零电位点，称为参考电极。考电极。 单极导联可以更准确地反映探查电极下局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。但是部心肌的电位变化情况。但是ecg信号幅信号幅度较小，不便于测量分析，度较小，不便于测量分析，不常

14、用。不常用。29加压单极肢体导联加压单极肢体导联 1942年，年，goldberger对对wilson的单极肢体导的单极肢体导联进行了一定的改进：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，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。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。不再存在，故该导联的电位就会加大。 30加压单极肢体导联连接方式加压单极肢体导联连接方式单极单极加压加压31av

15、r、avl、avfiiirfvrvfavravlavflvl32加压单极肢体导联加压单极肢体导联.2321;21)2(),1 ()2( ;0) 1 ( ;222, 2/ )(rvvrvvrvvvravrvvrrvvvravrvrvvrvlvfvfvlvrvvvvvlvflvfvvlvfvvvllvvvffvwwcwcwcwcwcww，且得出：由由此可见，加压单极肢体导联与单级肢体导联由此可见，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，波幅增加相比，所获波形形状不变，波幅增加50%50%。33rfavravlavf大小相等大小相等方向相反方向相反avr+avll加压单极肢体导联加压单

16、极肢体导联avr+avl+avf=034rfavfavravll-avr-avl-avf心脏额面六轴系统心脏额面六轴系统30o35单极胸导联单极胸导联 1942年，wilson提出单极胸导联的连接方式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，参考电极置于wilson中心电端，探查电极中心电端，探查电极所在部位电位的变化即为心脏局部电位的变化所在部位电位的变化即为心脏局部电位的变化。v1v1v6v6wilsonwilson中心电端中心电端

17、36单极胸导联单极胸导联 胸导联（胸导联（chest leads） 反映心脏水平面情反映心脏水平面情况况单极胸导联：单极胸导联：v1v6 采用六个吸附式电极采用六个吸附式电极37单极胸导联单极胸导联放置位置放置位置导导联联位置位置v1胸骨右缘胸骨右缘4肋间隙肋间隙v2胸骨左缘胸骨左缘4肋间隙肋间隙v3v v2与与v4的中点的中点v4左锁骨中线与左锁骨中线与5肋间隙交点肋间隙交点v5v4水平与左腋前线交点水平与左腋前线交点v6v4水平与左腋中线交点水平与左腋中线交点38特殊胸导联特殊胸导联放置位置放置位置导联导联位置位置v7v4水平与左腋后线交点水平与左腋后线交点v8v4水平与左肩胛骨线交点水平

18、与左肩胛骨线交点v9v4水平与左脊旁线交点水平与左脊旁线交点v3rv5r右胸部与右胸部与v3v5对称处对称处39双极胸导联（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测量胸部特定位置与肢体导联之间的心电电位差。电位差。 crvcnvr， clvcnvl， cfvcnvf， 其中其中vcn为胸部电极为胸部电极v1 v6的心电电位的心电电位 cr、cl、cf表示分别接到三个肢体上的参表示分别接到三个肢体上的参考电极。考电极。 不常用不常用 40ecg导联体系小结导联体系小结 i i、iiii、iii iii （einthoveneinthoven等边三角形，接

19、等边三角形，接法）法） avravr、avlavl、avfavf（wilsonwilson中心电端，接法中心电端，接法，以及与单极肢体导联异同），以及与单极肢体导联异同） v1v1v6 v6 （接法）（接法）41心电图机心电图机19111911年，根据年，根据einthoven的论文，英国电器的论文，英国电器工程师杜德尔工程师杜德尔（william du bois duddell ），设计出了第一批推向市场的心电图机。设计出了第一批推向市场的心电图机。42ecg的主要分类一的主要分类一 按通道数分类按通道数分类 单道单道/导心电图机导心电图机 多道多道/导心电图机导心电图机43ecg的主要分类

20、二的主要分类二 按信号处理方式分类按信号处理方式分类 模拟式心电图机模拟式心电图机 数字式心电图机数字式心电图机44模拟式心电图机模拟式心电图机 可以认为只是一台记可以认为只是一台记录仪；录仪； 它将人体心电信号转它将人体心电信号转化为可读的固定格式化为可读的固定格式的机械位移信号；的机械位移信号； 据此测量电压与时间据此测量电压与时间的关系。的关系。光电光电 ecg-6511ecg-651145数字式心电图机数字式心电图机 ge ge maquettemaquette mac 1200mac 1200定义：采用了数字信号定义：采用了数字信号处理技术（处理技术（a/da/d转换）转换）的所有具

21、有心电记录功的所有具有心电记录功能的装置。能的装置。46福田福田fx-7402外观正面图外观正面图47fx-7402外观侧后图外观侧后图48ecg的结构框图的结构框图49数字式数字式ecg结构框图结构框图数字化数字化50心电图机（心电图机（ electrocardiograph ） 在学术上的定义在学术上的定义心电图机是把心脏产生的微弱电流（心电图机是把心脏产生的微弱电流（mv级级）接收、放大并记录出心电图的装置。）接收、放大并记录出心电图的装置。& & &51ecg的原理框图的原理框图信号采集信号采集信号预处理信号预处理放大与滤波放大与滤波a/da/d转换转换 共模抑

22、制共模抑制 消除干扰信号消除干扰信号 前置放大前置放大信号预处理信号预处理amplifyingweak signalstrong signal 放大放大 滤波滤波放大与滤波放大与滤波amplifyingweak signalstrong signalfilteringfiltered signaloriginal signal data acquisition card data storageadconversiondigital signalanalog signala/d转换转换digital signalstorepc记录和存储记录和存储52一、输入部分一、输入部分 主要包括：主要包括

23、：电极和导联线电极和导联线 过压保护过压保护高频滤波电路高频滤波电路 缓冲放大器缓冲放大器屏蔽驱动电路屏蔽驱动电路 威尔逊网络威尔逊网络导联选择电路导联选择电路 右腿驱动电路右腿驱动电路53一、输入部分一、输入部分 主要作用：主要作用： 从人体提取心电信号；从人体提取心电信号； 按照要求组合导联；按照要求组合导联； 滤除空间电磁波的干扰；滤除空间电磁波的干扰； 防止高电压损坏仪器。防止高电压损坏仪器。 541、电极、电极和导联线和导联线 体表电极，应满足如下要求：电极电位体表电极，应满足如下要求：电极电位稳定；稳定；阻抗小阻抗小；安放容易且不易脱落；安放容易且不易脱落；不易产生不易产生运动伪迹

24、运动伪迹；可长期监测；无毒；可长期监测；无毒安全、对人体刺激要小。安全、对人体刺激要小。 导联线：应柔软耐折，各接插头的连接导联线：应柔软耐折，各接插头的连接牢靠。牢靠。 外加屏蔽层，并且屏蔽层接地，抗干扰。外加屏蔽层，并且屏蔽层接地，抗干扰。皮肤的角质层虽然极皮肤的角质层虽然极薄（约薄（约40m40m），但具），但具有很高的电阻率。一有很高的电阻率。一般在电极表面涂上一般在电极表面涂上一层含有层含有clcl- -离子的导电离子的导电膏，以保持良好接触。膏，以保持良好接触。当电极相对于电解液运当电极相对于电解液运动时，使界面处电荷分动时，使界面处电荷分布打乱，会产生运动伪布打乱，会产生运动伪迹

25、。迹。551、电极与导联线、电极与导联线562、过压保护、过压保护 过压保护：防止心电导联线窜入高压过压保护：防止心电导联线窜入高压信号。信号。 采用电阻和气体放电管（氖管）作为高采用电阻和气体放电管（氖管）作为高电压限幅放电器（电压限幅放电器（70v）572、过压保护、过压保护 采用采用2支反向并联二极管作为中低电压限支反向并联二极管作为中低电压限幅器（幅器（0.7v）583、高频滤波电路、高频滤波电路 目的：滤去不需要的高频信号，以减少高频目的：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。干扰而确保心电信号的通过。rcfc2159生物信号及干扰源频率分布生物信号及干扰源频率分

26、布60电磁感应等进入电磁感应等进入ecg的路径的路径614、缓冲放大器、缓冲放大器 目的：主要是为了提高电路的输入阻目的：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，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。一般采用电压跟随器实现。 输入阻抗高，减少输入阻抗高，减少ecg信号失真。信号失真。625、屏蔽驱动电路、屏蔽驱动电路 目的：消除导联线芯线与屏蔽层之间分布电目的：消除导联线芯线与屏蔽层之间分布电容引起的干扰。容引起的干扰。635、屏蔽驱动电路、屏蔽驱动电路 保证屏蔽层的地与信号地之间是等电位；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。将屏

27、蔽层的地与信号地隔离。646、威尔逊网络、威尔逊网络 作用（与导联选择电路相配合）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。又不影响放大器的输入阻抗。65威尔逊网络连接原理图威尔逊网络连接原理图667、导联选择电路、导联选择电路 对人体上放置的对人体上放置的10个电极进行组合，个电极进行组合，构成需要的国际标准构成需要的国际标准12导联的装置。导联的装置。 导联选择电路采用模拟电子开关集成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。电路，可以自动或手动选择各导联。 采用采用4个编码控制的电子开关实现

28、。个编码控制的电子开关实现。678、右腿驱动技术、右腿驱动技术 目的：减少位移电流、保护人体安全目的：减少位移电流、保护人体安全、抑制共模信号的作用。、抑制共模信号的作用。68二、放大部分二、放大部分 主要包括：主要包括： 前置放大器前置放大器 1mv定标电路定标电路 起搏脉冲抑制器起搏脉冲抑制器 光电耦合电路光电耦合电路 中间放大电路中间放大电路 交流交流/肌电滤波电路肌电滤波电路 功率放大电路功率放大电路69二、放大部分二、放大部分 主要作用主要作用 将将mv级的心电信号放大到可以观察和级的心电信号放大到可以观察和记录的水平；记录的水平； 滤除干扰信号。滤除干扰信号。701、前置放大器、前

29、置放大器 信号放大的第一级放大器。信号放大的第一级放大器。 主要功能：主要功能： 滤除一些共模干扰信号滤除一些共模干扰信号 对心电信号进行有限度的放大对心电信号进行有限度的放大 前置放大器的特殊要求：前置放大器的特殊要求： 高输入阻抗、高共模抑制比高输入阻抗、高共模抑制比 低零点漂移、低噪声低零点漂移、低噪声 宽的线性工作范围宽的线性工作范围 712、1mv定标电路定标电路 作用：作用： 定标定标 用于时间常数的测量和阻尼的检测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。电图波形幅度的标准。 一般来说，使用前需要

30、进行定标检查。一般来说，使用前需要进行定标检查。722、1mv定标电路定标电路由由v100v100、zd100zd100、vr100vr100和分压电阻和分压电阻r135r135、r134r134组组成成lmvlmv定标信号发生器。在定标信号发生器。在r134r134上得到上得到1mv1mv电压。电压。1mv1mv的调整由调节可变电阻的调整由调节可变电阻vr100vr100实现。实现。1mv1mv733、起搏脉冲抑制电路、起搏脉冲抑制电路 具有限幅作用的高频电路。具有限幅作用的高频电路。 作用：是降低起搏脉冲信号（脉宽作用：是降低起搏脉冲信号（脉宽13ms、重复频率约、重复频率约1hz）的幅度

31、，）的幅度，限幅电压约为限幅电压约为0.7v 。743、起搏脉冲抑制电路、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。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，该电路对由于正常心电信号幅度较小，该电路对心电信号没有影响。心电信号没有影响。753、起搏脉冲抑制电路、起搏脉冲抑制电路 由由d120d120、d121d121、c111c111、c112c112组成起搏脉冲抑制组成起搏脉冲抑制电路。电路。降低起搏脉冲的幅度，降低起搏脉冲的幅度，限幅电压为限幅电压为0.7v0.7v。起搏脉冲使起搏脉冲使d12

32、0d120、d121d121瞬时导通并给瞬时导通并给c111c111、c112c112充电，使其幅度被充电，使其幅度被减小并展宽。心电图上减小并展宽。心电图上可以见到起搏脉冲，但可以见到起搏脉冲，但不影响心电图波形的真不影响心电图波形的真实情况。实情况。764、光电耦合电路、光电耦合电路 作用：将与患者相连的输入部分和前置作用：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。防放大部分的地线同整机地线相隔离。防止微电击。止微电击。 775、中间放大电路、中间放大电路 主要作用：采用直流放大器。对心电主要作用：采用直流放大器。对心电信号进行电压放大，一般均采用差分信号进行电压放大，一

33、般均采用差分式放大电路。式放大电路。 包括：包括： 增益调节；增益调节； 闭锁电路；闭锁电路； 50hz干扰抑制电路；干扰抑制电路； 肌电干扰抑制电路。肌电干扰抑制电路。78增益调节电路增益调节电路增益调节放大器由增益调节放大器由ic115aic115a、vr102vr102等组成。等组成。调节调节vr102vr102可改变前置放大可改变前置放大电路的总增益。电路的总增益。正常情况下，调节正常情况下，调节vr102vr102应应使使1mv1mv标压信号在前置放大电标压信号在前置放大电路的输出为路的输出为0.5v0.5v。在标准灵敏度时，该级增益在标准灵敏度时，该级增益为为1616倍。倍。x0.

34、5x0.5、x1x1、x2x2与与r159r159、r191r191、vr101vr101、c117c117、r160r160有关有关, ,如如果果c117c117漏电对增益影响较大。漏电对增益影响较大。796、交流、交流/肌电滤波电路肌电滤波电路 有源陷波网络有源陷波网络的交流滤波电的交流滤波电路。路。 抑制抑制50hz交流交流干扰并将其衰干扰并将其衰减为原振幅的减为原振幅的1/8。 抑制抑制35hz肌电肌电干扰并将其衰干扰并将其衰减减3db。工频干扰工频干扰肌电干扰肌电干扰806 6、交流、交流/ /肌电滤波电路肌电滤波电路由由ic116aic116a、ic116bic116b和和r161

35、r161r166r166、c118c118c120c120组成有源陷波网络的交组成有源陷波网络的交流滤波电路，抑制流滤波电路，抑制50hz50hz，衰减衰减1/81/8。由由r167r167、c121c121组成肌电组成肌电干扰抑制滤波电路，用干扰抑制滤波电路，用驱动器驱动器v105v105、v106v106来控来控制，抑制制，抑制35hz35hz肌电干扰，肌电干扰，衰减衰减3db3db。817、功率放大器、功率放大器 作用：进行功率放大，以便有足够的作用：进行功率放大，以便有足够的电流去推动记录器工作。因此，功率电流去推动记录器工作。因此，功率放大器亦称驱动放大器。放大器亦称驱动放大器。 功

36、率放大器采用对称互补级输出的单功率放大器采用对称互补级输出的单端推挽电路比较多。端推挽电路比较多。82三、记录部分三、记录部分 记录部分包括记录器、热描记器（简记录部分包括记录器、热描记器（简称热笔）及热笔温控电路。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。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。式记录器以及热阵打印式记录器。 83四、走纸部分四、走纸部分 作用：使记录纸按规定速度随时间做作用：使记录纸按规定速度随时间做匀速移动，记

37、录笔随心电信号变化的匀速移动，记录笔随心电信号变化的幅度值，便被幅度值，便被“拉拉”开描记出心电图开描记出心电图。 为了准确地描记心电图，要求走纸速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。度稳定、速度转换迅速可靠。 一般设有稳速和调速电路，需要时可一般设有稳速和调速电路，需要时可随时校准速度。随时校准速度。 84五、控制部分五、控制部分 目前绝大多数心电图机尤其是多导同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、机各部分电路的

38、控制，如信号采集、放大、放大、a/d变换、存储、分析、显示变换、存储、分析、显示、记录等。、记录等。85六、电源部分六、电源部分 一般都采用交直流两用供电模式。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。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，直流电源，一般用蓄电池或干电池， 电池充电电路；电池充电电路； 交直流自动切换装置。交直流自动切换装置。86ecg的主要性能参数的主要性能参数 输入电阻输入电阻 噪声和漂移噪声和漂移 线性线性 阻尼阻尼 共模抑制比共模抑制比 绝缘性能绝缘性能 灵敏度灵敏度 时间常数时间常数 极化电压极化电压 频率响应频率响应 走纸速

39、度走纸速度871、输入电阻、输入电阻是在前置放大器输入端测量的等是在前置放大器输入端测量的等效阻抗效阻抗 。它影响放大电路的总增。它影响放大电路的总增益。益。一般一般使用缓冲放大器。使用缓冲放大器。 881、输入电阻、输入电阻体表电极等效电阻体表电极等效电阻为为10150k 输入电阻愈大，因电极接触电阻不同而引输入电阻愈大，因电极接触电阻不同而引起的波形失真越小。起的波形失真越小。国内国内要求大于要求大于2.5m2.5m；国际上要求大于国际上要求大于50m50m。iosiiisisiiovvrrvrrvrrrv11892、灵敏度、灵敏度 是指输入是指输入1mv电压时描笔偏转的幅度，通常电压时描

40、笔偏转的幅度，通常用用mm/mv表示，它反映了整机放大器放大表示，它反映了整机放大器放大倍数的大小。倍数的大小。 一般分为三挡（一般分为三挡（5、10、20 mm/mv）、数）、数字心电图有自动增益档。字心电图有自动增益档。 正常状态下，正常状态下，ecg的标准灵敏度为标准灵敏的标准灵敏度为标准灵敏度为度为10 0.2mm/mv 。902、灵敏度、灵敏度 检测方法检测方法 导联选择开关置于导联选择开关置于“test”位，灵敏度选择位，灵敏度选择开关置于开关置于 “10 mm/mv”，在走纸过程中不，在走纸过程中不断地打出矩形波。描记幅度应正好为断地打出矩形波。描记幅度应正好为10mm。 最大允

41、许相对偏差为最大允许相对偏差为 0.5mm。 913、噪声和漂移、噪声和漂移 噪声指的是心电图噪声指的是心电图机在没有输入信号机在没有输入信号时仍有微小杂乱波时仍有微小杂乱波输出。输出。 由内部元器件电子由内部元器件电子热运动等产生的；热运动等产生的；不是因使用不当、不是因使用不当、外来干扰形成的。外来干扰形成的。923、噪声和漂移、噪声和漂移 噪声包括低频噪声、热噪声、散粒噪声。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低频噪声是影响生物信号提取的主要障碍。933、噪声和漂移、噪声和漂移 漂移是指输出电压偏离原来起始点而上下漂移是指输出电压偏离原来起始点而上下

42、漂动缓慢变化的现象。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；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放大器电源电压的波动引起静态工作点产生变化；化； 电路元件老化，其参数随着使用时间的延长而电路元件老化，其参数随着使用时间的延长而改变。改变。943、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。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。若基线位置缓慢移动，则是漂移所致。9

43、53、噪声和漂移、噪声和漂移 要求：噪声和漂移越小越好，在描记要求：噪声和漂移越小越好，在描记的曲线中应看不出。的曲线中应看不出。 ecg计量规范要求：计量规范要求： 噪声：噪声：35uv； 60s内基线漂移：内基线漂移：5mm。964、时间常数、时间常数 在直流输入时，心电图机描记出的信号在直流输入时，心电图机描记出的信号幅度将随时间的增加而逐渐下降，输出幅度将随时间的增加而逐渐下降，输出幅度自幅度自100下降到下降到37左右所需的时左右所需的时间。间。974、时间常数、时间常数 时间常数（时间常数（）是是rc滤波电路滤波电路特性指标。特性指标。=rc 电容器电容器c的充电电流的充电电流 i

44、（t）是时间是时间 t 的函数：的函数：/)(terviti984、时间常数、时间常数 当当 t 等于时间常等于时间常数数时，其值衰减时，其值衰减到初始值的到初始值的1/e，即即37。 ecg规定时间常规定时间常数数3.2s。 若若过小，幅值就下降过快，甚至会使输入信过小，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。不能反映心电波形的真实情况。hzrcfh05. 021994、时间常数、时间常数 检测方法：心电图机工作在标准灵敏检测方法：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度。将描笔基线

45、调置记录纸中心线上，走纸，按下，走纸，按下lmv定标电压开关，直定标电压开关，直到记录笔回到记录纸中心线再松开，到记录笔回到记录纸中心线再松开，停止走纸。停止走纸。1005、线性、线性 ecg的线性包括：移位的线性和测量电压的的线性包括：移位的线性和测量电压的线性。线性。 影响线性指标的因素：影响线性指标的因素： 晶体管的输入晶体管的输入/输出特性；输出特性； 差动放大器电路的对称性；差动放大器电路的对称性； 放大器工作点的设置。放大器工作点的设置。1015、线性、线性 移位的线性移位的线性 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：

46、入相同幅度的信号： 描笔偏转的幅度若相同，则线性良好；描笔偏转的幅度若相同，则线性良好； 描笔偏转的幅度若不同，则线性不好。描笔偏转的幅度若不同，则线性不好。1025、线性、线性 移位的线性的检测：将描笔基线调到移位的线性的检测：将描笔基线调到记录纸的下沿处，灵敏度选择开关置记录纸的下沿处，灵敏度选择开关置10mm/mv，走纸，并不断给出，走纸，并不断给出1mv标准信号，同时调节基线电位器，改标准信号，同时调节基线电位器，改变描笔在记录纸上的基线位置。变描笔在记录纸上的基线位置。1035、线性、线性测量电压的线性测量电压的线性线性好的心电图机，在输入信号幅度变线性好的心电图机，在输入信号幅度变

47、化时，输出信号应与输入信号成正比变化时，输出信号应与输入信号成正比变化。化。规定：当工作频率在规定：当工作频率在0.05100hz范围内范围内时，要求描笔记录幅度在时，要求描笔记录幅度在20mm之内之内，线性误差应小于，线性误差应小于10%。1045、线性、线性测量电压的线性检测方法测量电压的线性检测方法灵敏度选择开关置灵敏度选择开关置10mm/mv，分别输入，分别输入0.1mv，0.2mv，不同的幅值信号时，不同的幅值信号时，如果描记下来的信号高度分别为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，则说明心电图机线性好，线性误差为零。差为零。实际上由于心电放大器非

48、线性失真等原因，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。心电图总是存在一定线性误差。1056、耐极化电压、耐极化电压 极化电压：是当电流通过电极界面时极化电压：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。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。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极化电压最高时可达数十毫伏乃至上百毫伏。毫伏。 由于温度的变化以及电场和电磁场的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，一般为影响，电极易产生极化电压

49、，一般为200300mv。1066、耐极化电压、耐极化电压 规定要求加规定要求加300mv的直流极化电压的直流极化电压，灵敏度变化不大于，灵敏度变化不大于5%。 目前，一般心电图机在误差允许范围目前，一般心电图机在误差允许范围内，可耐受内，可耐受500mv以上的直流极以上的直流极化电压。化电压。1077、阻尼、阻尼 是指抑制记录器产生自激振荡的能力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，调节适当就可防止记录器按固有频率振荡运动。率振荡运动。 当心电图机的阻尼过大时，心电图上微当心电图机的阻尼过大时，心电图上微小的波形幅值降低，严重时甚至描记不小的波形幅值降低，严重时甚

50、至描记不出来；出来； 当阻尼过小时，心电图上的尖峰波（如当阻尼过小时，心电图上的尖峰波（如r波，波，s波等）幅值会增加。波等）幅值会增加。1087、阻尼、阻尼 检测方法：检测方法： 灵敏度调于灵敏度调于10mm/mv，走纸，不断打出标，走纸，不断打出标准电压的矩形波，并观察波形。准电压的矩形波，并观察波形。阻尼正常阻尼正常过阻尼过阻尼欠阻尼欠阻尼1097、阻尼、阻尼模拟模拟ecgecg计量规程要求：计量规程要求：内定标电压误差内定标电压误差5%5%，过冲，过冲10%10%。数字式心电图机因使用热阵式记录器，不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。会产生阻尼的问题。1108、频率

51、响应特性、频率响应特性 心电图输入相同幅值、不同频率信号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时，其输出信号幅度随频率变化的关系称为频率响应。系称为频率响应。 主要影响主要影响ecg的频率响应的因素：的频率响应的因素： 放大器放大器 记录器记录器1118、频率响应特性、频率响应特性 人体心电波形并不是单一频率的，而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正弦波成分，而且心电信号含有丰富的高次谐波。的高次谐波。 放大器对不同频率的信号的放大能力放大器对不同频率的信号的放大能力并不是完

52、全一样的。并不是完全一样的。 要求：要求：频率响应越宽越好。一般心电频率响应越宽越好。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。录器是决定频率响应的主要因素。1128、频率响应特性、频率响应特性 截止频率是反映截止频率是反映电路频率特性的特殊频率。电路频率特性的特殊频率。 定义：定义：当信号频率降低或升高使得增益当信号频率降低或升高使得增益a( ) 下降到中频增益下降到中频增益a0的的0.707倍时，对应的频率倍时，对应的频率，分别称为增益的低端截止频率，分别称为增益的低端截止频率 fl 和高端截和高端截止频率止频率 fh 。dbaa

53、aaaaadbffdb322log20|log20|22|log20|log200001138、频率响应特性、频率响应特性 数字数字ecg计量规程：以计量规程：以10hz 正弦波为参考值正弦波为参考值 滤波器关闭时，滤波器关闭时， 在在0.550hz 内随频率变化，幅度的最大允许偏差内随频率变化，幅度的最大允许偏差-10%+5% ； 在在5075hz 内随频率变化，幅度的最大允许偏差内随频率变化，幅度的最大允许偏差-30%+5% ； 符合使用说明书的要求。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。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目前心电图机

54、频响范围能达到0.05150hz。1149、共模抑制比、共模抑制比 cmrr：指心电图机的差模信号（心电：指心电图机的差模信号（心电信号）放大倍数信号）放大倍数ad与共模信号（干扰和与共模信号（干扰和噪声）放大倍数噪声）放大倍数ac之比。之比。 cmrr=ad/ac ecg一般都采用差动式电路。这种电路对于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。共模信号有抑制作用。1159、共模抑制比、共模抑制比 干扰信号以共模信号的方式从放大器两端输干扰信号以共模信号的方式从放大器两端输入入common-mode signalsource+-receiving locationtransmis

55、sionnoise interference1169、共模抑制比、共模抑制比 cmrr一般用分贝一般用分贝db 表示表示 cmrr（db）=20log|ad/ac| 规定要求：各导联规定要求：各导联cmrr89db（28,000倍倍） 目前国际上规定：目前国际上规定：ecg100db（100,000倍倍） 共模抑制比表示抗干扰能力的大小。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。越高，抗干扰能力越强。11710、走纸速度、走纸速度 规定：记录纸上横坐规定：记录纸上横坐标代表时间，纵坐标标代表时间，纵坐标代表波形的幅度；代表波形的幅度； 每大格为每大格为0.5mv/0.2s

56、。 直接影响准确性。直接影响准确性。v=v=x/tx/t：当走纸速度为：当走纸速度为25mm/s25mm/s，灵敏度为，灵敏度为10mm/mv10mm/mv时，则横坐标上时，则横坐标上1mm1mm代表代表0.04s0.04s，纵，纵坐标上坐标上1mm1mm代表代表0.1mv0.1mv。时间时间电电压压11811、绝缘性能、绝缘性能 为了保证医务人员和患者的安全，心电图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，有时也用机壳的源对机壳的电阻来表示，有时也用机壳的漏电流表示。漏电流表示。 一般要求电源对机壳的绝缘

57、电阻一般要求电源对机壳的绝缘电阻20m， 或漏电流应或漏电流应100a。11911、绝缘性能、绝缘性能 浮地技术浮地技术 所谓浮地技术就是指将与病人直接相连的电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走纸部分的地线隔离，以保证病人与大地之间绝缘。间绝缘。120接地的概念接地的概念 设备的信号接地（工作接地），是以设备设备的信号接地（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中的一点或一块金属来作

58、为信号的接地参考点，它为设备中的所有信号提供了一个考点，它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。公共参考电位。 设备接地（保护接地），在工程实践中，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。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。两者概念不同，目的也不同。121浮地技术浮地技术 浮地，即该电路的地与大地无导体连接。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。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，而使该电缺点：该电路易

59、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路的地电位变动和增加了对模拟电路的感应干扰。扰。122ecg的浮地技术的浮地技术 ecg采用浮地技术主要是出于安全的考虑采用浮地技术主要是出于安全的考虑 实现方法：实现方法： 一般采用光电耦合电路进行信号传递；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）的隔离。（电磁耦合）123心电图机安全性能心电图机安全性能 根据根据gb 9706.1-2007医用电气设备医用电气设备 第一第一部分部分 安全通用要求安全通用要求和和gb 10793-200

60、0医用电气设备医用电气设备 第二部分第二部分 心电图机安全专用心电图机安全专用要求要求规定心电图机应用部分分为：规定心电图机应用部分分为： b型：应用部分没有隔离。型：应用部分没有隔离。 bf型型: 应用部分浮地隔离应用部分浮地隔离,可用于体外和体内可用于体外和体内,但不能直接用于心脏。但不能直接用于心脏。 cf型型: 应用浮地隔离应用浮地隔离,对电击有高度防护对电击有高度防护,可直可直接用于心脏。接用于心脏。124心电图机安全性能心电图机安全性能 设备保护接地电阻设备保护接地电阻0.2。125心电图介绍：心电图介绍：ecg-6511 ecg6511型心电图机：型心电图机： 生产商：日本光电公司、上海光电公司生产商