心音与血流生理参数测量及仪器

1、生物医学测量与仪器生物医学测量与仪器第七讲：生理参数测量及仪器（第七讲：生理参数测量及仪器（2）生物声测量生物声测量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耳声等耳声等心音测量及仪器心音测量及仪器n心音的产生原理：心音的产生原理：心音是由心脏瓣膜关闭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，在每一心动周期内可以听到两个心音。n心杂音：心杂音：由心脏和邻近大血管内血液湍流和涡流所引起的振动音n心音、心杂音频率：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，血液射向主动脉，血液相继摆动关闭了房室瓣n主动脉

2、根和心室间的血液摆动及血液在主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不同时关闭而产生n处在心电图的QRS综合波期间n第二心音第二心音n心室舒张（舒张期）的开始n主动脉瓣和肺动脉瓣突然关闭，瓣叶振动所致n与心电图中的T波结束同时发生 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n心室快速充盈引起室壁振动所致n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n与心房收缩有关n常为病理性心音测量仪器心音测量仪器n心音图心音图(phonocardiogram)机机n心音传感器心音传感器n空气传导式空气传导式：虽然简单易行

3、，但其灵敏度低，且易受周围噪声的干扰n接触传导式：接触传导式：敏感元件组成n加速度式：加速度式：抗干扰能力强，尺寸小，应用较广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，心音便通过胸壁与膜片间的空气传导引起膜片的振动，从而便通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比的电动势。 直接传导式心音

4、传感器直接传导式心音传感器n 直接传导式心音传感器，通常又将其分为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。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连接。顶盖晶体的一个面相连接。顶盖与质量块之间通过一弹簧加与质量块之间通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，可进行调节，从而使负载，可进行调节，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。这种传感器的重线性部分。这种传感器的重量可做得小于量可做得小于30g，除可用，除可

5、用来记录心音信号外，还可用来记录心音信号外，还可用来测量震颤。来测量震颤。 用于心音检测的心音传感器压电效应与压电材料压电效应与压电材料n某些晶体和陶瓷延一定方向产生机械变某些晶体和陶瓷延一定方向产生机械变形时，能产生电压；相反地，加上电压形时，能产生电压；相反地，加上电压也能产生机械变形，这种现象称为也能产生机械变形，这种现象称为压电效应。前者称为正压电效应，后者称为。前者称为正压电效应，后者称为逆压电效应。具有压电效应的材料称为逆压电效应。具有压电效应的材料称为压电材料。n压电材料有压电晶体和压电陶瓷。压电材料有压电晶体和压电陶瓷。导管端部心音传感器导管端部心音传感器n当需要测量体内的音响

6、，例如要测量心当需要测量体内的音响，例如要测量心杂音发生的位置，则可将心音传感器配杂音发生的位置，则可将心音传感器配置在心导管的端部，插到待测的部位进置在心导管的端部，插到待测的部位进行测量。行测量。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

7、片被拉伸，一边陶瓷片被压缩。压电陶瓷片沿着厚度方向极化，从而感应出被压缩。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，要求心音图有较大的动态范围n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，要有较高的高频增益n需把心音分为几个带域来记录n心音的频率范围一般都在20200Hz以内，有些杂音频率的低端可达45Hz，高端可大于1000Hz。耳声发射测量耳声发射测量n耳声发射耳声发射(otoacoustic emission，OAE) 对外围听觉系统进行无损且快速检测的手段n自发(SOAE)n诱发(EOAE)n瞬态诱发耳声发射

8、（TEOAE）n变调失真耳声发射（DPOAE）n刺激频率耳声发射（SFOAE)n硬件：硬件：发生器1、2，微音器、数字信号处理器血流测量及仪器血流测量及仪器n血流量大小决定于心脏输出量的大小，血流量大小决定于心脏输出量的大小，同时也决定于血管对血液流动的阻力。同时也决定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、研究人体在运动、高温、失重、超重等研究人体在运动、高温、失重、超重等环境下有着实际的意义环境下有着实际的意义n测量方法：测量方法：电磁法、超声多普勒法、激光多普勒法

9、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n悬浮于血浆的血细胞n血流测量血流测量n脉动流n层流和湍流（Re1500）n血液流动中的生理参数血液流动中的生理参数n血流量：血流量：单位时间流过血管某一截面的血量n每分输出量和每每分输出量和每搏搏输出量：输出量： 心输出量=心率搏输出量n心（脏）指数心（脏）指数: 每平方米表面积计算的心输出量 成年人心指数约为3.03.5L/(minm2 )n射血分数：射血分数：搏出量占心室舒张末期容积的百分比 健康成年人的射血分数 55%65%n电磁血流量计电磁血流量计n原理：原理：血液是导体，利用血液切割磁力线所产生的电位差来测量血流量n在垂直于血管轴方向上加一磁场B，在与B垂直的两侧安装电极。因血液是碱性导电体并以均速运动，在恒定的磁场中切割磁力线感应出电动势，然后根据传感器输出的电压值和血管横截面积而得出血流量。n优点：优点：响应时间较其他方法短n缺点：缺点：有创，应用范围受到限制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 基于血液中的血细胞等运动微粒会使超声波产生反射发生频率改变的特性。通过公式可以根据频