问小白 wenxiaobai
资讯
历史
科技
环境与自然
成长
游戏
财经
文学与艺术
美食
健康
家居
文化
情感
汽车
三农
军事
旅行
运动
教育
生活
星座命理

心电图机原理及电路超详细讲解

创作时间:
作者:
@小白创作中心

心电图机原理及电路超详细讲解

引用
CSDN
1.
https://blog.csdn.net/fcxgfdjy/article/details/130997905

心电图机是医疗领域中用于记录心脏电活动的重要设备。本文将详细介绍心电图机的工作原理、主要器件、导联方式以及电路结构,帮助读者深入了解这一医疗设备的核心技术。

心电图

心脏在机械性收缩之前,首先产生电激动。心肌激动所产生的微小电流可经过身体组织传导到体表,使体表的不同部位产生不同的电位。在体表放置两个电极,分别用导线连接到心电图机的两端,就会按心脏激动的时间顺序,将体表两点间的电位差记录下来,形成一条连续的曲线,就是心电波形,简称心电图。

  • P波:由心房的激动所产生,前一半主要由右心房所产生,后一半主要由左心房所产生。正常P波的宽度不超过0.11s,最高幅度不超过2.5mm。
  • QRS波群:反映左、右心室的电激动过程,称QRS波群的宽度为QRS时限,代表全部心室肌激动过程所需要的时间,正常人最高不超过0.10s。
  • T波:代表心室激动后复原时所产生的电位影响。在R波为主的心电图上,T波不应低于R波的1/10。
  • U波:位于T波之后0.02-0.04S出现宽而低的波,波幅多在0.05mV以下,波宽约0.20S。

主要器件

  • 电极:是从人体取得心电信号的敏感元件
  • 导联(lead):临床上为了统一和便于比较所获得的心电图波形,对描记的心电图的电极位置和引线与放大器的联接方式有严格的统一规定,人们将这种电极组和其联接到放大器的方式称为心电图导联或导联。

国际标准十二导联:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF、V1~V6

  • Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 标准导联
  • aVR、aVL、aVF 加压单极肢体导联
  • V1~V6 单极导联

导联

标准导联的三种假设:

  1. 人体的左肩、右肩及臀部三点与心脏的距离相等,构成等边三角形的三个顶点,肢体上任何一点的电位等于该肢体与体腔连处的电位
  2. 等边三角形的中心为心脏,并与三角形在同一平面上
  3. 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

标准导联时右下肢(RL)始终接ACM输出端,间接接地。(右腿驱动电路)

标准导联特点:能广泛地反映出心脏的大概情况,但只能说明两肢间的电位差,不能记录到单个电极处的电位变化

单极导联和双极导联

  • 双极导联:用来测量两点间电位差的导联。
  • 单极导联:探测心脏某一局部区域电位变化时,用一个电极安放在靠近心脏的胸壁上(叫作探查电极),另一个电极放置在远离心脏的肢体上(称为参考电极),探查电极所在部位电位的变化即为心脏局部电位的变化。使参考电极在测量中始终保持为零电位,称这种导联为单极肢体导联,简称为单极导联。

威尔逊中心端

首先由威尔逊(Wilson)提出在三个肢体上各串联一只5kΩ的电阻(可在5~300kΩ之间选,称为平衡电阻),使三个肢端与心脏间的电阻数值互相接近,因而把它们连接起来获得一个接近零值的电极电位端,称它为Wilson中心电端。

则将放大器的负输入端接到中心端,正输入端分别接到左上肢LA、右上肢RA、左下肢LL,便构成单极肢体导联的三种方式:

加压导联

在单极导联基础上,当记录某一肢体单极导联心电波形时,将该肢体与中心电端之间所接的平衡电阻断开,改进成增加电压幅度的导联形式,称为单极皮肤加压导联,简称加压导联。

优点:加压导联所获得的心电波形形状不变,而波形幅度增加50%


胸导联

将威尔逊中心电端与放大器负极相连
测量电极安放在胸前预订的六个位置

心电图机的结构

(虚线框部分是浮置电源部分,隔离包含生理信号隔离、控制信号隔离、电源隔离三重隔离,才能构成完整的隔离系统,不能只做生理信号的隔离;电源隔离通过DC-DC变换器实现)

心电图机基本结构:输入部分、放大部分、记录部分、走纸部分、控制部分、电源部分

  • 输入部分包括电极、导联线、过压保护及高频滤波器、导联选择器
  • 导联作用:将电极上的心电信号送到放大器的输入端
  • 输入保护及高频滤波器:既要保护病人安全,又要避免因病人进行除颤治疗或施行高频电刀手术而损坏同时使用的心电图机。
    低压和高压保护,高频滤波
  • 导联选择器的功能:将同时接触人体各部位的电极的导联线,按需要换成某种导联方式
  • 缓冲放大器:提高电路的输入阻抗,减少心电信号衰减和匹配失真
  • 放大部分的作用是将幅度为μV级、频率为0.05~100赫兹的心电信号放大到可以观察和记录的水平
  • 前置放大器:低噪声、高输入阻抗、高抗干扰能力、低零点漂移、线性工作范围(放大差模、抑制共模)
  • 起搏脉冲抑制电路:对于安装起搏器的病人,其起搏器的输出脉冲幅度较高,有可能会阻塞后级放大器,该电路可以使脉冲被二极管和电容滤掉
  • 1mV标准信号发生器:产生标准幅值为1mV的电压信号,作为衡量心电图波形幅值的标准
  • 时间常数电路:将直流极化电压滤除,校正静态工作点
  • 中间放大器:中间放大器在R C耦合电路之后,称为直流放大器。它不受极化电压的影响,增益可以较大,一般由多级直流电压放大器组成。
  • 功率放大器:功率放大器的作用是将中间放大器送来的心电信号电压进行功率放大,以便有足够的电流去推动记录器工作(只适用于模拟式心电机)
  • 记录部分包括记录器、热描记器(简称热笔)及热笔温控电路。
  • 走纸传动机构带动记录纸并使它沿着一个方向做匀速运动的机构称为走纸传动装置,它包括电机与减速装置及齿轮传动机构。
  • 电源部分电源采用220V/110v交流市电经整流、滤波及稳压构成的稳定直流电源供电

电路框图介绍

前置心电放大电路
(虚线框:这是隔离电路的分界,在隔离电路分析中知道,完整隔离包括信号隔离(脉宽调制)、控制信号隔离(光电耦合)和电源隔离)

后级放大电路

输入部分

过压保护电路

A 101 A_{101}A101 ~A 109 A_{109}A109 组成高压保护电路,一端接地,高于保护电压的高压

本文原文来自CSDN博客

© 2023 北京元石科技有限公司 ◎ 京公网安备 11010802042949号