心音与血流生理参数测量及仪器
第4章生理参数测量及仪器
三、柯氏音测量法
• 柯氏音法是用一个13×23cm的气袖缠于上臂中 部，输出管连于水银压力计，气袖下方肱动脉 搏动处放置听诊器。用橡皮球向气袖打气，当 袖内压大于收缩压（PS，即所谓“高压”）时， 动脉被压闭。然后以2～3mmHg/秒的速率放气， 并监听柯氏音。柯氏音是血流通过被压闭又逐 渐开启的动脉血管时产生的断续声音。柯氏音 分为五相，第一相对应着袖内压刚刚低于收缩 压，血管内开始出现断续的血流时产生的，因 此此时水银压力计的指示的就是收缩压；第五 相对应着袖内压刚刚低地舒张压（PD，即所谓 “低压”），血流在血管内开始连续通过，柯 氏音由减弱变为消失，此时水银压力计的指示 就是舒张压。
1. 热稀释法测流量
• 稀释法是一种测量流量的方法。在医学上可用于测 量血流量，其基本思想是在血流的上游加进某种指 示剂使之与血流量混合均匀，然后在下游取样测量 血液中的指示剂含量，据此来计算血流量。用稀释 法测血流量，优点是不必切开或暴露血管，可以在 静脉注射时进行测量，但是它只能测一定时间内的 平均血流量。
• 无创动态血压监测使用一种动态血压监测仪。 受试者佩带这种仪器后可以离开医院自由活 动，回到日常生活环境中。仪器按医生事先 设定的规则自动测量出血压，并将结果保存 在该仪器中。24小时或更长时间后，再把结 果显示出来或打印出来。这样可以提供正常 生活中受检者24小时血压数据，一般由几十 个或上百个数据组成，用以观察受检者一日 之内的血压变化。这种装置通常被称为“血 压HOLTER”。
• 柯式音是临床应用最广泛的无创伤 性检测手段，其原理是利用充气袖 带压迫动脉血管，随着袖带压力的 下降，动脉血管是完全阻闭－渐开 －全开的变化过程，通过辨别动脉 血流声音及相应的压力点来确定收 缩压和舒张压。缺点是依赖人的听 觉，视觉以及协调程度，有一定主 观性并难以标准化，且电子仪器完 全模拟人的行为比较困难。
心动周期相关的概念解释
心动周期相关的概念解释心动周期是指心脏从一次收缩开始到下一次收缩开始所经历的过程，包括心房和心室的收缩和舒张，以及心内压力、容积、血流和瓣膜活动的变化。
心动周期反映了心脏的泵血功能和血液循环的状态。
本文将介绍心动周期的各个时相，以及相关的生理学名词的含义和特点。
1. 心动周期的时相根据心室的舒缩活动，可以将心动周期分为以下八个时相：等容收缩期：心室开始收缩，房室瓣关闭，半月瓣未开放，心室容积不变，内压急剧升高。
快速射血期：心室内压超过主动脉压和肺动脉压，半月瓣开放，血液快速射入大血管，心室容积减少。
减慢射血期：心室收缩力量和内压开始减小，射血速度减慢，心室容积继续减少。
舒张前期：心室开始舒张，射血停止，半月瓣关闭，房室瓣仍关闭，心室容积不变，内压急速下降。
等容舒张期：房室瓣仍关闭，心室内压继续下降，而心室容积基本保持不变。
快速充盈期：房室瓣开放后，由于房-室间压差大，血液迅速从心房流入心室，心室容积迅速增加。
减慢充盈期：由于静脉回流速度减慢，房-室间压差减小，血液进入心室的速度也减慢，心室容积继续增加。
心房收缩期：在心室舒张期末，心房开始收缩，将残留的血液射入心室，使心室充盈度进一步提高。
2. 心动周期相关的生理学名词在介绍心动周期的时相时，涉及到了一些生理学名词。
下面对这些名词进行解释：名词解释心率心脏每分钟搏动的次数搏出量一侧心室在一次收缩中射出的血液量射血分数搏出量占舒张末期容积的百分比心输出量一侧心室每分钟射出的血液量心指数以单位体表面积计算的心输出量心室压心室内的压力，与心室的收缩和舒张有关主动脉压主动脉内的压力，与心室射血和动脉弹性有关肺动脉压肺动脉内的压力，与右心室射血和肺循环阻力有关收缩压心室收缩时，主动脉内的最高压力舒张压心室舒张时，主动脉内的最低压力脉搏压收缩压和舒张压的差值平均动脉压一个心动周期中每一瞬间动脉血压的平均值中央静脉压右心房和胸腔内大静脉的血压微循环指微动脉和微静脉之间的血液循环，其根本功能是血液与组织之间的物质交换有效滤过压促进液体滤过的力量和促进液体重吸收的力量之差工作细胞普通的心肌细胞（心房肌和心室肌），具有稳定的静息电位，主要执行收缩功能自律细胞特殊心肌细胞（窦房结细胞和蒲肯野细胞），组成心内特殊传导系统，这类细胞大多没有稳定的静息电位，并可自动产生节律性兴奋快反应细胞根据心肌细胞动作电位去极化速度快，主要包括心房肌细胞、心室肌细胞和蒲肯野细胞等慢反应细胞根据心肌细胞动作电位去极化速度慢，主要包括窦房结细胞和房室结细胞等名词解释期间收缩在心室肌的有效不应期后，下一次窦房结兴奋到达前，心室受到一次外来刺激，则可提前产生一次收缩代偿性间歇在一次期间收缩之后，伴有一次比较大的心室舒张期血流量单位时间内流过血管某一截面的血量循环系统平均充盈压指心跳停止、血流暂停时，循环系统各段血管的压力很快取得平衡，此时循环系统各处所测压力相同，这一压力数值即为循环系统平均充盈压3. 心动周期相关的生理学现象在介绍了心动周期相关的生理学名词后，下面介绍一些与心动周期相关的生理学现象：心电图：反映了心肌细胞在不同时相中的电活动。
生理学实验 第六章 血液循环
【实验器材和药物】BL-410生物机能实验系统，张力换能器，刺激电极；蛙板、蛙类手术器械、刺蛙针、蛙心夹；铁支柱、双凹活动夹、线、小烧杯、滴管、胶泥；任氏液。
【实验其仰卧在蛙板上，约在肩带下方1～2厘米处用镊子夹起腹部皮肤，用粗剪刀将皮肤剪出一块呈顶端向下的等边三角形。用镊子夹住胸骨下端，剪去同样大小的一块肌肉组织（连同胸骨、上喙骨、喙状骨、前喙骨和锁骨在内），暴露心脏。在心舒期用蛙心夹夹住心尖约1毫米。
【注意事项】
1．剪胸骨和胸壁时，伸入胸腔的剪刀要紧贴胸壁，以免损伤心脏和血管。
2．提起和剪开心包膜时要细心，避免损伤心脏。
3．在改变心脏某局部温度操作中，所接触的局部位置要准确，可暂不滴任氏液，尽量减少该局部温度过快波及其他部位而影响结果。
4．如果斯氏第一结扎后房室迟迟不能恢复跳动，可做斯氏第二结扎加速其恢复。而每次结扎不宜扎得过紧过死，以能刚阻断兴奋传导为合适。
心肌的自律性------------------6.2：蛙心起搏点
心肌的兴奋性------------------6.3：期前收缩和代偿间歇
心血管反射---------------------6.4：减压神经的传入放电
心电图---------------------------6.5：容积导体在心电图描记中的作用
第六章血液循环
血液循环系统由心脏和血管构成。
心脏具有泵血功能，泵血过程中产生心音。心音是由于心脏瓣膜关闭及血液撞击心室壁引起的振动所产生的声音，可在胸壁的一定部位用听诊器听取。心肌组织具有兴奋性、自律性、传导性和收缩性。心肌细胞发生一次扩布兴奋后，其兴奋性会发生一系列周期性的变化。心脏的兴奋性的变化分为以下几个时期：绝对不应期、有效不应期、相对不应期和超常期。哺乳动物心脏的特殊传导系统具有自动节律性，但各部分的自律性高低不同。正常情况下，窦房结的自律性最高，它自动产生的兴奋向外扩布，依次激动心房肌、房室交界、房室束、心室内传导组织和心室肌，引起整个心脏兴奋和收缩。当机体处于不同的生理状态或机体内、外环境发生变化时，可引起各种心血管反射，使心输出量和各器官的血管收缩状况发生相应的改变，动脉血压也可发生变化。心电图是按一定的方法在体表记录的反映心脏活动的电位变化曲线。
实验三人体心音听诊
实验三人体心音听诊实验三人体心音听诊[实验目的及依据]人体心音听诊是指将听诊器放在心前区胸壁的一定部位听到的声音。
根据心音发生在心动周期的特定时期，其音调和持续时间的特点规律，对于临床诊断心脏疾病有一定意义。
本实验的目的在于初步掌握心音听诊的方法、正常心音的特点及产生机理，结合触诊颈动脉搏动区分第一心音和第二心音。
在一个心动周期中，由于心肌的舒缩、瓣膜的启闭及血液通过时撞击心室壁大动脉的作用以及形成的涡流等因素引起的机械振动，产生了心音。
正常心脏共有四个心音，即第一心音、第二心音、第三心音和第四心音。
但在大多数情况下只能听到第一和第二心音。
在某些健康儿童和青年人有时可听到第三心音。
第一心音发生在心缩期，标志着心室收缩的开始，在心尖搏动区(左第五肋间隙锁骨中线)听得最清楚。
其特点是音调较低，持续时间较长，心肌收缩力越强，第一心音也越响。
第二心音发生在心舒期，标志着心脏舒张的开始，它在成分上分主动脉音和肺动脉音，分别在主动脉瓣区和肺动脉瓣区听到最清楚。
它的产生是由于主动脉瓣和肺动脉瓣的迅速关闭，血流冲击主动脉和肺动脉壁根部以及心室内壁振动引起的。
其特点为音调较高。
持续时间较短，其强弱反映了主动脉和肺动脉压的高低。
第三心音发生在快速充盈期末，是一种低频振幅的心音，它的形成可能是由于心室快速充盈末，血流充盈减慢，血流速度的改变形成了一种力量使心室壁和瓣膜发生振动而产生的。
图3-1 心音听诊部位[实验对象和用品]实验对象人实验用品听诊器[实验步骤和观察项目](1)确定正常心音的听诊部位嘱受试者解开上衣，暴露心前区胸壁，端坐于检查者的对面，然后观察并用手触诊受试者心尖搏动的大体位置，认清正常心音听诊的各部位(图3-1)。
(2)使听诊器的耳器方向与被检者外耳道的方向一致。
(3)尽量避免听诊器胸件或胶管与其它物体摩擦;必要时可嘱受试者暂停呼吸，以便听诊。
[实验结果][实验结果分析][实验结论][思考题](1)第一心音和第二心音产生的机理是什么,(2)结合本次实验讨论一下您是如何区别第一心音和第二心音及各听诊区第一心音和第二心音的特点。
医学第三篇生物医学测量与仪器
电位测定（0.5~5μm)
心电的产生与心电图
• 心脏的搏动是与心肌细胞的兴奋相 关的，心肌在兴奋过程中产生微弱 的电流，该电流经人体组织向各部 分传导。
• 由于身体各部分的组织不同，各部 分与心脏间的距离不同，因此在人 体体表格部位表现出不同的电位。
• 按测量条件分：无创测量与有创测 量
• 无创测量---探测部分不侵入生物体 组织，不造成机体创伤。如临床生 理检查、医学成像等。
• 可连续重复测量，安全性好。
• 该测量多为间接测量，信息量损失 较多，易失真等。要求提高测量的 准确性和稳定性。
• 有创测量---侵入式测量，探测器侵 入体内造成机体不同程度的创伤。 如术中或术后的危重病人监护、大 血管内流态指标测量（导管）等。
• 细胞膜对K+、Na + 、CI -等不同离子具有 选择性的通透性。
• 在静息状态下，膜对K高通透性，K +外 流，同时负离子也随之外流，但膜本身 带有阴性电荷，阻碍阴离子外渗。
• 最后，内外阳阴离子相互吸引达到 平衡。导致膜内外产生压差，即静 息电位。这种状态称为极化状态。
• 一般心室肌细胞-80~-90mV；浦肯 纤维-90~-100mV；窦房结细胞40~-70mV
• 生物医学测量的安全要求
• 生物医学测量对像是人体，并且大 多为弱势群体，安全问题放第一位， 避免伤害。如电安全性、机械安全 性和化学安全性等。
• 电安全性---人体是一种特殊的电导 体，人体通过电阻耦合或电容耦合 而成为电路一部分时，就会有电流 通过。
• 人体导电将产生生物热效应、生物 刺激效应和生物化学效应。
• 避免措施：隔离、外环境保持相对 稳定、生物体处于安静、无拘束环 境中。
第四章 监护仪器
（五）模拟和数字工作方式
六、医学仪器的测量方法分类
各种检测人体 参数的方法
（一）按测量对象分：
1．离体测量 离体测量指对离体的血、尿、活体组织或病理标本 之类生物样品所进行的测量。其特点是在测量过程中要保持生物标 本的活性，即保持生物标本具有在体内时的活性特征。离体测量主 要用于病理检查和生化分析中，其测量条件比较稳定和易于控制， 准确性高，但一般不适于生物体各种活动功能的测量和连续动态观 察。 2．在体测量 在体测量指在生物体活体上对组织结构和功能状态 所进行的测量。在体测量的特点是在测量过程中保持被测生物体的 自然生理状态，能实时反映生物体各种被测参数，特别是能反应生 物信息随时间和空间的动态变化，因而广泛用于生理检查、病人监 护以及在治疗和康复医学中用于实时控制。
（二）生物医学测量的特点
1．生物医学测量基本属于弱信号测量 一方面，反映生物体生理和生化变化的信号或参量 大多是微弱的。 另一方面，为了减少对生物体正常活动的干扰或防 止对生物体的伤害，测量中总是尽可能地减少对被 测量的取样数量，因而造成被测信号比较微弱。 所以，生物医学测量属于弱信号测量范畴，具有弱 信号测量的共同特点，即要求测量系统的灵敏度高、 分辨力强、抑制噪声和抗干扰能力好。这一特点在 生物电、生物磁信号的测量中尤为突出。
(三)生物信息的记录与显示系统
记录与显示部分是将各种测量结果最终以一定形式显示给需 要者，并按其需要记录下来，供存储、分析。记录与显示方 式有多种多样，记录与显示设备按其工作原理不同，可以分 为： 它主要用来记录各种生理参数随时间变化的模拟量，可分为 描笔偏转式和自动平衡式两种类型。 ①描笔偏转式记录器结构简单、成本低，在心电图机、脑电 图机及心音图机中得到广泛使用。 ②自动平衡式记录器结构复杂，频响范围窄。其优点是记录 幅度大、精度高，可与计算机连接。一般用于记录体温、血 压、脉搏等监护仪器上。
心音检测仪器
Basic knowledge of heart sounds
• Heart sounds is during the cardiac cycle, the myocardial systolic and diastolic, valve opening and closing, mechanical vibration caused by the impact of blood flow in left ventricular wall and large artery and other factors, by the surrounding tissue to the chest wall, the ear close to the chest wall or will stethoscopic put in certain parts of the chest wall, to hear the voice of. It is usually easy to hear the first and second heart sound, sometimes heard third or fourth heart sound in some cases. • 心音是在心动周期中，由于心肌收缩和舒张，瓣膜启闭， 血流冲击心室壁和大动脉等因素引起的机械振动，通过周 围组织传到胸壁，将耳紧贴胸壁或将听诊器放在胸壁一定 部位，听到的声音。通常很容易听到第一和第二心音，有 时在某些情况下听到第三或第四心音。
2014-12-9
普 通 听 诊 器
电子 听诊 器
心 音 检 测 仪
Theart sound Electronic detection stethoscope instrument
智 能 心 音 检 测 仪 Intelligent heart sound detection instrument
心电监护仪器的使用
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常规心电图的波形和测量示意图
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*正常窦性心律示例*
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什么是心律失常
正常心脏激动起源于窦房结, 先后经结间束、房室结、希氏束、左和右束支及浦肯野纤维至心室。该种心律称为窦性心律。 当心脏激动起源、 传导发生异常时称为心律失常。
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监护仪表面的保养
监护仪表面清洗或消毒之前, 首先必须断开电源线, 应用浸湿的不含麻的布块, 以戊二醛或稀释后的中性肥皂液擦洗, 之后再用干燥的布块擦除所有的清洗剂。 不得将水或任何清洗溶液倾倒或倾洒到设备上, 也不得让液体流入开关后面, 接口内及设备上的任何通气口内。
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电源线和导联线的保养
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做好沟通, 取得配合
使用前做好患者及家属的沟通工作, 讲解其重要性和必要性, 由于患者对自身疾病、应用的监护设施缺乏正确认识, 产生恐惧, 从而引起情绪紧张不安、焦虑, 加重病情。应消除恐惧心理。 应适当调节报警音音量, 及时消除报警音, 以防因报警音音量过高, 持续时间过长所产生的噪音, 使患者产生烦躁心理。从而保证使用中避免牵拉、脱落甚至有自行关机的现象。 避免病房拥挤, 减少医护人员和家属的走动, 减少监护仪显示屏上闪亮的指示灯的视觉干扰。
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血氧饱和度测定
血氧饱和度指血红蛋白被氧饱和的百分比, 即血红蛋白的氧含量与氧结合量之比的百分数.血氧饱和度间接反映血液氧分压的大小, 它是呼吸循环的缺氧的重要生理参数。 血氧正常值是95%-98%.
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血氧饱和度观察
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监护仪常见故障分析
心电波形杂乱 心电基线漂移 SPO2无数值 SPo2数值偏低、不准确 NIBP测量值不准确
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导管端部心音传感器
• 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，以金 属片为中心面，一边陶瓷片被拉伸，一边陶瓷片被压缩。 压电陶瓷片沿着厚度方向极化，从而感应出心音信号。
• 设计要求
– 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 – 心音较微弱，要求内部噪声要小 – 心音高频振幅小，低频振幅打，要有较高的高频增益 – 需把心音分为几个带域来记录
• 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。 • 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、研究人体在运动、高温、失重、超重等环境下有着实际的意义 • 测量方法：电磁法、超声多普勒法、激光多普勒法和阻抗法等
• 血液组成 – 晶体物质溶液（多种电解质、小分子有机化合物及一些气体） – 溶解于晶体物质溶液中的血浆蛋白 – 悬浮于血浆的血细胞
• 血流测量 – 脉动流 – 层流和湍流（Re>1500）
• 血液流动中的生理参数 – 血流量：单位时间流过血管某一截面的血量 – 每分输出量和每搏输出量： 心输出量=心率×搏输出量 – 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 3.0~3.5L/(min·m2 ) – 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%
• 激光多普勒血流仪 • 阻抗式血流图仪 • 压差式呼吸流量计 • 电阻抗式呼吸监测仪 • 肺顺应性的测量 • 血液黏度计、血液流变仪
作业
感ห้องสมุดไป่ตู้下 载
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 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 圈中就感应出与线圈运动速度成正比的电动势。
直接传导式心音传感器
• 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。
• 电磁血流量计
– 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
– 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。
E 2a B /100
电位差 血管半 磁感应 径 强度
• 优点：响应时间较其他方法短 • 缺点：有创，应用范围受到限制
血液平 均流速
• 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 频率改变得到的差频即 可求出血流速度。目前 此超声血流计已成为临 床上广为使用的常规无 创检测法。
生物医学测量与仪器
第七讲：生理参数测量及仪器（2）
• 心音 • 肌音 • 语音 • 关节音 • 肺音 • 肠鸣音 • 耳声等
生物声测量
心音测量及仪器
• 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。
• 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 • 心音、心杂音频率：0.1~2000Hz
压电型心音传感器
• 直接传导式压电型传感器主 要是一个振动质量块与压电 晶体的一个面相连接。顶盖 与质量块之间通过一弹簧加 以预应力，这种对系统的预 负载，可进行调节，从而使 压电元件运用在特性曲线的 线性部分。这种传感器的重 量可做得小于30g，除可用 来记录心音信号外，还可用 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
• 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 称为逆压电效应。具有压电效应的材料称为压电材料。
• 压电材料有压电晶体和压电陶瓷。
导管端部心音传感器
• 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 配置在心导管的端部，插到待测的部位进行测量。
• 第四心音
– 舒张晚期，第一心音前 – 与心房收缩有关 – 常为病理性
心音测量仪器
• 心音图(phonocardiogram)机
– 心音传感器 • 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 干扰 • 接触传导式：敏感元件组成 • 加速度式：抗干扰能力强，尺寸小，应用较广
– 放大滤波器 – 记录器
• 心电、心音关系
• 第一心音 – 心室收缩，血液射向主动脉，血液相继摆动关闭了房室瓣
– 主动脉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
– 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 – 处在心电图的QRS综合波期间
• 第二心音
– 心室舒张（舒张期）的开始
– 主动脉瓣和肺动脉瓣突然关闭，瓣叶振 动所致
– 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 第二心音
音调
较低
较高
强度
较响
较低
性质
较钝
较清脆
时间
较长（0.1s） 较短（0.08s）
与心尖搏动关系 同时出现
之后出现
听诊部位
心尖部
心底部
• 第三心音
– 在舒张早期，第二心音之后 – 心室快速充盈引起室壁振动所致 – 常见于青少年和儿童
• 心音的频率范围一般都在20～200Hz以内，有些杂音频率的低端可达4～5Hz， 高端可大于1000Hz。
耳声发射测量
• 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 – 自发(SOAE) – 诱发(EOAE) • 瞬态诱发耳声发射（TEOAE） • 变调失真耳声发射（DPOAE） • 刺激频率耳声发射（SFOAE)