臨床檢驗分析技術和儀器專家講座

第三章臨床檢驗分析技術及儀器

本章主要內容體液、血液成份分析技術及儀器

人體電生理參數檢測儀器

人體非電生理參數檢測技術及儀器

病人監護儀器(PatientMonitor)臨床檢驗分析技術和儀器第1頁序言醫學儀器定義參考國際標準化組織(ISO)對醫療器械(MedicalDevice)定義，醫學儀器(Medicalinstrument)是指那些單純或者組合應用于人體儀器，包含所需要軟件。其使用目標是：疾病預防、診療、治療、監護或者緩解;損傷或殘疾診療、治療、監護、緩解或者賠償;解剖或生理過程研究、替換或者調整;妊娠控制。

簡單說：醫學儀器是以醫學臨床和醫學研究為目標儀器臨床檢驗分析技術和儀器第2頁序言醫學儀器分類化學分析類儀器（人體各種生物、化學物質檢測）生理類儀器（電生理參數、非電生理參數檢測）醫學成像類儀器（X射線成像、X射線成像計算機斷層成像、超聲成像、磁共振成像等）治療類儀器（電治療、激光治療、微波治療、超聲治療等）臨床檢驗分析技術和儀器第3頁序言醫學儀器發展簡史25前《黃帝內經》中所述“九針”是人類最早創造、精心制作醫療器械。18創造聽診器1850年創造臨床體溫計

因為19世紀末20世紀初科學重大發覺（以量子力學和相對論為代表）和工業文明（以機械制造和電子工程為代表）出現。當代醫學儀器誕生并快速發展。1895年倫琴發覺X射線（19首屆諾貝爾物理獎）19荷蘭生理學家艾薩文研制出第一臺心電圖儀（1924年諾貝爾生理學與醫學獎）1924年法國科學家Berger第一次給出人類癲癇病發作時腦電圖。1972年Housfield與Cormack將計算機與X射線結合，創造計算機斷層掃描儀（1979年諾貝爾生理與醫學獎）1973年Lauterbur與Mansfield研制出磁共振成像儀（諾貝爾生理與醫學獎）臨床檢驗分析技術和儀器第4頁第1講體液、血液成份分析技術及儀器

臨床檢驗分析是研究在生理、病理情況下人體內物理、化學改變一門科學。經過測定血液、體液中一些組分含量和循環、微循環系統理化特征，作為醫生對病人進行診療疾病、觀察病情、設計治療、判斷療效依據。伴隨科學技術發展，尤其是酶學、免疫化學、分子生物學、分析化學、化學儀器、電子技術和計算機技術、傳感器技術快速發展，使臨床化學不論在分析技術和儀器研制方面都有很大進步，多指標分析、高精度數字處理及全自動化，是臨床化學分析儀器及其它檢驗儀器發展方向。

臨床檢驗分析技術和儀器第5頁第1講體液、血液成份分析技術及儀器

一、自動生化分析儀

用途：生化分析儀主要用于檢驗人體血清、血漿、或尿液中各種代謝產物、蛋白、電解質等，比如血糖、血脂、三酸甘油酯、心肌酶譜、尿素氮、淀粉酶等，以作為心臟疾病、腎功效、肝功效檢驗判據。HITACHI7080

全自動生化分析儀臨床檢驗分析技術和儀器第6頁第1講體液、血液成份分析技術及儀器

原理：生化分析儀基本原理是光度法，儀器關鍵部分是光電比色計或分光光度計。光度法基于朗伯一比爾定律。當特定波長光穿過一定厚度一定濃度有色溶劑溶液時，入射光強I0與透射光強I之間關系：

I=I0e-εCd其中ε是溶質對特定波長吸收系數(波長一定時，ε是一個常數)，C是溶液濃度，d是光穿過溶液路徑(即比色杯直徑，為一常數)。上式即為朗伯-比爾定律。若測出I0和I，從上式即可計算出物質濃度C。

幾點說明：

(1)入射光在比色杯表面會產生反射，一部分光亦會被比色杯壁和溶劑吸收，為了消除這些原因，測定時還要同時測定一個內裝有該溶劑標準濃度溶液參考杯。(2)當代儀器都用特定波長光來進行測量，普通使用濾光片濾光或棱鏡分光取得單一波長光。用濾光片儀器稱為濾光光度計或比色計，用棱鏡儀器稱為分光光度計。臨床檢驗分析技術和儀器第7頁第1講體液、血液成份分析技術及儀器

組成：由光源、單色光器(有濾光片、棱鏡、光柵三種類型)、比色杯、光電檢測器、放大器、A/D轉換器和計算機等部分組成。當代自動生化分析儀以分光光度計為關鍵，并將過去手工操作步驟如血清分離、標本輸送、標本分配、加試劑混合、控制反應時間、比色、廢液處理等，都由計算機控制機械化裝置完成。臨床檢驗分析技術和儀器第8頁第1講體液、血液成份分析技術及儀器

分類:從結構上分大致可分為三類：連續流動式、分立式和離心式。1．連續流動式

1957年美國Skeggs博士首先提出了氣泡隔離連續流動分析原理。這是世界上第一個臨床化學分析自動化儀器，從此臨床化學自動化分析儀發展快速。這種儀器利用百分比泵壓縮不一樣內徑彈性塑料管，將標本和試劑按百分比地吸收到管道系統中。在一定條件下，標本和試劑在管道內連續流動，同時在流動過程中完成混合、保溫，并使標本和試劑產生反應、比色等步驟。最終打印測定結果。早期這種儀器為單通道，只用于測定葡萄糖和尿素氮，測試結果以光密度表示。隨即分析項目增加了，測試結果也能以數字打印顯示。1964年又開發生產了連續多道分析儀，每小時可測60個樣本，每個樣本可測六個生化指標，直接顯示濃度結構。1977年增加了內置計算機控制系統，每小時可測150個樣本，每個樣本可測20個指標，使連續流動式分析儀技術到達一個更高水平。

臨床檢驗分析技術和儀器第9頁第1講體液、血液成份分析技術及儀器

2．分立式

分立式儀器實際上是以自動化方式模仿手工操作方式，在一個個比色杯中自動地定量加樣本，加試劑，經加熱而產生化學反應，然后一個個比色杯進行比色測定，再將濃度結果打印統計。所以分立式儀器從結構上都由以下五個部分組成，即樣本定量取樣和加試劑、反應溫度和時間控制、比色以及數據顯示和統計。

3．離心式離心式自動生化分析儀是20世紀70年代以來發展很快，當前已占絕對優勢。它原理是利用離心力使試劑和樣本相混合，并利用離心力使混合物貯存于轉子最外端比色槽中。在離心過程中，試劑和樣本進行反應，并由垂直于該轉子光度計進行檢測。

轉子為該儀器主要部件之一，由透明有機玻璃制成，為圓盤狀，有約30個長條反應槽呈輻射狀排列。轉速平均每分鐘500轉，離心機開啟后，樣本和試劑在幾秒鐘內混合并進入比色槽。光度計同時進行檢測，并在統計器上顯示測定結果。該儀器可用于終點法測定動力法測定，在短時間內可分析約30個樣本。其另一特點為試劑及樣本用量少，故降低了檢測費用。

臨床檢驗分析技術和儀器第10頁第1講體液、血液成份分析技術及儀器二、電解質分析儀

電解質對于保持體液酸堿平衡、維持滲透壓等起著主要作用。電解質分析儀用于測量人體血液中Na+、K+、Cl-、HCO3-、Ca++等離子。當前測量人體血液中電解質普通都用離子選擇性電極或火焰光度計。火焰光度計原理：每一元素都有其特定發射光譜，即其譜波長特異性。以火焰為激發源，對一些金屬元素發射光譜進行光度分析稱為火焰光度法。離子選擇性電極原理：依靠電極與樣本中離子直接接觸，經過建立起電位進行測量。

鈉電極為玻璃電極，由玻璃敏感膜制成。

鉀電極敏感膜由PVC和纈氨酶素混合物制成。

氯電極敏感膜由金屬氯化物材料制成。

重碳酸離子普通以二氧化碳總量來測量，所以也是用二氧化碳氣敏電極測量。國際上測定血樣本中電解質都采取離子選擇性電極分析儀，而采取火焰光度計只是少數。

幾個慣用電極臨床檢驗分析技術和儀器第11頁第1講體液、血液成份分析技術及儀器三、血液學分析儀用途：測定全血中白細胞、紅細胞、血小板、血紅蛋白、平均紅細胞容積、紅細胞壓積等。若儀器測定紅細胞、白細胞、血紅蛋白三種指標，則稱為血細胞計數儀。(過去血紅細胞計數是用顯微鏡以目測法來計數，誤差較大這是一項工作量大工作，在我國一些醫院中尤其是縣級醫院，現在用目測法技術仍占相當大百分比。)血細胞計數技術發展情況50年代庫爾特研制生產了第一代血細胞計數器，這對血液試驗室產生了很大影響，使血細胞計數從繁重目測法勞動中解放出來，庫爾特計數儀所用原理為電導法，又稱電阻法。在含有血細胞懸浮電解質釋放液中，侵入有正電極計數器管(上有一小孔)。電路接通后，兩個電極經過計數器管小孔形成一個電路(另一負電極在待測血細胞電解質釋放液中)。血細胞與釋放液比較，電阻較大。當計數管內抽氣形成負壓后，管外血細胞懸浮液流向管內，每一個血細胞經過小孔時，因為電阻改變，瞬間產生了電壓改變，并產生微弱脈沖信號，此信號再經過放大和觸發計數電路，進行記數。現在極大部分血球計數器都是利用此原理進行設計制造。臨床檢驗分析技術和儀器第12頁第1講體液、血液成份分析技術及儀器

這種儀器計數小孔有時會產生堵塞現象，且有時會有一個以上血細胞同時經過小孔，造成計數上偏差。70年代后期，美國Oetho企業利用光斑產生脈沖以及細胞流經激光束時產生散射來進行計數，這就是激光血液學測定裝置。采取流體動力不聚焦技術，所以不會產生堵塞現象。

血小板計數在臨床上診療一些疾病作用日益主要，現在血小板測定基本上采取離心法較多，利用特定試劑，在離心機上進行分離，紅細胞在離心力作用下沉積，而血小板仍懸浮在試液中，一試液于細胞計數器中進行血小板計數。臨床檢驗分析技術和儀器第13頁第1講體液、血液成份分析技術及儀器四、血氣分析儀

用途：用于測量血液中PH值、二氧化碳分壓(PCO2)和氧分壓(PO2)。若在儀器中再輸入大氣壓，病人體溫及血紅蛋白等數據，可深入計算得到HCO3、二氧化碳總量、鹼過量（BE）等數據。最初血氣分析儀只有一個PH電極，即使如此，在臨床搶救時已發揮了作用。1957年二氧化碳氣敏電極問世，它被馬上用于血氣分析儀。

60年代，配置有PH值、二氧化碳及氧電極血氣分析儀開始生產，只須采集血液樣本，送入儀器后，測量、計算、清洗、標定等都自動進行。

PH值電極是一個對氫離子含有選擇性敏感玻璃膜離子選擇電極。它結構形式大部分為平頭膜PH電極。

二氧化碳電極實質上是一只平頭膜PH電極，它將二氧化碳分壓改變轉化成PH值改變，從而到達測量二氧化碳分壓。它結構是在PH電極敏感膜外部裝一片能滲透二氧化碳薄膜，當血樣本經過此薄膜時，二氧化碳氣體透過薄膜進入電極外緩沖液，從而改變了PH值，也即反應了二氧化碳濃度。

氣敏氧電極為一極譜電極，氧測量基于電解氧原理。被測電流大小正比于分壓高低。臨床檢驗分析技術和儀器第14頁五、尿分析儀

尿分析儀是專用于分析尿液自動生化分析儀。它采取專用試紙帶，利用球面積分式雙波長反射光度計原理。由單片機控制，經過測定試紙帶顏色改變就可求得尿液中各種成份濃度。一次檢測8個常規指標，有：尿PH、蛋白質、葡萄糖、酮體、隱血、膽紅素、尿膽素原、壓硝酸鹽。組成：尿分析儀由光電系統（光源、球面積分析儀、濾光片、光電檢測器）、掃描機構、殘尿吸收機構、試紙帶位置檢測電路以及單片機控制系統組成。

工作原理：光源燈發出白光經過球面積分儀通光筒，照射到浸了尿液試紙帶上。試紙帶把光反射到球面積分儀中，球面積分儀含有對反射光聚焦作用。球面積分儀上有三塊濾光片和三個光電檢測器。分別對應波長為500nm、620nm、720nm單色光，其中720nm是參考波長。掃描機構由步進電機驅動帶動光電系統對試紙帶進行掃描，對標本進行逐一測試。光電轉換信號經電流/電壓轉換器及A/D轉換器后進計算機系統進行數據處理，測試結果由微型打印機打印。顯示器顯示定時間和標本序號，儀器有上電自檢功效。第1講體液、血液成份分析技術及儀器臨床檢驗分析技術和儀器第15頁第1講體液、血液成份分析技術及儀器其它醫用化學類分析儀器質譜測量儀（一個把原子或分子依據它們質量進行分離一個分析儀器，已成為當今蛋白組研究主要伎倆）色譜儀（層析儀，其原理是基于混合物中成份在經過一個裝有氣體或液體圓柱時因為速度不一樣而得以分離）電泳儀（在電場中離子移動造成暴露在電場中離子產生分離分析方法）磁共振波譜儀（在外部磁場作用下，基于對電子或核子吸收電磁射線進行測量與分析技術。假如測量是電子吸收，稱為電子自旋共振；假如測量是核子吸收稱為核磁共振）臨床檢驗分析技術和儀器第16頁第2講

人體電生理參數檢測儀器

生物電現象是細胞實現一些最主要功效關鍵原因，是生命現象表現之一。用微電極能夠統計到細胞靜息電位和動作電位，普通從幾微伏至上百毫伏之間。由細胞電位組成人體主要電生理信號有心電、腦電、肌電、眼震電等。因為它們在一定程度上反應人體生理情況，因而組成了對應測量儀器用于臨床。臨床檢驗分析技術和儀器第17頁第2講人體電生理參數檢測儀器一、心電圖機正常人體內，由竇房結發出一次電興奮，按一定路徑和時程，依次傳向心房和心室，引發整個心臟興奮，使心臟周期性地收縮，推進血液在全身循環。所以，每一個心動周期中，心臟各部分興奮過程中出現電改變方向、路徑、次序和時間都有一定規律。這種生物電改變經過心臟周圍導電組織和體液反應到身體表面上來，使身體各部位在每一心動周期中也都發生有規律電改變。把測量電極放置在人體表面一定部位，統計出來心臟電改變曲線即為臨床常規心電圖ECG(Electrocardiogram)(圖2-4)。臨床檢驗分析技術和儀器第18頁第2講人體電生理參數檢測儀器

將ECG五個主要波定義為P、Q、R、S、T波。心臟發生病變時心電圖會發生異常，所以心電圖用來診療心臟疾病。統計心電圖慣用標準十二導聯法：I、II、Ⅲ、aVR、aVL、aVF、V1-V6。其中I、Ⅱ、Ⅲ叫標準肢體導聯，以右下肢為參考電極．左上肢-右上肢為I導．左下肢-右上肢為Ⅱ導，左下肢-左上肢為Ⅲ導。aVR、aVL、aVF為加壓導聯，Vl-V6為胸部6導聯。心電圖依次測量這12個導聯心電信號并加以描記。

臨床檢驗分析技術和儀器第19頁第2講人體電生理參數檢測儀器

心電圖機關鍵是前置放大器，對心電放大器要求是放大倍數高(約5000倍)，輸入阻抗高(>10MΩ)，共模抑制比CMRR大(80～100dB)．頻率響應足夠寬(0.05Hz～100Hz)，以及良好電氣安全技術，現都采取浮地電源和光電隔離放大器。圖2-5含有導聯自動轉換及光電隔離放大器心電圖機方框圖導聯選擇器前置放大器光電隔離主放大器描記器光電隔離浮地電源主電源微機按鍵液晶顯示1mV定標器臨床檢驗分析技術和儀器第20頁第2講人體電生理參數檢測儀器當代心電圖機裝有微處理器，不但控制導聯自動轉換，還含有分析功效，叫自動分析心電圖機。這種心電圖機能夠自動測量心率、各種幅度、間期。比如R波幅度、ST段電平、QRS波群寬度、瞬時心率、平均心率等幾十個參數，這些參數一同與心電圖由陣列式熱敏打印機打印出來。自動分析心電圖普通采取16位微機，16bitA／D轉換器，用4000或8000次／秒采樣頻率，使分析精度很高。90年代出現心電工作站使用個人電腦，采集12導聯心電數據，可進行心率失常分析，心電向量圖分析以及心室晚電位分析。臨床檢驗分析技術和儀器第21頁第2講人體電生理參數檢測儀器

二、腦電圖機

腦電圖：大腦皮層神經元含有自發生物電活動，所以大腦皮層經常含有連續節律性電位改變，稱為自發腦電活動。臨床上采取雙極或單極統計方法在頭皮上觀察大腦皮層電位改變，統計到腦電波稱為腦電圖EEG（Electroencephalogram）。

腦電圖機：通常有8道或16道，同時測量或描記8道或16道腦電波行，用8筆或16筆墨水筆描記。當代腦電波有64道和128道。其中前置放大器也采取浮地電源和光隔離技術，由微機控制，鍵盤操作。

腦電信號特征：從頭皮描記腦電波強度很小，普通為10～50μv，頻率范圍從0.5～100Hz。國際上對腦電波分類（按波重復節律不一樣）統一為四個階段：α波4-138Hzβ波13-408Hzθ波4-<8Hzδ波0.5-<48Hz

臨床應用：腦電波形頻率特征似乎比幅度特征在臨床上更顯得主要。腦電在時域(Timedomain)中不易得到什么特征參數，而若將它們變換到頻域(Frequencydomain)中就很輕易分出α波、β波、θ波、δ波。這四種波是否出現，出現頻繁程度等均與生理病理狀態相關。臨床慣用來診療癲癇等神經病和腦部腫瘤。

臨床檢驗分析技術和儀器第22頁第2講人體電生理參數檢測儀器

三、誘發電位儀

除了自發腦電波外，用刺激方法能夠引發大腦皮層局部區域電活動，稱為腦誘發電位EP(EvokedPotential)。刺激方式通常有三種：視覺刺激、聽覺刺激和體感刺激，可在與刺激感覺信道相對應頭皮部位測到誘發電位，分別為視覺誘發電位SEP(VisialEvokedPotential)、聽覺誘發電位AEP(AuditoryEvokedPotential)、體感誘發電位SEP(SomaticEvokedPotential).

類型

刺激方法測量部位

臨床價值VEP閃光或視覺圖形刺激頭皮枕葉部多發性腦硬化外周神經傷害神經病SEP電流刺激感知皮層上外周神經纖維和皮層之間脊柱通路疾病AEP聲音（咔嗒聲、暴發聲、白噪聲）腦干上聽覺通路缺欠疾病表2.1三種誘發電位測量部位及臨床價值

臨床檢驗分析技術和儀器第23頁第2講人體電生理參數檢測儀器四、腦電地形圖儀(TopographicBrainMapping)

當代腦電地圖儀將腦電圖儀、誘發電位儀及自發腦電/誘發腦電地形圖集一機，彩色電視監視器上可顯示16道腦電圖，或16道誘發電位，或腦電地形圖。由自發腦電經統計分析繪成地形圖稱為自發腦電地形圖。由誘發腦電各潛伏期作出地形圖稱為誘發腦電地形圖。腦電地形圖對診療腦部疾病(比如癲癇、腫瘤)比波形更直觀。正常腦電地形圖左右兩側對稱，視覺誘發腦電地形圖展現不對稱性，說明被測者腦部有疾病。

臨床檢驗分析技術和儀器第24頁第2講人體電生理參數檢測儀器五、動態腦電統計分析系統(腦電Holter系統)腦電Holter系統能夠把病人在正常生活環境中從事日常活動腦電活動長時間地(最少二十四小時)實時統計，然后回放并進行詳細觀察、分析和處理，從而有利于對異常腦電波發覺與診療，主要用于對癲癇判別和診療。

腦電Holter系統由統計器和計算機回放分析系統兩部分組成。統計器普通做成佩帶式，能夠二十四小時大容量多信道無失真腦電信號存放。計算機回放系統有回放、分析、存放及打印等功效。回放功效包含快速、常速、全覽、選時回放等方式。分析功效有：①各種形式腦電地形圖；②功率譜分析、譜參數提取；③各節律能量直方圖；④壓縮功率譜陣圖；⑤相關分析、時域分析；⑥偽差濾除；⑦癲癇波自動識別及定位；⑧睡眠波分析等。

臨床檢驗分析技術和儀器第25頁第2講人體電生理參數檢測儀器六、眼震電圖儀

當眼球運動時，就能夠統計到眼動波形，眼動波形也是一個生物電信號，分水平眼動波形和垂直眼動波形。當前庭器官在受到某種刺激(比如角加速度刺激，冷熱水溫度刺激)時，就會產生誘發眼震。眼震是一個半節律性改變眼球擺動，由兩個時相——慢相和快相組成。因為眼球角膜和視網膜之間存在著不一樣生物電位，眼球擺動會引發這個電位改變，且這個改變與眼球角度近似呈線性關系，統計下這個電位改變，就是眼震電圖ENG(Electronystagmogram)。測量其慢相速度、快相速度、眼震頻率等各種參數。

在臨床上用于診療眩暈病，也是航海航空人員體檢方法之一。臨床檢驗分析技術和儀器第26頁第2講人體電生理參數檢測儀器

七、肌電圖儀

肌電圖(Electromyogram，EMG)是肌肉產生生理電信號統計。它能夠經過放置在皮膚上表面電極來測量，也能夠用針電極經皮膚插入肌肉來測量。肌電圖幅度與電極放置部位相關，范圍大約為50μV-5mV，帶寬為2-500Hz。

肌電圖儀由電極、前置放大器和主放大器、示波器涉及描記器組成。肌電圖用于診療神經肌肉麻痹等疾病。當代肌電田儀常與誘發電位儀合為一機，由微機控制，成為“五筆描記型”，用電視監視器顯示波形，由熱陣打印機或激光打印機打印波形。用微電極插入單個肌纖維測量動作電位可取得分辨率更高單纖維肌電圖。由神經細胞、神經纖維、神經肌肉節及肌纖維組成綜合體稱為運動單元，用同心針電極能夠測得它動作電位稱為運動單元動作電位(MVAP)。MVAP連續時間約為2ms-10ms．幅度100μV-2mV，頻帶寬度5Hz-10Kz。臨床檢驗分析技術和儀器第27頁第2講人體電生理參數檢測儀器八、胃電圖儀胃電圖(Eleetrogastrogram，EGG)是將電極放置在腹部統計到胃肌電活動信號。胃電圖(包含腸電圖．合稱胃腸電圖)用于腸胃運動功效檢測，如非潰瘍性消化不良。當前正處于研究階段。

胃腸電信號是μV量級．頻率范圍是：胃電正常范圍2.5-3.6次／分，在3.7-9.9次分是異常胃動過速，在1-2.4次／分范圍是異常胃動過緩；結腸電正常范圍1-7次／分，小腸電正常范圍8-12次／分。因為胃腸電信號幅度微弱，頻率范圍靠近直流，含有隨機特征，所以需要高性能放大器(含有高增益、低噪噪聲、低漂移、高穩定和高靈敏)。胃腸電是隨機信號，單個波形是沒有意義，無法用肉眼直接分析，一定要經過計算機機對胃腸電信號進行統計分析處理。傅立葉頻譜分析是現今對胃腸電分析最有效方法。臨床檢驗分析技術和儀器第28頁第3講人體非電生理參數檢測技術及儀器

序言人體非電生理參數主要有動脈血壓、心音、體溫、脈搏、呼吸，血氧飽和度等，這些生理參數在臨床診療上有主要意義。伴隨傳感器技術、電子技術、計算機技術、光電技術及數字信號處理技術發展，一些非電生理參數電子測量儀器相繼出現，比如電子血壓計、電子體溫計、光電心率計等，這些儀器與傳統測量伎倆并駕齊驅，并進入家庭。光電無損檢測技術是非電生理參數測量發展方向，尤其是血壓及血氧飽和度光電無損檢測，是當前研究熱門課題，已經有儀器問世。另外一些生化指標如血糖、黃疸等也采取光電法進行無損測量。

非電生理參數也是病人監護儀中監護主要內容，比如在多參數監護儀中，除了監護心電外，還監護血壓、體溫、呼吸、血氧飽和度等。將測量心電、血壓、心音、脈博等電生理和非電生理參數電路做成模塊，就組成多道生理信號統計儀。臨床檢驗分析技術和儀器第29頁第3講人體非電生理參數檢測技術及儀器一、血壓檢測

血壓檢測分為有創檢測和無創檢測。有創檢測是采取動脈插管接壓力計或壓力傳感器方法，此種方法測量準確，但給病人造成痛苦，只在心血管手術時利用。無創檢測傳統方法是聽診法，又稱柯氏音法，這種方法是俄國醫生Korotkoff于19創造。無創血壓檢測另一個方法叫示波法，此法在放氣過程中不是檢測柯氏音，而是經過壓力傳感器檢測袖內氣體振蕩波。振蕩波起源于血管壁搏動，其包絡線與血壓之間有固定關系，經過將振蕩波放大、濾波后，將包絡線檢出，再用一定判據判斷包絡線與收縮壓、舒張壓時相對應關系。示波法防止了柯氏音法易受環境干擾缺點。當前電子血壓計及血壓監護儀中大都使用示波法。另外光電法也是近年無損檢測血壓方法。

臨床檢驗分析技術和儀器第30頁第3講人體非電生理參數檢測技術及儀器二、心音檢測

心音是因為心臟瓣膜開關、肌腱和肌肉舒縮、血流沖擊及心血管壁振動而產生，是一個復合音。通常，醫生是經過聽診器對心音進行分析，心音為醫生提供診療心血管病主要信息。心音電子檢測方法是經過心音傳感器(一個磁電式空氣傳導傳感器)檢測心音信號，并經過放大器放大及低通濾波后，送慢掃描示波器顯示心音波形，或用描記器描記出心音波形，叫心音圖。心音主要頻譜在40Hz一100Hz之間，異常心音頻譜可達數百Hz。因為受描記器頻響限制，有時心音圖不能反應全部信息，傳統聽診心音沒有得到太大應用。所以伴隨計算機技術飛速發展，，將放大后心音信號經A／D轉換器，用44.1KHz采樣率采樣，經計算機進行數字定量分析，分析心音數字特征(包含時域和頻域)從而找到心音和病理之間聯絡。下列圖是一名高血壓雙聲道數字心音圖。

臨床檢驗分析技術和儀器第31頁第3講人體非電生理參數檢測技術及儀器臨床檢驗分析技術和儀器第32頁第3講人體非電生理參數檢測技術及儀器三、體溫檢測

傳統體溫測量方法是用水銀體溫計，其測量原理是熱膨脹原理。電子體溫計使用溫度傳感器，慣用有熱敏電阻和半導體溫敏器件等。熱敏電阻電阻值隨溫度改變，呈非線性關系。在測量電路中，將熱敏電阻作為電橋一個臂，經電阻網絡校正后并在一定測溫范圍內(比如00C-1000C)，電橋輸出電壓與溫度成線性關系。電橋輸出電壓由差動放大器放大后可由電壓表(用溫度刻度)讀出，或經A／D變換后送計算機處理后進行數字顯示．測量精度可達0.1-0.01℃。半導體溫敏器件有溫敏二極管、溫敏三極管等，這類測溫器件是利用PN結結電壓隨慍度成線性改變這一原理進行測溫，其測量電路也常采取電橋式及差動放大電路。

臨床檢驗分析技術和儀器第33頁第3講人體非電生理參數檢測技術及儀器四、呼吸檢測

呼吸檢測主要用于呼吸監護。呼吸監護包含三個方面：呼吸波形實時顯示、呼吸率(次／分鐘)自動計算及潮氣量(每次或每分鐘吸入氣體體積)自動計算及顯示。呼吸檢測慣用方法是阻抗法，即：把人體胸部看成一段導體，當呼吸時因為胸部擴張使胸部阻抗發生改變，且這種阻抗改變與呼吸活動呈線性關系。所以．只要經過胸阻抗改變測量就能夠間接測量呼吸活動。胸阻抗包含感抗、容抗和電阻，但當胸部通以50KHz-100KHz(比如62.5KHz)高頻電流時，胸阻抗可等效為一純電阻，所以，能夠經過檢測胸電阻改變來檢測呼吸。詳細方法是：在胸前鎖骨下放置兩對電極，一對通以62.5KHz高頻電流，另一對測量電壓信號。將此電壓信號經前置放大、解調、濾涉及放大后就得到呼吸波。將呼吸彼經A／D變換并經計算機數字處理，就能夠計算出呼吸率。假如用呼吸流量計定標后，還能夠用呼吸波定量計算出潮氣量。在監護儀中，呼吸檢測與心電檢測共享同一對電極。呼吸檢測方法還有鼻腔安放熱敏電阻法、微波多普勒法等。臨床檢驗分析技術和儀器第34頁第3講人體非電生理參數檢測技術及儀器五、血氧飽和度檢測

血氧飽和度是100ml血液中血紅蛋白實際結合氧與能夠結合氧最大量比值，此指標是恒量人呼吸系統、循環系統是否正常主要臨床指標。傳統測量血氧飽和度方法是抽血化驗，使用儀器是分光光度計。20世紀80年代末發展起來光電法無損檢測血氧飽和度原理是基于雙波長朗伯比爾定律。設溶液中含有兩種物質(如含氧血紅蛋白和不含氧血紅蛋白)，濃度分別為C1和C2，分別用兩種波長(如λ1=650nm，λ1=805nm)光穿過溶液，測得光密度分別為D1和D2)。依據雙波長朗伯比爾定律，有：

D1=ε11C1+ε12C2D2=ε21C1+ε22C2

其中ε11、ε12

和ε21、ε22分別是物質1和物質2對波長λ1、λ2吸收系數(常數)。這兩方程聯解，可求出C1和C2。則經過下式就可計算出血氧飽和度：％SaO2=(C1/C1+C2)×100％

臨床檢驗分析技術和儀器第35頁第3講人體非電生理參數檢測技術及儀器

光電法無損檢測血氧飽和度詳細方法是：在搏動動脈血管床(比如指端)兩側分別安放白光源和兩個含有特定波長(650nm和805nm)響應光探測器，光探測器將透過光變成電信號，經放大及A／D轉換器后，由計算機處理，計算出血氧飽和度。臨床檢驗分析技術和儀器第36頁第3講人體非電生理參數檢測技術及儀器六、人體磁場測量

人體磁場包含心磁、腦磁、肺磁、眼磁等。

人體磁場非常微弱，通常在10fT(1fT=10-15T，1T=104高斯)至50pT(1pT=10-12T)之間，需要用特殊方法進行測量。如今基于約瑟夫遜效應超導量子干涉儀能夠測量10-14T磁場強度，這種儀器采取低溫超導及特殊磁屏蔽等技術，十分昂貴，當前只處于試驗室研究階段，還未進入臨床使用。許多研究報導，心磁和腦磁比心電圖和腦電圖更確切地反應心電信號和腦電信號，所以有更大診療價值。

人體磁場測量是當前研究熱門前沿課題。

臨床檢驗分析技術和儀器第37頁第4講病人監護儀器(PatientMonitor)

一、序言監護兩個意義：一是對危重病人必須時刻進行監測，發覺險情，馬上報警，通知醫生及時進行搶救；臨床上應用廣泛有：床旁心電監護儀、多參數病人監護儀、四床位或八床位中央監護系統，另外還有用于手術室中抗高頻電刀干擾手術監護儀及用于婦產科新生兒監護儀和胎兒分娩監護儀。二是一些病癥現象出現時間短暫，需作較長時間測量(比如二十四小時)，才能統計到異常現象。如：遙測心電監護儀和Holter系統等。臨床檢驗分析技術和儀器第38頁第4講病人監護儀器(PatientMonitor)二、設計特點必須實現連續監測

如：血壓不能采取脈壓計，血氣不能采取取樣化驗方法

必須含有抗干擾和基線漂移能力

如：儀器要有高CMRR，濾波采取相干平均、相關計算、匹配濾波等技術含有分析、識別、判斷能力

如：能識別異常生理指標或判斷數據有否越限含有報警功效

如：用聲、光報警提醒醫護人員及時進行搶救和處理含有各種統計方式

如：磁帶、紙帶等，屏幕顯示有凍結功效等。臨床檢驗分析技術和儀器第39頁第4講病人監護儀器(PatientMonitor)

三、普通監護儀結構(1)

硬件：信號檢測前處理A/D信號處理微計算機識別報警顯示打印臨床檢驗分析技術和儀器第40頁第4講病人監護儀器(PatientMonitor)三、普通監護儀結構(2)

信息輸入部分

軟件

信息分析和顯示部分

1、信息輸入部分：包含信號輸入和信息輸入。信號輸入是計算機控制多路模擬開關對電極或傳感器信號進行數據采集，同時對采集數據進行A/D轉換，是模擬信號轉變為數字信號，以供計算機處理和分析。信息輸入是經過鍵盤輸入病人序號、姓名、年紀、性別、身高、體重等基本信息。

臨床檢驗分析技術和儀器第41頁第4講病人監護儀器(PatientMonitor)

三、普通監護儀結構(3)2.

信息分析和顯示部分：主功效菜單顯示監護程序主要功效及使用提醒。波形顯示移動式顯示是波形實時地從右到左顯示，固定式顯示是波形一幀一幀地顯示。趨勢顯示顯示1，2，4，8，二十四小時或任意時刻內監護項目標數據。列表顯示對監護項目匯成總表顯示。報警顯示顯示報警設定值，提供聲、光報警和報警值。通訊顯示顯示某床或幾床病人信息和數據。分析顯示顯示心律失常分析，ST段分析，血流動力學分析結果。直方圖顯示直方圖是醫學統計慣用一個圖形表示方法，每個值常表示為矩形方格圖，反應了測量參數頻數分布。臨床檢驗分析技術和儀器第42頁第4講病人監護儀器(PatientMonitor)四、慣用監護儀器1、床旁心電監護儀

只監測病人心電信號，實時地在CRT監視器或液晶顯示器上顯示病人心電波形、QRS同時信號、平均心率，并設有心率越限報警(比如高于150次/分、低于40次/分)，停搏報警及電極脫落自動報警，功效更強心電監護儀還含有監測心律失常及其它報警功效。心電監護儀還能夠自動記憶心電異常報警點前后一定時間(比如10秒)心電波形，自動統計一定時間(比如3小時、6小時、12小時、二十四小時)內心率趨勢圖(HeartRateTrending)，能夠在報警時自動描記心電圖和打印數據。

臨床檢驗分析技術和儀器第43頁第4講病人監護儀器(PatientMonitor)

2.多參數監護儀

多參數病人監護儀除了檢測心電外，還監測呼吸、體溫、血壓(有創血壓或無創血壓)以及氧分壓PO2，二氧化碳分壓PCO2等參數。比如西門子企業SIRESUT960／961六道床旁監護儀，能夠監護多導心電、有創血壓、無創血壓、脈搏、呼吸、呼吸末CO2分壓、體溫、血氧飽和度、心輸出量等參數。它使用黑白(960型)或彩色(961型)CRT監視顯示6道波形和各種參數值，并具備3級報警。它具備很強計算機系統，從而可進行多達20種不一樣類型心律失常分析．可存放64個5秒長度心律失常波形，有S-T段分析、血液動力學計算、心輸出量計算、20個參數二十四小時趨勢圖等各種分析功效，使該機遠遠超出了單純病人監護范圍，而成為電腦式智能化分析監護儀。臨床檢驗分析技術和儀器第44頁第4講病人監護儀器(PatientMonitor)

3.中心監護系統

中心監護系統由一個中心監護儀和1-8個床旁監護儀組成，監護參數能夠是單心電參數也能夠是多參數(通常有四十參數：心電、血壓，體溫及呼吸率)。床旁監護儀與中心監護儀通訊能夠是有線也能夠是無線遙測。床旁監護儀負擔病人生理信號數據采集、預處理、報警閾值設置、參數及波形顯示及報警等功效。床旁監護儀受中心監護儀控制。在中心監護儀控制下，床旁監護儀中數據能夠傳送到中心監護儀中去作深入分析處理。中心監護儀常裝有性能更強微型計算機，它能夠對各床旁監護儀參數經過選擇，將其部分或全都異常參數及波形，首先進行顯示同時深入地分析處理及判斷，另首先控制描記和打印床位號、時間、波形、參數及趨勢圖等。

總之，床旁監護儀只監測一個病人各個參數，而中心監護儀則能夠同時監測各個病人心電波形或一個病人各個參數，有各種組合方式。比如美國生理控制企業CMS8000型中心監護系統，可檢測心電、血壓、呼吸及體溫等參數，它中心監護儀可對四床位各7秒心電波形顯示報警，或對八床位各3秒心電波形顯示報警，或對單床位各參數波形顯示報警，或對單床位參數波形顯示及2小時或8小時參數趨勢圖顯示。以上所述監護儀或監護系統被廣泛應用于當代化醫院中CCU(CoronaryCaringUnit冠心病人監護病房)、ICU(IntensiveCaringUnit危重病人監護病房)及OR(OperationRoom手術室)中。臨床檢驗分析技術和儀器第45頁第4講病人監護儀器(PatientMonitor)

4.胎兒心電心率監護儀

從原理上分，有利用超聲多普勒原理胎兒心率監護儀，有直接在胎兒頭皮上放置電極胎兒心電分娩監護儀，也有在母體腹部放置電極圍產期胎兒心電監護儀以及胎兒心音監護儀。母體腹部電極法胎兒心電監護儀在孕婦腹部檢測心電信號，但這個心電信號是母親心電和胎兒心電混合在一起．利用16位微處理機和高速數字信號處理器及信號處理方法，從母親心電中將胎兒心電提取出來，在監視器上可同時顯示出母親腹部心電波形和胎兒心電波形及胎兒心率，并設置上、下限報警，也可用統計儀統計下來以供分析。這種胎兒監護儀可對胎兒進行長久地、完全無損地監護。但我們研究認為圍產期胎兒胎動厲害、母親呼吸波影響和其它干擾使得極難長時程地提取（分離）胎兒心電信號，國內弟兄院校匯報了一些研究結果，但還不知道其重復性怎樣，也未見產品出現。胎兒監護儀還使用一個壓力傳感器檢測宮縮，在屏幕上同時顯示出宮縮曲線。臨床檢驗分析技術和儀器第46頁第4講病人監護儀器(PatientMonitor)5.遙測心電監護儀

這種監護儀適合用于醫院內可走動病人長時間檢測。無線電遙測發射器配帶于病人身上，檢測心電信號、放大并進行調制發射。發射，載波頻率普通采取174MHz～216MHz，接收距離60米～1000米不等。接收器將接收到無線電信號進行放大和解調，還原成心電信號送監護儀。為了擴大監護儀使用范圍，常將監護儀設計成兩用，既可作遙測監護，又可做床旁監護。當前，遙測心電不但應用于醫院中，而且還應用于體育運動員、飛行員和宇航員，檢測參數也是各種，有心電、腦電、肌電、體溫、呼吸、血壓、血氧飽和度等各種參數。臨床檢驗分析技術和儀器第47頁第4講病人監護儀器(PatientMonitor)

6.動態心電監護系統（Holter系統）Holter系統即磁帶統計式心電監測系統，是美國人Holter1961年創造。Holter系統由兩部分組成：