心音与血流生理参数测量及仪器

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
• 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
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
• 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)
• 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
• 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
• 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
• 这一类的传感器中有应变式、电磁式和压电式等多种类型。
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
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。
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。
– 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
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。
• 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
Hale Waihona Puke Baidu 感谢下 载
• 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%