診斷用電氣裝置

通過對體內(nèi)組織的生理信號直接或間接測量、處理，將結(jié)果顯示或描記出來供醫(yī)生診斷疾病用的電氣裝置。顯示的形式可為一維信號曲線，也可為二維信號圖像。顯示一維信號的裝置有心電圖機、腦電圖機、肌電圖機等。顯示二維信號的裝置有醫(yī)用X射線機,X-CT掃描裝置、超聲實時掃描成像裝置、磁共振成像裝置等。

心電圖機 　在體表的某些特定位置上安放電極，通過測量和記錄每次心跳過程中產(chǎn)生的電壓變化來研究心臟的活動、檢測心臟異常的儀器。由隔離保護(hù)電路、導(dǎo)聯(lián)選擇器、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器、前置放大器、驅(qū)動放大器和記錄器等部分組成。

心電圖機工作時，心電信號通過導(dǎo)聯(lián)選擇器進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶?dǎo)聯(lián)選擇后進(jìn)入前置放大器，前置放大器將微弱的心電信號放大，然后經(jīng)驅(qū)動放大器作功率放大，以驅(qū)動記錄器描記出心電波形。隔離保護(hù)電路的作用在于保護(hù)病人在機殼偶然帶電的情況下免遭電擊，確保受檢者的安全。標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器提供 1毫伏的校準(zhǔn)信號作為定標(biāo)用。

心電圖機的種類很多，按所用電源有直流驅(qū)動和交流驅(qū)動；按記錄方式有照相感光式、直接描記式和直接觀察式。直接描記式心電圖機使用簡便，可即時觀察心電圖的變化，已被廣泛采用。

一般要求心電圖機的輸入阻抗不小于5兆歐,流過病人的電流不大于 1微安（也有認(rèn)為小于10微安的）。整機頻率響應(yīng)不低于100赫,共模抑制比大于2000。心電圖機的功耗隨類型的不同可在幾十瓦至一、二百瓦之間。

腦電圖機 　一種描記由大腦產(chǎn)生的微小電位變動的儀器。腦電波是十分微弱的，一般在5～300微伏之間，頻率約為5～60赫。腦電圖機的最高靈敏度目前可達(dá)1毫米/微伏。由于腦電波信號小，易受環(huán)境干擾，腦電圖機需具有較強的抗干擾能力和很高的穩(wěn)定性。

腦電圖機主要由電極、導(dǎo)聯(lián)、放大器、記錄系統(tǒng)、時標(biāo)、定標(biāo)、電阻測量裝置、閃光刺激器和穩(wěn)壓電源等組成。

腦電圖機工作時，腦電信號經(jīng)由電極采集和導(dǎo)聯(lián)選擇輸入到前置放大器,將輸入的微伏級信號進(jìn)行放大,然后經(jīng)時間常數(shù)調(diào)節(jié)器、高頻濾波、增益粗調(diào)、干擾抑制等電路進(jìn)入后級電壓放大電路和功率放大電路，最后送至記錄裝置。記錄方式有筆記錄、照相記錄和磁帶錄像等。

時標(biāo)電路用于產(chǎn)生一定間隔的時間信號。定標(biāo)電路產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)幅度的方波電壓加到放大器的輸入端，用于在記錄腦電波之前校準(zhǔn)放大器的靈敏度。電阻測量部分是用來測量各級電壓與皮膚之間的接觸電阻。為減少信號失真和防止交流干擾，這個電阻值應(yīng)當(dāng)盡可能?。ㄐ∮趲资W）。閃光刺激器的作用是激發(fā)潛在的異常放電，有利于進(jìn)一步明確診斷。刺激器發(fā)出白色閃光、其頻率可在1～30次/秒間改變。穩(wěn)壓電源用于提供腦電圖機用電。220伏的市電必須通過變壓器、整流器,并經(jīng)濾波和穩(wěn)壓之后，才能供給放大器和其他單元。由于腦電圖機中放大器的增益很高，所以供電的直流電壓須具有很高的穩(wěn)定度和很低的紋波。

腦電圖機通常按照通道數(shù)目分類。常用的有8道、12道、16道等。由于大腦各個部位的活動是不同的，多通道的腦電圖機可以同時記錄不同部位的腦電波。這樣，不僅可得到整個腦部位的電活動的信息，而且還可以通過各道波形之間相互關(guān)系的研究，對腦電疾病作出定位判斷。

腦電圖機的功耗一般在100瓦至200瓦之間。

肌電圖機 　一種測量與記錄由肌肉產(chǎn)生的電位的裝置。人類認(rèn)識生物電現(xiàn)象是從發(fā)現(xiàn)肌肉電開始的。但直到1928年，肌電圖檢查技術(shù)才正式應(yīng)用于臨床。

肌電圖機由電極、放大器、濾波器、電刺激發(fā)生器和顯示記錄部分組成。肌電圖機工作時，被測生物體的肌電信號由電極引導(dǎo)送至前置放大器,經(jīng)過濾波電路,再經(jīng)后級放大器送至顯示記錄裝置。

肌電圖機所用電極分為表面電極和針刺電極兩類。表面電極是圓形或長方形的銀板或錫板，可用作測定神經(jīng)傳導(dǎo)速度和各種反射及運動學(xué)檢查的記錄電極，也可用作刺激電極。肌電圖機的放大器要求高增益、低噪聲、低漂移、高輸入阻抗、高共模抑制比和寬頻帶。一般電壓增益為120分貝；頻帶寬度為2～2000赫。為了更好地觀察波形，在放大部分還設(shè)置低通與高通濾波器、50赫陷波器以及調(diào)幅用衰減器。電刺激發(fā)生器用來誘發(fā)電信號。顯示裝置可用CRT。為了便于分析、觀察,還可采用存儲電路，以便于進(jìn)行定格顯示。記錄方式常采用膠卷照相，也有采用放電記錄法。肌電圖機的功率消耗約在幾百瓦左右。

醫(yī)用X射線機 　能產(chǎn)生醫(yī)學(xué)診斷或治療用X射線的裝置。醫(yī)用 X線機由X線管、變壓器和控制器構(gòu)成。X線管是熱陰極真空管。陰極為鎢制燈絲，陽極為鎢靶，燈絲由6～12伏電壓供電，燈絲發(fā)熱產(chǎn)生電子束。X線管的兩極加以高電壓（通常為40～90千伏，也有高達(dá)140～150千伏的裝置），電子束以高速從陰極向陽極運行，撞擊鎢靶而產(chǎn)生X射線和大量熱能。X線管所需的高壓和燈絲所用的低電壓由變壓器提供?？刂破鞯闹饕饔檬钦{(diào)節(jié)X線管的高電壓和調(diào)節(jié)燈絲的電流?？刂破鲀?nèi)還設(shè)有計時器以調(diào)節(jié)曝光時間。

診斷用X線機根據(jù)通過X線管電流的大小，可分為大、中、小3種類型。管電流在1000毫安以上為大型，100～1000毫安為中型，100毫安以下為小型。

治療用 X線機可分為接觸治療機、淺度治療機和深度治療機。接觸治療機的焦點皮膚距離短，多為2～4厘米，電壓為45～60千伏，適用于治療極淺表皮膚病。淺度治療機的電壓為80～140千伏,適用于治療皮下較淺部病變。深度治療機的電壓為180～250千伏，最大電流為10～30毫安，適用于治療體內(nèi)較深部位的病變。深度治療機管電壓有較大幅度的選擇， X線管有循環(huán)冷卻裝置，還有自動調(diào)壓及各種安全聯(lián)鎖裝置。

X線機屬于瞬時大容量用電設(shè)備,瞬時功率可達(dá)幾十千瓦，甚至上百千瓦，故不宜與其他短時大容量用電設(shè)備（如電梯）等并聯(lián)使用。也不能以小容量發(fā)電機作供電電源。通常要用專用變壓器作供電電源，電源內(nèi)阻須極?。ɡ缧∮?.4歐）。

X-CT掃描裝置 　CT即電腦斷層成像或計算機斷層成像。以X射線為發(fā)射源的CT稱為X-CT,相應(yīng)的裝置稱為X-CT掃描裝置。它可以無傷地檢測身體內(nèi)某一斷層的圖像。

X-CT掃描裝置主要由數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、圖像重建、后處理、顯示和中央控制臺等幾部分組成。其中數(shù)據(jù)采集部分包括一個X射線管,一個或一組檢測器。X-CT掃描裝置按掃描方式不同可分為旋轉(zhuǎn)/平移單筆束掃描方式（第一代）；旋轉(zhuǎn)/平移扇束掃描方式（第二代）；連續(xù)旋轉(zhuǎn)脈沖扇束掃描方式（第三代）以及固定環(huán)形檢測器陣旋轉(zhuǎn)X射線源的掃描方式（第四代）。

X-CT掃描裝置的工作原理可用平移/旋轉(zhuǎn)掃描方式說明：在某一掃描角度下,X射線管與檢測器同時作平行移動,采得一組數(shù)據(jù)（稱為投影）,再旋轉(zhuǎn)一個角度（例如1度）取得另一組數(shù)據(jù)。如此繼續(xù)下去，直到轉(zhuǎn)滿180度，取得180組投影數(shù)據(jù)后,將它們存于存儲器中；預(yù)處理環(huán)節(jié)進(jìn)行CT值校正與A/D轉(zhuǎn)換,然后再將數(shù)字信號送至圖像重建環(huán)節(jié)；圖像重建一般采用卷積反投影算法，并用專用陣列機實現(xiàn)；最后將重建后的斷層圖像經(jīng)后處理（CT值軟件校正）輸至顯示器顯示。整個過程由中央控制臺進(jìn)行控制和監(jiān)視。

X-CT掃描裝置的供電系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集和重建兩部分。交流電源通過各自的變壓器引入，以減少相互干擾。CT整機用IEC標(biāo)準(zhǔn)的第I類接地，凡與人體接觸部分的機殼都直接接入大地，整個系統(tǒng)采用專用接地體，接地電阻小于10歐。X-CT掃描裝置的總功率需十幾千瓦。

超聲波實時掃描成像儀 　利用超聲波束掃描，探測人體軟組織的形態(tài)，并作出斷層圖像實時動態(tài)顯示的診斷裝置，俗稱B超。

B超由掃描器、發(fā)射器、換能器、 接收器、數(shù)字掃描變換器、顯示器等部分組成。

發(fā)射器產(chǎn)生一個按指數(shù)衰減的激勵電壓加于換能器上,發(fā)出脈沖超聲波束。此脈沖超聲波束發(fā)射至人體,其回波經(jīng)由同一換能器轉(zhuǎn)換為電信號,并由接收器接收,經(jīng)過對數(shù)放大，STC編碼，然后通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過處理與格式變換后，送至電視顯示器的陽極或控制柵極進(jìn)行調(diào)輝顯示?；夭ǚ扔?，顯示的光點亮度愈亮。如果使超聲波束在人體組織的某一斷層進(jìn)行掃描，并使顯示器上的光點與這一斷層中產(chǎn)生的回波一一對應(yīng)，就顯示出軟組織的斷層圖像。

超聲波實時掃描成像儀的功率在幾十瓦(便攜式)到幾百瓦之間。一般采用220伏市電。

磁共振成像系統(tǒng) 　采用核磁共振原理，結(jié)合電子計算機投影重建技術(shù)，對人體等有機高分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行核磁共振信號檢測和斷層掃描成像的一種高技術(shù)系統(tǒng)。簡稱MRI、NMR-CT。

MRI主要由成像磁體、 波譜系統(tǒng)和計算機圖像處理系統(tǒng) 3部分組成。成像磁體又由主磁體、梯度磁場線圈及射頻線圈等組成。主磁體是產(chǎn)生外磁通B0使受檢原子核極化的關(guān)鍵部件。梯度場線圈由 3個相互垂直的線圈對構(gòu)成，分別產(chǎn)生線性梯度場Gx、Gy和Gz,經(jīng)適當(dāng)組合，可獲得不同成像方法所要求的梯度磁場。射頻線圈可產(chǎn)生成像所必需的射頻激勵磁通B1,并接收人體NMR信號的自由感應(yīng)衰減。波譜系統(tǒng)主要由射頻發(fā)射、信號接收及脈沖調(diào)制器等部分組成。計算機圖像處理、顯示系統(tǒng)中的計算機除了控制成像儀的發(fā)射頻率、脈沖間隔及增益外，主要完成數(shù)據(jù)處理、圖像重建、存貯、黑白或彩色顯示等任務(wù)。

MRI的工作原理是：當(dāng)受檢人體進(jìn)入靜磁場中,加上射頻波時，將激發(fā)人體中某原子核（例如氫核），使其共振，獲取能量；停止射頻發(fā)射時，原子核又放出能量，恢復(fù)平衡狀態(tài)。此時，在射頻接收線圈中產(chǎn)生自由感應(yīng)衰減信號，經(jīng)放大器放大，由梯度線圈確定核磁共振信號的位置，并借傅里葉變換算法重建核磁共振圖像，最后由顯示系統(tǒng)顯示出來。

MRI系統(tǒng)有常導(dǎo)型、超導(dǎo)型和永磁型3種。常導(dǎo)型消耗功率很大,一般達(dá)到100千瓦左右。超導(dǎo)型與永磁型的功耗遠(yuǎn)小于常導(dǎo)型（永磁型功耗為20千瓦左右）。

MRI系統(tǒng)安裝地點必須避開大功率電工設(shè)備,磁鐵需放置在一個電磁屏蔽罩內(nèi)。

診斷用電氣裝置，通過對體內(nèi)組織的生理信號直接或間接測量、處理，將結(jié)果顯示或描記出來供醫(yī)生診斷疾病用的電氣裝置。顯示的形式可為一維信號曲線，也可為二維信號圖像。