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本书常用符号的说明 1

目录 1

第一章 生物信息 1

§1-1 生物电现象 1

一、组织和细胞的电学性质 2

（一）组织和细胞的导电性 2

（二）组织和细胞的电容性 3

（一）静息电位 3

二、膜电位 3

换算关系 4

本书常用单位与国际单位制之间的 4

（二）动作电位 8

三、体表电位 8

（一）心电、心电图及高频心电图 9

（二）脑电波和脑电图 13

（三）肌电和肌电图 15

（四）皮肤电位 18

四、心电图逆问题 19

（一）心电图逆问题与顺向问题的 19

关系 19

（二）心电图逆问题的新解法 21

§1-2 生物磁现象 24

一、人体磁场的来源及强度 24

二、心磁场 25

三、脑磁场 25

四、肺磁场 26

五、视网膜磁场 27

六、肝磁场 27

§1-3 生物声现象 27

§1-4 生物光现象 28

思考题 29

习题 30

第二章 生物信息提取 31

§2-1 概述 31

§2-2 测量电极 32

一、电极电位 32

二、电极的极化 33

三、可逆电极 34

四、电极在溶液中的等效电路 35

五、电极电位的稳定性 36

六、电极的种类及其选用 36

（一）Ag-AgC1电极 37

（二）各种皮肤表面大电极 38

（三）各种皮下微电极 40

（四）用微电极记录膜电位 42

§2-3 典型换能器 46

一、换能器的作用和分类 46

（一）换能器能将非电量转换成电量 46

（二）在非电量测量系统中对换能器 46

的要求 46

（三）一般换能器的分类 46

的换能器 48

（一）由带粘性阻尼的弹簧元件构成 48

二、换能器的分析方法 48

（二）由运动物质、弹性元件和粘性 49

阻尼构成的换能器 49

（三）频谱 49

（四）拉氏变换 51

（五）系统的传输特性 54

（六）机电模拟 57

三、阻抗式换能器 59

（一）电阻式换能器 59

（二）电感式换能器 68

（三）电容式换能器 78

四、压电式换能器 89

（一）原理 89

（二）在生物医学中的应用 92

五、光电式换能器 94

（一）光电效应 94

（二）光电换能元件 95

（三）光电换能器的光源及测量电路 106

（四）光电式换能器在生物医学中的 108

应用 108

（一）热电偶 111

六、热电换能器 111

（二）热敏电阻 113

（三）热电换能器在生物医学中的 117

应用 117

§2-4 超声换能器 118

一、超声波 118

（一）波的类型 118

（二）波的几个物理量 118

二、超声的发生 120

（一）原理 120

（二）压电体的振动 121

（一）超声的传播 122

三、超声诊断的物理基础 122

（二）超声场 127

（三）超声的衰减 130

四、超声换能器 131

（一）原理 131

（二）性能 131

（三）结构 132

五、超声换能器在生物医学中的应用 134

（一）超声诊断仪和超声理疗仪 134

（二）超声全息 135

（三）超声诊断仪的分类 136

思考题 137

习题 138

第三章 生物信息处理 141

§3-1 概述 141

§3-2 生物信号放大 145

一、生物信号特性 145

二、源阻抗和极化电压在生物电测量中 147

的影响 147

（一）源阻抗在生物电测量中的影响 147

（一）高输入阻抗 149

三、生物信号放大器 149

的影响 149

（二）极化电压在生物电测量中 149

（二）共模抑制 150

（三）温度漂移 152

（四）生物电放大器实例 161

四、生物信号放大器设计原理 164

（一）心电信号源及其等效电路 164

（二）心电放大器输入阻抗和频率 165

响应 165

（三）心电干扰及抑制措施 166

（四）滤波器 173

（五）病人免受电震的防护电路 176

（六）心电放大器的保护电路 177

（七）切换导联自动复零电路 178

（八）心电电极 180

§3-3 生物遥测 182

一、信号源 182

二、天线 183

三、单通道遥测装置 184

（一）射频载波的调制与解调 185

（二）副载波的调制与解调 191

（三）实例——心电遥测仪 193

四、多路遥测系统 200

（一）频分复用（FDM） 200

（二）时分复用（TDM） 202

（三）频分复用和时分复用的比较 203

§3-4 生物微弱信号检测 203

一、几个基础理论 204

（一）信号 204

（二）几种典型信号的富氏分析 205

（三）噪声 209

（四）相关函数与相关器 211

（五）噪声的迭加 215

（六）信噪比和噪声系数 216

（七）采样定理 218

二、锁定放大器（Lock-in） 218

（一）理论基础 218

（二）方框原理图 219

三、取样积分器（The Boxcar Detector） 221

（一）理论依据 221

（二）原理 222

（三）方框图及其工作过程 224

（四）误差分析 227

（五）参数选择 229

（六）在生物医学中的应用 231

四、多道积分器 233

（一）原理与框图 233

（二）应用实例 235

五、数字式多道平均器 236

（一）原理 236

（二）在生物医学中的应用 237

六、空间叠加仪（简介） 238

（一）空间叠加与时间叠加的比较 238

（二）空间叠加仪的方框图 238

§3-5 超声诊断仪 239

（三）空间叠加仪的工作原理 239

一、脉冲式超声诊断仪 240

（一）A型超声诊断仪 240

（二）B型超声诊断仪 242

（三）M型超声诊断仪（超声心动图） 244

二、多普勒超声诊断仪 245

（一）多普勒效应 245

（二）超声多普勒法诊断原理 245

（三）超声多普勒诊断仪 246

§3-6 图象信息处理 246

一、原理与框图 246

（一）空间域处理 247

二、图象处理的方法 247

（二）频域处理 250

三、计算机断层装置（CT）简介 251

思考题 252

习题 253

（一）用于生理学、药理学和疾病的 258

（三）闭合环路控制系统 258

（二）长时间监视 258

动物研究 258

二、埋藏装置的应用 258

一、埋藏装置 258

§4-1 概述 258

第四章 埋藏电子学 258

（四）埋藏操作装置 259

§4-2 埋藏遥测技术 259

一、方框原理图 259

二、埋藏式发射单元 260

§4-3 埋藏刺激 262

一、埋藏刺激的应用 262

二、埋藏刺激电路的构成 262

三、埋藏刺激存在的主要问题 262

一、心脏起搏器的一般原理 263

§4-4 埋藏式心脏起搏器 263

（二）心脏起搏器的技术参数及其电 264

生理基础 264

（一）心脏起搏器的分类 264

（三）按需型心脏起搏器的工作原理 265

二、埋藏式心脏起搏器的原理及其特点 268

三、埋藏式微型电池 268

（一）锂电池 268

（四）再充电式电池 269

靠性的分析 269

四、按需型埋藏式心脏起搏器寿命和可 269

（三）生物能电池 269

（二）核电池 269

（一）寿命和可靠度 270

（二）寿命和可靠度的预算举例 270

（三）实现和提高系统可靠性的技术 272

措施 272

五、起搏病人起搏功能的预测 272

（一）预测项目和预测设备 272

（二）预测方法 272

（二）原理 275

（一）概况 275

六、程序控制式心脏起搏器的介绍 275

（三）电话传输心电图 275

（三）种类和应用 276

（四）优点 277

七、埋藏式心脏起搏器的发展趋势 278

（一）心房起搏器 278

（二）埋藏式超速起搏器 278

思考题 279

习题 279

（四）“自适应”埋藏式起搏器 279

（三）埋藏式自动除颤器 279

第五章 生物信号读出 280

§5-1 概述 280

§5-2 笔型记录仪 281

一、热笔记录仪 281

（一）结构方框图 281

（二）技术特性 282

（三）工作原理 282

二、喷水笔记录仪 284

（二）技术特性 285

（三）工作原理 285

（一）结构方框图 285

三、“光笔”记录仪 289

（一）结构方框图 290

（二）主要技术特性 290

（三）工作原理 291

四、函数记录仪 292

（一）结构方框图 293

（二）主要技术特性 293

（三）工作原理 294

（一）结构方框图及其功能 297

五、多道记录仪 297

（二）技术特性（略） 298

（三）工作原理 298

§5-3 磁带记录仪 299

一、原理 299

（一）工作原理 299

（二）磁带记录的方式 299

二、输入电路 301

（一）前置放大器 301

（二）磁带记录仪与前置放大器之间 301

的连接电路 301

（一）提高输入信噪比 303

三、提高信噪比的途径 303

（三）前置放大器与信号源之间的连接电路 303

（二）采用窄频带记录 304

（三）采用噪声补偿道 304

四、多路同时记录 304

五、应用举例 304

（一）设计思想 304

（二）电路框图及其性能 305

（三）工作原理 305

（四）主要性能测试与使用效果 308

二、多线示波器 309

（一）开关转换法 309

§5-4 示波显示 309

一、慢扫描示波器 309

（二）V-T调辉法 310

（三）实例——BYS-11型四线示波 312

器 312

三、记忆示波器 314

（一）结构方框图 315

（二）工作原理 315

思考题 324

习题 325

第六章 自动监护系统 326

§6-1 概述 326

§6-2 监护系统的种类、构成及要求 326

一、监护系统的种类 326

二、构成监护系统的方框原理图 327

（一）换能器 327

（二）信号的模拟处理 327

换能器 328

（一）直接在导管端部装有压力 328

一、直接法测量血压 328

§6-3 血压检测 328

三、对构成系统仪器的几个要求 328

（四）信号的显示、记录和报警 328

（三）信号的数字处理 328

（二） 通过水柱把血压经导管引出 329

二、间接法测量血压 330

（一）利用柯氏音测血压 330

（二）采用双脉带法（亦称相位差法）测血压 334

（三）采用多普勒超声原理测血压 335

§6-4 心电检测 336

一、QRS波的识别 336

（二）QRS检出器的电路工作原理 337

（一）QRS检出器的电路结构 337

二、心率的计量 341

（一）瞬时心率计量 341

（二）平均心率计量 347

三、心电监护仪框图 349

§6-5 分娩监护 350

一、胎儿心率的计量 350

（一）获取胎儿心率信息的方法 350

（二）胎儿心率信息的处理——计量 352

胎儿心率 352

（一）腹壁压的测定 359

二、产妇阵痛的检测 359

（二）腹肌柔度测定法 360

§6-6 呼吸检测 361

一、呼吸次数的计测 361

（一）用热敏电阻的方法 361

（二）检查食道内压的方法 362

（三）根据中心静脉压的检测方法 362

（四）肺的阻抗呼吸量图法 362

（五）检测由呼吸引起的胸部的物理 364

变形的方法 364

（七）应用微波技术的非接触方法 365

（六）呼吸流速仪的方法 365

二、呼吸模式的监视 366

§6-7 输液监护 366

一、方框图 367

二、工作原理 367

§6-8 信号的数字处理、分析与诊断 368

一、信号滤波 368

（一）模拟滤波 368

（二）数字滤波 369

二、数据压缩 372

（一）转折点算法 372

三、波形识别 373

（二）AZTEC算法 373

（一）最简单的微分法（即两点求差 375

方法） 375

（二）三点中心差近似法 375

（三）曲线拟合法 376

四、自动诊断 378

（一）用R-R间隔作诊断 378

（二）按形态分类和分级报警 381

（三）趋势监视 382

思考题 382

主要参考文献 383