电气装置应用

通过对体内组织的生理信号直接或间接测量、处理，将结果显示或描记出来供医生诊断疾病用的电气装置。显示的形式可为一维信号曲线，也可为二维信号图像。显示一维信号的装置有心电图机、脑电图机、肌电图机等。显示二维信号的装置有医用X射线机,X-CT扫描装置、超声实时扫描成像装置、磁共振成像装置等。

心电图机 　在体表的某些特定位置上安放电极，通过测量和记录每次心跳过程中产生的电压变化来研究心脏的活动、检测心脏异常的仪器。由隔离保护电路、导联选择器、标准信号发生器、前置放大器、驱动放大器和记录器等部分组成。

心电图机工作时，心电信号通过导联选择器进行适当的导联选择后进入前置放大器，前置放大器将微弱的心电信号放大，然后经驱动放大器作功率放大，以驱动记录器描记出心电波形。隔离保护电路的作用在于保护病人在机壳偶然带电的情况下免遭电击，确保受检者的安全。标准信号发生器提供 1毫伏的校准信号作为定标用。

心电图机的种类很多，按所用电源有直流驱动和交流驱动；按记录方式有照相感光式、直接描记式和直接观察式。直接描记式心电图机使用简便，可即时观察心电图的变化，已被广泛采用。

一般要求心电图机的输入阻抗不小于5兆欧,流过病人的电流不大于 1微安（也有认为小于10微安的）。整机频率响应不低于100赫,共模抑制比大于2000。心电图机的功耗随类型的不同可在几十瓦至一、二百瓦之间。

脑电图机 　一种描记由大脑产生的微小电位变动的仪器。脑电波是十分微弱的，一般在5～300微伏之间，频率约为5～60赫。脑电图机的最高灵敏度目前可达1毫米/微伏。由于脑电波信号小，易受环境干扰，脑电图机需具有较强的抗干扰能力和很高的稳定性。

脑电图机主要由电极、导联、放大器、记录系统、时标、定标、电阻测量装置、闪光刺激器和稳压电源等组成。

脑电图机工作时，脑电信号经由电极采集和导联选择输入到前置放大器,将输入的微伏级信号进行放大,然后经时间常数调节器、高频滤波、增益粗调、干扰抑制等电路进入后级电压放大电路和功率放大电路，最后送至记录装置。记录方式有笔记录、照相记录和磁带录像等。

时标电路用于产生一定间隔的时间信号。定标电路产生标准幅度的方波电压加到放大器的输入端，用于在记录脑电波之前校准放大器的灵敏度。电阻测量部分是用来测量各级电压与皮肤之间的接触电阻。为减少信号失真和防止交流干扰，这个电阻值应当尽可能小（小于几十千欧）。闪光刺激器的作用是激发潜在的异常放电，有利于进一步明确诊断。刺激器发出白色闪光、其频率可在1～30次/秒间改变。稳压电源用于提供脑电图机用电。220伏的市电必须通过变压器、整流器,并经滤波和稳压之后，才能供给放大器和其他单元。由于脑电图机中放大器的增益很高，所以供电的直流电压须具有很高的稳定度和很低的纹波。

脑电图机通常按照通道数目分类。常用的有8道、12道、16道等。由于大脑各个部位的活动是不同的，多通道的脑电图机可以同时记录不同部位的脑电波。这样，不仅可得到整个脑部位的电活动的信息，而且还可以通过各道波形之间相互关系的研究，对脑电疾病作出定位判断。

脑电图机的功耗一般在100瓦至200瓦之间。

肌电图机 　一种测量与记录由肌肉产生的电位的装置。人类认识生物电现象是从发现肌肉电开始的。但直到1928年，肌电图检查技术才正式应用于临床。

肌电图机由电极、放大器、滤波器、电刺激发生器和显示记录部分组成。肌电图机工作时，被测生物体的肌电信号由电极引导送至前置放大器,经过滤波电路,再经后级放大器送至显示记录装置。

肌电图机所用电极分为表面电极和针刺电极两类。表面电极是圆形或长方形的银板或锡板，可用作测定神经传导速度和各种反射及运动学检查的记录电极，也可用作刺激电极。肌电图机的放大器要求高增益、低噪声、低漂移、高输入阻抗、高共模抑制比和宽频带。一般电压增益为120分贝；频带宽度为2～2000赫。为了更好地观察波形，在放大部分还设置低通与高通滤波器、50赫陷波器以及调幅用衰减器。电刺激发生器用来诱发电信号。显示装置可用CRT。为了便于分析、观察,还可采用存储电路，以便于进行定格显示。记录方式常采用胶卷照相，也有采用放电记录法。肌电图机的功率消耗约在几百瓦左右。

医用X射线机 　能产生医学诊断或治疗用X射线的装置。医用 X线机由X线管、变压器和控制器构成。X线管是热阴极真空管。阴极为钨制灯丝，阳极为钨靶，灯丝由6～12伏电压供电，灯丝发热产生电子束。X线管的两极加以高电压（通常为40～90千伏，也有高达140～150千伏的装置），电子束以高速从阴极向阳极运行，撞击钨靶而产生X射线和大量热能。X线管所需的高压和灯丝所用的低电压由变压器提供。控制器的主要作用是调节X线管的高电压和调节灯丝的电流。控制器内还设有计时器以调节曝光时间。

诊断用X线机根据通过X线管电流的大小，可分为大、中、小3种类型。管电流在1000毫安以上为大型，100～1000毫安为中型，100毫安以下为小型。

治疗用 X线机可分为接触治疗机、浅度治疗机和深度治疗机。接触治疗机的焦点皮肤距离短，多为2～4厘米，电压为45～60千伏，适用于治疗极浅表皮肤病。浅度治疗机的电压为80～140千伏,适用于治疗皮下较浅部病变。深度治疗机的电压为180～250千伏，最大电流为10～30毫安，适用于治疗体内较深部位的病变。深度治疗机管电压有较大幅度的选择， X线管有循环冷却装置，还有自动调压及各种安全联锁装置。

X线机属于瞬时大容量用电设备,瞬时功率可达几十千瓦，甚至上百千瓦，故不宜与其他短时大容量用电设备（如电梯）等并联使用。也不能以小容量发电机作供电电源。通常要用专用变压器作供电电源，电源内阻须极小（例如小于0.4欧）。

X-CT扫描装置 　CT即电脑断层成像或计算机断层成像。以X射线为发射源的CT称为X-CT,相应的装置称为X-CT扫描装置。它可以无伤地检测身体内某一断层的图像。

X-CT扫描装置主要由数据采集、预处理、图像重建、后处理、显示和中央控制台等几部分组成。其中数据采集部分包括一个X射线管,一个或一组检测器。X-CT扫描装置按扫描方式不同可分为旋转/平移单笔束扫描方式（第一代）；旋转/平移扇束扫描方式（第二代）；连续旋转脉冲扇束扫描方式（第三代）以及固定环形检测器阵旋转X射线源的扫描方式（第四代）。

X-CT扫描装置的工作原理可用平移/旋转扫描方式说明：在某一扫描角度下,X射线管与检测器同时作平行移动,采得一组数据（称为投影）,再旋转一个角度（例如1度）取得另一组数据。如此继续下去，直到转满180度，取得180组投影数据后,将它们存于存储器中；预处理环节进行CT值校正与A/D转换,然后再将数字信号送至图像重建环节；图像重建一般采用卷积反投影算法，并用专用阵列机实现；最后将重建后的断层图像经后处理（CT值软件校正）输至显示器显示。整个过程由中央控制台进行控制和监视。

X-CT扫描装置的供电系统分为数据采集和重建两部分。交流电源通过各自的变压器引入，以减少相互干扰。CT整机用IEC标准的第I类接地，凡与人体接触部分的机壳都直接接入大地，整个系统采用专用接地体，接地电阻小于10欧。X-CT扫描装置的总功率需十几千瓦。

超声波实时扫描成像仪 　利用超声波束扫描，探测人体软组织的形态，并作出断层图像实时动态显示的诊断装置，俗称B超。

B超由扫描器、发射器、换能器、 接收器、数字扫描变换器、显示器等部分组成。

发射器产生一个按指数衰减的激励电压加于换能器上,发出脉冲超声波束。此脉冲超声波束发射至人体,其回波经由同一换能器转换为电信号,并由接收器接收,经过对数放大，STC编码，然后通过A/D转换器转换成数字信号，数字信号经过处理与格式变换后，送至电视显示器的阳极或控制栅极进行调辉显示。回波幅度愈大，显示的光点亮度愈亮。如果使超声波束在人体组织的某一断层进行扫描，并使显示器上的光点与这一断层中产生的回波一一对应，就显示出软组织的断层图像。

超声波实时扫描成像仪的功率在几十瓦(便携式)到几百瓦之间。一般采用220伏市电。

磁共振成像系统 　采用核磁共振原理，结合电子计算机投影重建技术，对人体等有机高分子结构进行核磁共振信号检测和断层扫描成像的一种高技术系统。简称MRI、NMR-CT。

MRI主要由成像磁体、 波谱系统和计算机图像处理系统 3部分组成。成像磁体又由主磁体、梯度磁场线圈及射频线圈等组成。主磁体是产生外磁通B0使受检原子核极化的关键部件。梯度场线圈由 3个相互垂直的线圈对构成，分别产生线性梯度场Gx、Gy和Gz,经适当组合，可获得不同成像方法所要求的梯度磁场。射频线圈可产生成像所必需的射频激励磁通B1,并接收人体NMR信号的自由感应衰减。波谱系统主要由射频发射、信号接收及脉冲调制器等部分组成。计算机图像处理、显示系统中的计算机除了控制成像仪的发射频率、脉冲间隔及增益外，主要完成数据处理、图像重建、存贮、黑白或彩色显示等任务。

MRI的工作原理是：当受检人体进入静磁场中,加上射频波时，将激发人体中某原子核（例如氢核），使其共振，获取能量；停止射频发射时，原子核又放出能量，恢复平衡状态。此时，在射频接收线圈中产生自由感应衰减信号，经放大器放大，由梯度线圈确定核磁共振信号的位置，并借傅里叶变换算法重建核磁共振图像，最后由显示系统显示出来。

MRI系统有常导型、超导型和永磁型3种。常导型消耗功率很大,一般达到100千瓦左右。超导型与永磁型的功耗远小于常导型（永磁型功耗为20千瓦左右）。

MRI系统安装地点必须避开大功率电工设备,磁铁需放置在一个电磁屏蔽罩内。