診斷用電氣裝置
正文
通過對體內組織的生理信號直接或間接測量、處理，將結果顯示或描記出來供醫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。由隔離保護電路、導聯選擇器、標準信號發生器、前置放大器、驅動放大器和記錄器等部分組成。
心電圖機工作時，心電信號通過導聯選擇器進行適當的導聯選擇後進入前置放大器，前置放大器將微弱的心電信號放大，然後經驅動放大器作功率放大，以驅動記錄器描記出心電波形。隔離保護電路的作用在於保護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。標準信號發生器提供 1毫伏的校準信號作為定標用。
心電圖機的種類很多，按所用電源有直流驅動和交流驅動；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，已被廣泛採用。
一般要求心電圖機的輸入阻抗不小於5兆歐,流過病人的電流不大於 1微安（也有認為小於10微安的）。整機頻率回響不低於100赫,共模抑制比大於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1毫米／微伏。由於腦電波信號小，易受環境干擾，腦電圖機需具有較強的抗干擾能力和很高的穩定性。
腦電圖機主要由電極、導聯、放大器、記錄系統、時標、定標、電阻測量裝置、閃光刺激器和穩壓電源等組成。
腦電圖機工作時，腦電信號經由電極採集和導聯選擇輸入到前置放大器,將輸入的微伏級信號進行放大,然後經時間常數調節器、高頻濾波、增益粗調、干擾抑制等電路進入後級電壓放大電路和功率放大電路，最後送至記錄裝置。記錄方式有筆記錄、照相記錄和磁帶錄像等。
時標電路用於產生一定間隔的時間信號。定標電路產生標準幅度的方波電壓加到放大器的輸入端，用於在記錄腦電波之前校準放大器的靈敏度。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，這個電阻值應當儘可能小（小於幾十千歐）。閃光刺激器的作用是激發潛在的異常放電，有利於進一步明確診斷。刺激器發出白色閃光、其頻率可在1～30次/秒間改變。穩壓電源用於提供腦電圖機用電。220伏的市電必須通過變壓器、整流器,並經濾波和穩壓之後，才能供給放大器和其他單元。由於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定度和很低的紋波。
腦電圖機通常按照通道數目分類。常用的有8道、12道、16道等。由於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係的研究，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生的電位的裝置。人類認識生物電現象是從發現肌肉電開始的。但直到1928年，肌電圖檢查技術才正式套用於臨床。
肌電圖機由電極、放大器、濾波器、電刺激發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送至前置放大器,經過濾波電路,再經後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，可用作測定神經傳導速度和各種反射及運動學檢查的記錄電極，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；頻頻寬度為2～2000赫。為了更好地觀察波形，在放大部分還設定低通與高通濾波器、50赫陷波器以及調幅用衰減器。電刺激發生器用來誘發電信號。顯示裝置可用CRT。為了便於分析、觀察,還可採用存儲電路，以便於進行定格顯示。記錄方式常採用膠捲照相，也有採用放電記錄法。肌電圖機的功率消耗約在幾百瓦左右。
醫用X射線機 能產生醫學診斷或治療用X射線的裝置。醫用 X線機由X線管、變壓器和控制器構成。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，燈絲髮熱產生電子束。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。控制器的主要作用是調節X線管的高電壓和調節燈絲的電流。控制器內還設有計時器以調節曝光時間。
診斷用X線機根據通過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，適用於治療極淺表皮膚病。淺度治療機的電壓為80～140千伏,適用於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，適用於治療體內較深部位的病變。深度治療機管電壓有較大幅度的選擇， X線管有循環冷卻裝置，還有自動調壓及各種安全聯鎖裝置。
X線機屬於瞬時大容量用電設備,瞬時功率可達幾十千瓦，甚至上百千瓦，故不宜與其他短時大容量用電設備（如電梯）等並聯使用。也不能以小容量發電機作供電電源。通常要用專用變壓器作供電電源，電源內阻須極小（例如小於0.4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射線為發射源的CT稱為X-CT,相應的裝置稱為X-CT掃描裝置。它可以無傷地檢測身體內某一斷層的圖像。
X-CT掃描裝置主要由數據採集、預處理、圖像重建、後處理、顯示和中央控制台等幾部分組成。其中數據採集部分包括一個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／平移單筆束掃描方式（第一代）；旋轉／平移扇束掃描方式（第二代）；連續旋轉脈衝扇束掃描方式（第三代）以及固定環形檢測器陣旋轉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,採得一組數據（稱為投影）,再旋轉一個角度（例如1度）取得另一組數據。如此繼續下去，直到轉滿180度，取得180組投影數據後,將它們存於存儲器中；預處理環節進行CT值校正與A/D轉換,然後再將數位訊號送至圖像重建環節；圖像重建一般採用卷積反投影算法，並用專用陣列機實現；最後將重建後的斷層圖像經後處理（CT值軟體校正）輸至顯示器顯示。整個過程由中央控制台進行控制和監視。
X-CT掃描裝置的供電系統分為數據採集和重建兩部分。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標準的第I類接地，凡與人體接觸部分的機殼都直接接入大地，整個系統採用專用接地體，接地電阻小於10歐。X-CT掃描裝置的總功率需十幾千瓦。
超音波實時掃描成像儀 利用超音波束掃描，探測人體軟組織的形態，並作出斷層圖像實時動態顯示的診斷裝置，俗稱B超。
B超由掃描器、發射器、換能器、 接收器、數字掃描變換器、顯示器等部分組成。
發射器產生一個按指數衰減的激勵電壓加於換能器上,發出脈衝超音波束。此脈衝超音波束髮射至人體,其回波經由同一換能器轉換為電信號,並由接收器接收,經過對數放大，STC編碼，然後通過A/D轉換器轉換成數位訊號，數位訊號經過處理與格式變換後，送至電視顯示器的陽極或控制柵極進行調輝顯示。回波幅度愈大，顯示的光點亮度愈亮。如果使超音波束在人體組織的某一斷層進行掃描，並使顯示器上的光點與這一斷層中產生的回波一一對應，就顯示出軟組織的斷層圖像。
超音波實時掃描成像儀的功率在幾十瓦(攜帶型)到幾百瓦之間。一般採用220伏市電。
磁共振成像系統 採用核磁共振原理，結合電子計算機投影重建技術，對人體等有機高分子結構進行核磁共振信號檢測和斷層掃描成像的一種高技術系統。簡稱MRI、NMR-CT。
MRI主要由成像磁體、 波譜系統和計算機圖像處理系統 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。主磁體是產生外磁通B0使受檢原子核極化的關鍵部件。梯度場線圈由 3個相互垂直的線圈對構成，分別產生線性梯度場Gx、Gy和Gz,經適當組合，可獲得不同成像方法所要求的梯度磁場。射頻線圈可產生成像所必需的射頻激勵磁通B1,並接收人體NMR信號的自由感應衰減。波譜系統主要由射頻發射、信號接收及脈衝調製器等部分組成。計算機圖像處理、顯示系統中的計算機除了控制成像儀的發射頻率、脈衝間隔及增益外，主要完成數據處理、圖像重建、存貯、黑白或彩色顯示等任務。
MRI的工作原理是：當受檢人體進入靜磁場中,加上射頻波時，將激發人體中某原子核（例如氫核），使其共振，獲取能量；停止射頻發射時，原子核又放出能量，恢復平衡狀態。此時，在射頻接收線圈中產生自由感應衰減信號，經放大器放大，由梯度線圈確定核磁共振信號的位置，並借傅立葉變換算法重建核磁共振圖像，最後由顯示系統顯示出來。
MRI系統有常導型、超導型和永磁型3種。常導型消耗功率很大,一般達到100千瓦左右。超導型與永磁型的功耗遠小於常導型（永磁型功耗為20千瓦左右）。
MRI系統安裝地點必須避開大功率電工設備,磁鐵需放置在一個電磁禁止罩內。
