什么叫负载均衡组间均衡性

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【求助】请问什么事均衡性检验?
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我用多因素Logistic回归分析脑卒中与主要危险因素的相关性,我的入选人群60岁以上,老师修改意见如下:(应用logistic回归分析危险因素,但未做年龄、性别的均衡性检验,其中年龄因素的混杂有可能比较大。 若要做病例对照研究,两组间应该保持年龄的均衡,可以考虑从调查人群中选择与病例组年龄性别相当的人作为对照。 ),请问怎么做均衡性检验?多因素Logistic回归是控制各个因素的相互影响吗?为什么还要考虑年龄的影响?病例对照研究在流行病调查中做?
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1、均衡检验就是分析某因素(一般认为是可能的混杂因素)在两组之间所占的比例是否相同,如果均衡,即使是混杂因素也不会对研究结论产生影响,这就是为什么在实验设计时采用匹配病例对照了,就是尽量保持均衡(当然这样做不好的地方是无法考察此因素对结局的影响);如果不均衡,就不能排除此因素对结论会有影响,但是可以对分析把此因素(也就是可能的混杂因素进行调整)。2、多因素logistic回归时目的是分析每个因素对结局因素的独立效应。3、之所以考虑年龄,就是因为年龄是可能的混杂因素(特别是在不均衡性,就必须考虑;如果均衡,考不考虑,结论应该不会特大差别);3、病例对照研究既可以在流行病学调查中做,我没理解错的话,你所说的流行病学调查是先从一个总体中抽取一个样本,然后再把这个样本分成病例对照;也可以病例从病例中抽取,对照从对照中抽取,这是两个总体。
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请问做多因素logistic回归是以人群为对照吗?也需要做均衡性检验?怎么做?
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monicadmm edited on
高血压 无高血压脑卒中 200 100非卒中 这是应该是配对研究吗?怎么从调查人群中选择与病例组年龄性别相当的人配对。
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monicadmm edited on
均衡,就是主要指标是否患脑卒中,两组中,性别,年龄的分布一致,无统计学差异,这样可以去除性别,年龄的感染,或者可以将年龄,性别也纳入多因素回归分析中,这样也可以去除性别,年龄的影响的
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关于丁香园匹配还是不匹配?
&转载请注明来源:临床流行病学和循证医学
作者:曾琳 赵一鸣
临床研究最让人头疼或最有意思的地方在于研究对象也就是患者之间的差异,在统计上我们称之为变异。由于这些变异的存在,我们常常很难回答吃白加黑感冒3天就好的患者和吃泰诺感冒6天才好的患者的疗效差别是药物的作用还是个体差异导致的。在临床研究设计里,可以通过随机化分配研究对象来得到两组或多组各方面特征(包括人口学特征、健康或疾病状态、生活习惯等)很相近的研究对象,那么这些研究对象组间差异我们就可以归因到研究因素导致的。随机化其实是一个简单、粗暴、又行之有效的办法。可现实研究中我们往往难以采用RCT设计,这时,混杂、组间均衡性等等问题又在研究设计时涌上心头,困扰着我们。这个时候,我们想到的尚方宝剑就是两个字——匹配。
在研究设计阶段,通过匹配选择合适的研究对象,得到和病例组/试验组在某些特征上齐同的对照来提高组间均衡性,或者说来获得可比性好的对照,是最为常见的方法。但是,我们都知道,寻找各方面特征齐同匹配的对照并不是容易的事情,尤其是希望匹配的因素过多的时候。比如我们想比较两种治疗方案的疗效差异时,由于考虑年龄、性别、起病诱因、疾病的阶段、既往病史等等都可能会影响疗效,所以我们希望把这些因素都一一匹配,这时我们会发现,别说1:4寻找对照了,就连1:1寻找对照都不一定能找到可以和试验组匹配的。
匹配可能会造成研究效率的降低,也可能会低估研究因素的作用大小,我们把这一现象称为匹配过度(over
matching)。举个例子,我想研究肥胖和体重正常者以往日常运动量的差异,在研究中我希望控制除了运动量以外的其它可能影响肥胖的因素,比如起始的BMI,饮食摄入,久坐等,于是我匹配了这些因素,可是我竟然发现运动量和肥胖竟然没有关联了,这时为什么呢?哦,经过深入的分析,我发现,爱运动的人,往往不会采用久坐的生活或工作方式,常常会坐下工作/娱乐一段时间后就有意识的起来走走。而我在研究中对久坐进行了匹配,也就是可能把运动→肥胖因果链条中的某个环节——久坐在病例组和对照组中进行了匹配,那么我们就有可能看不到运动和肥胖在统计学上的关联了。
在匹配因素的选择上,我们还要考虑增加匹配因素会对我们研究带来的难度。如果匹配的因素很多,那么对于某些病例/试验组对象,我们可能难以找到合适的对照,那么我们马上要面临的就是要不要舍弃这些病例/试验组对象的问题了。在实际研究中,研究者往往是不愿意随意舍弃研究对象的。而从研究设计的角度,因为找不到合适的对照而舍弃某些病例,虽说是完成了匹配的过程,却可能因为这个舍弃的动作而引入了选择偏倚。这也是得不偿失的。
因此,匹配还是不匹配,这真是个值得考虑的问题。一定要具体情况、具体分析。如果想不太清楚,建议即使选择了匹配,匹配因素不要太多。大家想想,即使我们不匹配,我们在分析阶段也可以采用分层分析、多因素分析等方法来调整、控制混杂。但是如果真的匹配过度了,还真是回天乏术了。
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生理学实验是一门实践性很强的学科,是生理教学过程中一个重要的环节。在科学技术飞速发展的今天,许多现代科技成果已引入教学领域,走进课堂。这对生理实验教学提出了新的,更高层次的要求。因此,在教学过程中,不仅要对学生进行系统、规范的实验技能训练,而且更要注重学生创新能力的培养,给学生提供一个学以致用,学用结合,大胆创新的空间。只有这样,才能适应现代医学高度综合发展的需要。生理学实验课包括实习、示教、声象和多媒体教学等部分。
一、生理学实验课的目的与要求
(一)目的
生理实验的目的,在于通过实验使学生了解获得生理学知识的基本研究方法,初步掌握生理学实验的基本操作技能,熟悉生理实验设计的基本原理与方法,以验证和巩固生理学的基本理论和培养学生科学研究的基本素质(严谨的科学作风、严肃的科学态度、严密的科学方法),从而提高学生客观地对事物进行观察、比较、分析以及独立思考、解决实际问题的能力和运用所学的知识和技能进行科学研究的能力。
(二)要求
(1)仔细阅读实验指导,了解实验的基本内容、目的、原理、要求、步骤和操作程序。
(2)结合本次实验内容,复习相关理论知识,事先充分理解,以便对实验各个步骤可能得出的结果做出科学的预测,并尝试着应用已知的理论知识进行分析。
(3)预估实验中可能出现哪些问题和实验误差,将如何解决和纠正。
(1)严格遵守实验室规则。
(2)实验器材的安放力求整齐、清洁、有条不紊。
(3)认真听取实验指导教师的讲解,注意观察教师对实验各步骤示教操作以及注意事项,严格按照实验步骤进行操作,正确使用仪器。
(4)仔细观察实验现象,如实记录实验结果,积极思考,不得擅自进行与实验内容无关的事情。对没达到预期结果的项目,要及时分析原因,可能的话,应重复这部分实验,可能有新的发现,甚至得出新理论。
(5)实验操作中遇到疑难时,先要设法解决,实在解决不了,应找指导教师或技术员汇报情况,请求协助解决。
(6)实验全过程中,要注意节省动物与实验消耗用品,爱护实验器材,充分发挥各种器材的作用,保证实验过程顺利进行。
(1)打扫室内卫生,关好水电,清点擦洗实验器材,请教师验收后放回指定地点。如有损坏或缺少,应立即报告负责教师进行登记。
(2)整理实验记录,撰写实验报告,按时完成交给负责教师批阅。
二、生理实验的设计
实验设计是生理学实验的一个重要组成部分,是实验过程的依据,数据处理的前提,是提高实验研究质量的重要保证。通过学习自行设计实验,了解实验研究基本过程,使学生具有一定实验研究能力和创新能力。实验设计的基本原理是运用统计学的知识和方法,严格控制干扰因素,最大限度减少实验误差,保证实验数据的可靠性和精确性,使实验达到高效,快速和经济的目的。
(一)实验设计的基本程序
实验研究的基本程序包括立题、设计、预实验、正式实验、实验资料的收集、实验结果的处理分析、总结和完成论文。立题即选题。选题是实验设计的首要问题,一个好的选题应该具有目的性、科学性、创新性、可行性和实用性。
目的性是指选题应明确,具体地提出要解决的问题,它必须具有明确的理论或实践意义;科学性是指选题应有充分的科学依据,而不是毫无根据的凭空设想,应建立在已证实的科学理论和实验基础之上,与科学规律相符合;创新性是指选题应具有自己的独到之处,尽可能不要重复别人的工作,或有新见解、新技术、新方法、或对旧技术、方法的修改、补充;可行性是指选题应切合研究者学术水平、技术水平和实验条件,使实验顺利实施,盲目地求新、求全、求大只能使实验落空而达不到预期的目的;实用性是指选题具有明确的目的和意义,选题的过程是一个创造性思维的过程。它需要查阅大量的文献资料及实践资料,了解本课题近年来已取得的成果和存在的问题,找出要探索的课题关键所在,提出新的构思和假说,从而确定研究的课题。
实验设计是根据立题而提出的实验方法和实验步骤,它是完成课题的实施方案。它包括实验材料和对象、实验的例数和分组、技术路线和观察指标、数据的收集和处理方法等。
实验设计的任务是有效地控制干扰因素,保证实验数据的可靠性和精确性,节省人力、物力、财力和时间,尽量安排多因素、多剂量、多指标的实验,提高实验效率。
实验设计包括三大基本要素和三大基本原则。
(二)实验设计的三大基本要素
1、处理因素的确定
处理因素是指对实验对象人为施加的某种因素。有化学的因素,如药物、毒物、营养物、缺O2等;有物理的因素,如创伤、烧伤、手术、电刺激、温度等;有生物的因素,如病毒、细菌、真菌等因素给实验动物进行处理。可以是单因素(一种处理因素),也可以是多因素(几种处理因素)。无论是设计何种处理因素,都应注意以下几个方面:
(1)确定实验中的主要因素:实验研究是否能顺利进行,确定几个主要的、带关键性的因素是很重要的。一次实验涉及的因素不宜过多或过少。设计的处理因素过多会使分组过多,受试对象例数增多,实验时难以控制,而处理因素过少又难以提高实验的广度、深度和效率。
(2)处理因素的标准化:在整个实验过程中,处理因素应做到标准化。如实验的处理因素是电刺激,那么电刺激的强度、持续时间、频率等,如果处理因素是药物,那么药的质量、来源、成分、厂家、批号等都应始终保持一致,否则就会影响实验结果的评定。
(3)非处理因素的控制:指的不是我们的研究因素。它可干扰实验效应,影响实验结果,亦可称干扰因素。如受试动物的种属、体重、性别、年龄、实验室的温度、湿度、实验的季节、时间等非处理因素必须加以控制,以保证实验效应的精确性和实验结果的准确性。
2、受试对象的选择
受试对象包括人和动物。人体实验主要是一些非创伤性的如脉搏、血压、呼吸、尿生化检测等,运动生理方面的实验性训练方法,运动现场测定等实验可以用人体为受试对象外,主要选择以动物为受试对象。包括正常动物、麻醉动物和病理模型等整体动物,以及离体器官、组织、细胞等,选择何种实验对象,应考虑实验的目的、方法和指标以及各种动物和标本的特点。在选择动物为受试对象应注意:
(1)选择生物学特征既接近于人类又经济易得的动物,例如家兔、大白鼠、小白鼠等。
(2)选择健康、营养状况良好的动物,一般地说,健康的动物表现为行动活泼、反应灵敏、毛色光泽、两眼明亮、食欲良好等。这样能获得理想的实验结果。
(3)选择品种和纯度要符合实验要求的动物,一般以纯种动物(近交系动物)为佳。
(4)选择年龄、体重、性别较为一致的动物,以减少动物个体差异。
3、效应指标的选定
实验效应如何,是要通过实验指标来反映的,它包括计数指标(定性指标)和计量指标(定量指标),主观指标和客观指标等。正确选定效应指标需符合以下原则。
(1)特异性,指标应能反映某一特定的现象而不致于与其他现象相混淆,如研究高血压病应用血压(尤其是舒张压)作为特异指标;血气分析中的血氧分压和二氧化碳分压可作为呼吸衰竭的特异指标等。
(2)客观性;主观指标易受主观因素干扰,其客观性、准确性较差,而造成较大误差。因此尽可能选用各种仪器测量和检验获得的客观指标,如心电图、脑电图、生化检测等。
(3)重现性:在相同条件下,指标可以重复出现。重复性高的指标一般能较真实地反映实际情况,为提高重现性,需注意仪器的稳定性,减少操作误差,控制动物的机能状态和实验环境条件。在注意到上述条件情况下,重现性仍然很小,说明这个指标不稳定,不宜采用。
(4)灵敏性:它是由实验方法和仪器的灵敏度共同决定的。灵敏性高的指标能使处理因素引起的微小效应也能显示出来,灵敏度性低的指标,对已经发生的变化不能及时检测出来,或往往得到假阴性结果,这种指标应该放弃。
(5)精确性:包括精密度和准确度,实验效应指标要求既精密又准确,精密度指重复观察时,观察值与其均值的接近程度,其差值属随机误差。准确度是指观察值与其真值的接近程度,主要受系统误差的影响。
(6)可行性:指标测定方法要有文献依据,同时要具备完成本实验指标的实验室设备和研究者的技术水平,使实验能够顺利得以实施。
(三)实验设计的三大基本原则
要实现实验设计的科学性,避免和减少实验误差,取得实验的正确结论,除了对受试对象、处理因素、效应指标做出合理安排以外,还必须遵循实验设计的三大原则。
1、对照原则
在非处理因素保持相同的情况下,各组之间进行比较才能鉴别优劣。要比较就要有对照,设置对照是为了使效应指标通过对比发现其特异变化,减少偏性和误差,排除干扰,突出主要矛盾,增加可靠性,提高科学性。
对照有多种形式,可根据实验目的和内容加以选择。
(1)空白对照:亦称正照对照。是指对受试对象不作任何处理因素或给予安慰剂进行观察对照。如观察某降压药的作用时,处理组动物服用降压药,对照组不服用药物或服用安慰剂,即一种在形状、颜色、气味均与药物相同,但不含有生物活性的对照品。
(2)标准对照:指不设立对照组、实验结果与标准值或正常值进行对照。例如是药物疗效观察,典型药物与现用的药物所致的疗效有何差异。
(3)自身对照:指对照与处理均在同一受试对象中进行。例如用药前、后的对照,或先用A药再用B药的对照。这种对照简单易行,但它不是随机分配的,故难以说明问题。
(4)实验对照:亦称假处理对照。指对照组不施加处理因素,但施加某种与处理因素有关的实验因素进行对照。例如研究切断迷走神经对胃酸分泌的影响,除设空白对照外,还需要设假手术组(经过同样麻醉、切开、分离,但不用药或不进行关键处理)作为手术对照,以排除手术本身的影响,假手术组就是实验对照。
(5)相互对照:亦称组间对照。指不专门设立对照组,而是几个实验组、几种处理方法之间互为对照。例如用几种药同时治疗同一疾病,对照这几种药的效果,各给药组间互为对照。
2、随机原则
随机是指对实验对象的实验顺序和分组进行随机处理。使每个实验对象在接受分组处理时具有均等的机会,因此遵循随机原则是提高组间均衡性的一个重要手段。通过随机化处理,一是可使抽取的样本能够代表总体,减少抽样误差;二是使各组样本的条件尽量一致,消除或减少组间人为的误差,从而使处理因素产生的效应更加客观,便于得出正确的实验结果。例如进行一个药物疗效的实验,观察某种新的抗高血压药物对高血压的治疗效果,实验组和对照组使用同一程度的高血压模型,然后给予实验组抗高血压新药,对照组给等量生理盐水。如果动物的分配不是随机进行,把营养状态好和体格健状的动物均放在实验组,把营养状态和体格不好的动物放在盐水对照组,最后得到的阳性实验结果并不能真正反映药物的疗效,很可能是动物体格差异所致。
随机化的方法很多,如抽签法、随机排列表、随机数字表等。具体见实验设计方法。
3、重复原则
重复是指可靠的实验应在相同条件下重现出来,要求各处理组和各对照组的例数要有一定的数量,若样本量过少,所得的结果不够稳定,结论可靠性也差。样本过多也没必要,不仅增加工作难度,造成不必要人、财、物的浪费,而且样本多才有显著意义的实验反而比样本少就能有显著意义的实验重复性差。因此,重复是保证科研结果稳定,结论可靠的重要措施。进行重复的原因是由于实验动物个体差异等因素,一次实验结果往往不够确实可靠,需要多次重复实验才能获得可靠的结果。
(四)实验设计的基本方法
实验设计的基本方法有完全随机设计,配对设计、配伍设计、正交设计、拉丁设计和析因实验设计。当处理因素只有1个时,可用完全随机设计。当受试对象能够按一定条件配成对或配伍时,可用配对设计和配伍设计。这样可提高各组间的均衡性,使统计的敏感性提高。当实验因素超过1个,且因素间存在交互作用时,可用析因实验设计。当实验因素为3个,各因素间无相互作用且水平相等时,可用拉丁方设计。当实验因素较多时(超过3个),且因素之间存在交互作用时,可用正交设计。它可以用较少的处理组合数研究较多的实验因素,因而可以节约实验资源。
(五)实验设计的实施安排
1、实验设计的动员。在本课程开始的绪论中,告诉同学在此门课程在最后一次按排学生自己设计实验,并初步说明实验设计的意义。让同学平时注意并预先思考起来。
2、提出课题的初步意向。在课程中期按排二学时由老师将实验设计的目的要求乃至实验设计过程,注意事项作一详细介绍,然后以实验小组为单位讨论课题的初步意向。由小组长分工查阅有关资料,再组织一次小组讨论写出实验设计意向书,在一周内交老师审阅或修改。
3.确立实验设计书。在老师提出意见后,实验小组再组织一次讨论分头准备,最后写出实验设计书,确立的实验设计书至少要在实验前一周交老师。
4.准备与完成实验。有关实验中所需要的动物、仪器设备及药品试剂要在实验前作好准备。实验后将资料整理并写出实验报告,并提出这次实验设计的优劣之处。
三、实验结果的整理与实验报告的撰写
(一) 实验结果的整理
整理实验结果就是将实验过程中的所观察到的现象和所获得的数据进行系统化、条理化的整理、归类、分析和统计学处理并找出规律的过程。
在所得实验结果中,凡属可以定量检测的资料,如高低、长短、快慢、多少等均应以规定的单位和客观的数值予以表达。必要时可进行统计学处理,以保证结论的可靠性。凡有曲线记录的实验结果,为了便于比较和分析,可用表格或绘图表示。制作表格时,一般将观察项目列在表内左侧,由上而下逐项填写;将实验中出现的变化或结果,按照时间顺序由左至右逐一填写。绘图可以采用坐标图或直方图。例如绘制坐标图时,应在纵坐标和横坐标上列出数字,标明单位,一般以纵坐标表示所发生的各种反应,横坐标表示时间或各种刺激条件,并在图的下方注明实验条件。
(二) 实验报告的撰写
实验报告是综合评定实验课成绩的重要依据之一。应以科学的态度严肃认真撰写,为将来撰写科研论文打下良好的基础。实验报告的撰写要求文笔简炼 、语句通顺、书写清楚、整洁、条理清晰、观点明确。实验报告一般包括如下内容:
1.一般情况:包括实验人员的姓名、年级、专业、班次、组别、实验日期、实验室的温度和湿度。
2.实验题目:也即每次的实验名称。
3.实验目的:要求尽可能简洁、明了。
4.实验对象:若是动物要求写明实验动物的种属、性别、体重、名称等。
5.实验方法和步骤:如实验指导有详细介绍,只需简明、扼要、清晰、条框式写明主要实验方法、实验技术和实验技术路线。
6.实验结果与分析:这是实验报告中的核心部分。实验结果,应根据实验过程中所观察到的真实纪录(原始资料),不要按主观想象或过后的回忆去描述,否则容易发生错误或遗漏,使结果失去可靠性。实验结果的分析推理要有依据,实事求是,符合逻辑,提出自己的见解和认识。比如通过实验结果提出进一步研究的依据和必要性。而不是用现成的理论对实验结果作一般性的解释。切禁盲目抄袭书本或别人的实验报告。如果在实验中出现非预期结果,应该分析其可能的原因。
对实验结果的分析是一项富有创造性的工作,能帮助学生提高独立思考和分析问题的能力,但要强调的是切忌毫无根据的胡乱推断,要严谨、合理、综合性地运用专业知识,紧扣实验结果和现象进行分析和讨论。
7、结论:实验结论是在分析实验结果的基础上得出的概括性判断,或理论的简明总结,应简明扼要,切合实际并与本实验目的相呼应。
四、生理学实验室规则
1.自觉遵守学习纪律,不迟到早退,不无故缺席,有事须向教师请假。
2.实验者必须穿白大衣,穿便服者不得进行实验。
3.实验前必须认真预习实验指导及有关理论内容,必须严肃认真地进行实验并按时完成,实验中不得进行与实验无关的活动。
4.保持实验室肃静,不大声说话,以免影响别组实验。
5.分配各组使用的实验器材,不得擅自调换。仪器出现故障,应立即报告教师,以及时处理或更换。
6.爱护国家财物。实验室内各种仪器设备,不得随意摆弄,以免损坏。注意节约消耗物品。公用物品用后立即放回原处,以免影响别组使用。如损坏物品,应向老师报告,并进行登记。
7.保持实验室整齐清洁,与学习无关的物品不要带进实验室。
8.实验完毕,应清理实验器材。手术器械要洗净擦干。动物尸体及实验废物应放到指定地点,不得随意乱扔。
9.每次实验结束后,各组轮流值日,负责实验室清洁卫生及门窗、水电安全检查。最后各实验室的室长报告给老师,教师认可方能离开实验室。
10.本规则由参加实验的师生互相监督,严格执行。
生理学常用的器材及使用方法
一、 传统的生理实验常用器材
(一)生理记录仪
生理记录仪是生理学实验中常用的仪器,配以附属的各种换能器和电极,可测量记录脑电、心电、血压、呼吸和肌肉收缩等生物信号。根据输入通道多少,可分为二道、四道和多道,主要由四部份组成:
1.电源系统:包括二级稳压系统,对外界的电源波动有良好的稳定性。面板上有电源“开关”和“指示灯”。
2.描笔记录系统:包括驱动描笔的电磁振动装置、走纸控制部件、描笔起落部件和墨水贮存装置。
(1)描笔有四支:自上向下分别为“标记笔”;2支“记录笔”用以记录各种生理现象曲线;“记时笔”将所定时间打出标记。
(2)走纸速度控制键:分为1、2.5、5、10、25、50、100、200(mm/s或mm/min)各档,供自由切换。
(3)橡胶压轮,用以压纸,带动走纸。
3.放大系统:包括放大生物电信号的前置放大器以及驱动描笔电磁振动系统的功率放大器。放大器均为高输入阻抗、低噪声、双端输入的差动放大器,各放大器之间组成独立的各自有深度负反馈的放大器,具有灵敏度高、抗干扰能力强、高稳定性的特点。在放大器面板上有灵敏度,用以改变放大器的放大倍数;时间常数,用以改变仪器的低频特性;高频滤波,用以滤除放大器的高频成分;调零,用以改变描记曲线在记录纸上基线的位置;直流平衡,其作用是使第一级放大器的输出为零,保证在进行灵敏度旋钮换档时,基线位置不变;校对,用以对放大器的放大倍数进行校对等调节旋钮。
4.时标及实验标记装置:时间标记旋钮分为1s、10s、1min、三档,分别置这三档时,相对应的每一时标笔每隔1s、10s、1min在记录纸上作一标记。可根据实验需要选择恰当的时标档位。若时标旋钮置于“外接”时,时标由外接仪器控制,可用来记录刺激等标记用,便于与外部时标同步。
在生理学的实验教学中,多数情况下只需同时记录两种生物信号的变化,因此在实验教学中主要用双道生理记录仪。目前使用较多的是LMS―2型生理记录仪。现以LMS―2B型二道生理记录仪(图1―1)为例说明其使用方法。
1.开机前的准备工作:
(1)先将仪器所有开关置于“断”或“停”位置;将所有放大器拨到“断”;“灵敏度”置最低档。
(2)仪器良好接地。
(3)安装好记录纸。
(4)将墨水贮存装置中注入墨水约至墨水壶的2/3处,盖好盖子,用指尖按压盖子中央小孔,直至墨水从记录笔尖流出。
2.通电:接通220V电源,打开电源开关,电源指示灯亮,落下抬笔架,使记录笔触到纸面上。
3.定纸速:用“控制纸速按键”选择合适的走纸速度。
4.定时标:用面板上的“记时笔控制键”调节。
5.定标记:用面板上的“标记控制”和“标记按钮”。
6.调零:是指通过调节有关旋钮,使放大器在没有信号输入或输入短路时,输出为零。此时描记笔处于记录纸中间零线位置上。
(1)后级放大器调零。1)将前、后级放大器断开。方法是将FY―2的输出开关拨向“断”,使FY―2放大器与后级放大器断开;2)分别用后级放大器上的“零位”旋钮,将笔调到记录纸上各自的中心线上;3)按FG校对按钮,有0.5V电压在纸上可得到10mm的方形波。
(2)前级放大器调零:1)将FY-2的输出开关拨向“通”,使FY-2放大器与后级放大器连接;2)拔出插入前面板上FG放大器输入孔的双蕊插头,使FD-2放大器与后级放大器连通;3)分别用前级放大器上的“零位”旋钮,将笔调到记录纸上的适当位置;4)按FG校对按钮,使输入0.5V在纸上可得到10mm的方形波。
7.调前级放大器的“直流平衡”:FD-2多功能放大器和FY-2血压放大器的调定方法一样。
(1)确定前级放大器上的“测量”开关仍处于“断”;后级放大器输出为“通”。不要按下“50Hz抑制”键。
(2)将“灵敏度”开关置于最低档,用“零位”钮定零位;将“灵敏度”开关置高档处,调“直流平衡”使笔尖保持到零位。
(3)“灵敏度”再置于最低档,用“零位”钮定零位;“灵敏度”置最高档处,调“直流平衡”使笔尖保持到零位,如此反复调节直到改变“灵敏度”描记基线不再改变为止。在以后的使用中,不得随便调此“直流平衡”。
8.FD―2多功能放大器:
放大器的“直流平衡”与“零位”可控制记录笔的零位,以保证记录灵敏度开关换档时基线位置不变。
“直流平衡”的调整:先调好前后级零位,前级测量开关处于“断”,后级输出处于“通”,将灵敏度置于最低(“10”)档,“调零”旋钮定零位,再将灵敏度开关置于最高(“0.02”)档,调“直流平衡器”使笔尖保持所在位置,灵敏度开关换档时,基线位置应不再改变。放大器的灵敏度,有直流与交流之分。“时间常数“开关置于“DC”档时,灵敏度为各档的系数(0.02、0.05……10mV/cm)乘50,“时间常数”开关置于其他档时,放大器灵敏度即开关上各分档数。FD-2放大器内部提供1mV的直流校对电压,主要用于直流灵敏度校对。
9.FY―2血压放大器
“直流平衡”意义及调整方法与FD-2同,灵敏度分为12、6、2.4、1.2、0.6kPa/cm(约90、45、18、9、4.5mmHg/cm)。仪器内部提供12和1.2kPa(90和9mmHg/cm)校对信号,改变12和1.2kPa的校对信号通过前级转换和调节标记处电位器来实现,放大器灵敏度校正好后,一般不再调动。
10.注意事项
(1)调零时当放大器接通时笔尖出现快速摆动、乱打,说明仪器有很强的交流干扰,应马上将放大器置于“断”的位置,检查并确定接好地线后再进行调零。在调整前置放大器时,不能接通输入端,否则外界信号容易干扰仪器的调零工作,一定要保持输入端短路。
(2)仪器的直流平衡一经调好,在实验过程中不要再调动,否则将影响实验结果的准确性。
(3)由于二道生理记录仪的描记系统属于动圈描笔偏转系统,具有一定的机械惰性,不能有效传输高频信号,故不适合记录快速变化的生物信号(如神经干动作电位、膈神经放电等)。
(4)每做一次实验,必须进行定标,以示实验的开始与结束,并在实验开始或结束处记录定标数值。对标本给予刺激或药物后,也必须定标,以示实验过程中项目处理的特征,并在定标处予以必要的文字处理。
(5)实验完结,将各开关置于“断”,将压纸抬起,将墨水壶内的墨水全部吸净,再用乙醇清洗笔尖管道。
(6)不能在通电状态下插、拔前置放大器和换能器。
(7)电源开关断开后不能立即再次启动,须间隔5min以上再次开启。
(二)换能器
换能器又称传感器,是指将机体生理活动的非电信息转换成与之有确定函数关系的电信息的变换装置。换能器的种类繁多,生理学常用到的主要有两种,即压力换能器和张力换能器:
1、压力换能器
压力换能器主要用于测量血压、心内压、颅内压、胸腔内压、胃肠内压、眼内压等。原理是换能器内部有一平衡电桥(图1―2)该电桥由敏感元件组成,它可以把压力的变化转换为电阻率的变化。当外界无压力时,电桥平衡,换能器输出为零。当外界压力作用于换能器时,敏感元件的电阻值发生变化,引起电桥失衡,导致换能器产生电信号输出。电信号的大小与外加压力的大小呈线性相关。使用前将换能器与主机接好后,启动并预热10~20min后,将系统调到零位即可开始测压。
2、张力换能器
张力换能器主要用于记录肌肉收缩曲线,其工作原理与压力换能器相似。张力换能器把张力信号转换成电信号输入(图1―3)。
使用方法:
(1)换能器的安装方向说明:根据测量方向,将换能器的固定杆固定在合适的支架上,既要保证方向和力的敏感梁(弹簧片)的平面垂直,又要保证换能器的受拉方向正确。测力方向指向弹簧片引出口间隙较大的一方。
(2)换能器的定标:将换能器固定在合适的支架上,将固定杆的固定平面向下并使梁保持水平,将换能器与主机接好通电预热10分钟后,按等重量(满量程的五分之一)加砝码到满量程,这时在记录器上得到相应的等距离的标定线(注意:在正式标定前,先用满量程砝码预压两次。换能器的辅助调零电位器在换能器外壳侧面沉孔中)。
(3)用毕后,从架上将换能器卸下,但不要用超负荷力拆卸。
在使用上述两种换能器时,要注意它们所能承受的张力,压力是有一定范围的,不应测量超过的换能器测量范围的张力和压力,以免损坏换能器,另外,在使用时不要将水流入换能器内部,以防短路损坏。
(三)电子刺激器
电子刺激器是能对机体和组织提供电刺激的仪器装置。现介绍上海国泰JJC―2型(图1-4)。如配合示波器、二道生理记录仪可做多种生理实验。它可以产生连续的矩形和正负微分脉冲,也可产生可控单脉冲或间距可调的双脉冲。还附有记时和记滴装置,并带有电磁标输出。
自左向右分为4部分。即电源部分;记时记滴器(101);脉冲发生器(201);脉冲放大器(301)。
2.使用方法:
(1)先将刺激器的所有开关置“关”和“停”位置。接通220V电源,指示灯亮。
1)将记滴电磁标插入101“记滴”插孔;2)将受滴插头插入“受滴”插孔,当受滴器接受液体时,电磁标可记录出滴数;3)将记时电磁标插入“记时”插孔,调节时间钮,记录单位时间内的滴数。
(3)单刺激
1)用导线连接201的输出孔与301的输入孔,将脉冲发生器和脉冲放大器相连;2)将刺激器总输出线插入301总输出孔,并连接刺激电极;3)用301的波型选择开关选择刺激波形;4)用201的“单复”开关置单处;作单脉冲刺激时将间距开关置于“单”;5)用301的“波宽”和“振幅”粗细调节纽,调节波宽和强度;6)作双脉冲单刺激时,将201的“间距”开关置于“双”,在0~15ms内调节双脉冲间距,则可获得两个波型、波宽和强度均相等的脉冲波;7)将手动插入201的“手控”插口,每按一次触发开关,即可得到所需的单脉冲或双脉冲刺激。
(4)连续刺激
1)同上法将脉冲发生器和脉冲放大器相连,并连接刺激电极;2)将201的“单复”开关置于复处;间距开关置于“单”;3)调节波宽和刺激强度;4)用201的“频率”和“倍率”调节刺激频率。用301的波型开关选择刺激波形。
(5)配合使用
1)与示波器配合将101的“触发”口与示波器触发输入连接,刺激器触发脉冲“复”时为正向;“单”时为负向;2)与二道生理记录仪配合
将电磁标连线插入301的“指标”口,电磁标即可与输出脉冲同步工作。
3.注意事项
(1)熟悉仪器性能及使用规则后,再使用仪器;
(2)作刺激用时,切勿使总输出线两极短路;
(3)切勿在高频率宽脉冲下使用。
(四)刺激电极
刺激电级的种类很多,在生理实验中常用的有普通电极、保护电极、乏极化电极等(图1-5)。
1.普通电极
刺激离体的组织时常用,电极的金属丝装嵌在有机玻璃套内,前端裸露少许金属丝,用以接触组织。
2.保护电极
刺激在体深部组织时,避免电流以刺激周围组织,常需用保护电极。电极的金属丝包埋在绝缘套内,前端仅有一侧槽露出电极丝作用于组织。
3.乏极化电极
当用直流电刺激组织时,上述电极不宜使用。因组织内外存在着电解质,当电流以恒定方向流过时,阳极下将有Cl-积聚,阴极下将积聚Na+,此称为极化现象。离子积聚程度与通电时间呈正比,产生与原电动势极性相反的极化电动势,一方面衰减了刺激电流,另一方面在断电时则发生分极电流,从而影响实验结果。为了避免极化现象,用直流电刺激时,应采用乏极化电极。常用的乏极化电极有银-氯化银电极、锌-硫酸锌电极和汞-氯化汞电极。
现以银-氯化银电极为例,介绍工作原理和制作方法。银-氯化银电极通直流电后,在阳极下有Cl-集聚,但阳极电极的金属银不断失去电成为Ag+,后者与集聚的Cl-结合形成AgCl,附着于电极表面,避免了Cl-的集聚;在阴极下,有Na+集聚,但由于阴极不断获得电子,使阴极表面的AgCl中的Ag+还原为Ag而放出Cl-,后者与Na+保持着电离平衡,从而消除了两极间的极化电动势。
制作银-氯化银电极,可根据不同实验要求,选择不同形状和型号的银片或银丝,先用细砂纸擦去表面污物,用蒸馏水洗净后浸入盛有0.9%NaCl溶液的烧杯中,接于4~6V直流电源的阳极上;阴极石墨棒,通电0.5~1h。电路中接1KΩ 的可变电阻和10~25mA电流计,按每平方毫米银电极表面积给电流0.01mA计算。这样可得到均匀而又牢固的氯化银层,做好的电极放在暗处保存,以免氯化银分解。使用时外绕一层脱脂棉,并在生理盐水中浸湿,通过棉层间接接触组织。不用时可浸在0.9%NaCl溶液中,并短路之,以减少极间电位差。
(五)锌铜弓
锌铜弓常用以检查坐骨神经腓肠肌标本功能是否良好。原理为锌的电极电位为-0.76V,铜的电极电位为+0.34V,当弓顶锌与铜连接时,电流按铜→锌方向流动;当锌铜弓与湿润的活组织接触时,锌失去电子成为正极,使细胞膜超极化;而铜得到电子成为负极,使细胞膜去极化而兴奋。电流按锌→活体组织→铜的方向流动,形成刺激。注意用锌铜弓测试时,活体组织表面必须湿润。
二、计算机在生理学中的应用
计算机技术在生理学领域中的应用已十分广泛,随着计算机技术和信息理论的发展,计算机在生理学乃至整个生命科学领域中的应用,将有着越来越广泛的前景。
(一)计算机采集、处理生物信息的基本过程
由生物体所产生的生物信息形式多样,除生物电信息可直接经引导电极输入放大器外,其它的非电信息必须经过换能器的换能,将这些非电信息转换成电信号后,才能输入放大器。信号经生物放大器放大后,计算机按一定的时间间隔对连续的信号由A/D转换器转换成计算机能接受的数字信号进行采集,处理后由显示器并连接线,即我们所观察的生物信号。
1.换能器和放大器
前已述换能器和放大器是将生物信息的非电信息如压力、张力、流量、温度等必须先转为电信号,才能进一步处理。换能器的作用就是完成这种信号的检取和转换工作。从换能器来的生物信号通常很弱(毫伏或微伏),必须经生物放大器放大后(伏特)才能送给记录、分析设备进行处理。
2.生物信号的采集
计算机在采集生物信号时,通常按照一定的时间间隔取样,并将其转换为数字信号后放入内存,称为采样。
(1)模数传换器:生物信号通常为模拟信号,需转换成数字信号,才能为计算机接受。模数(A/D)转换设备一般能够提供多路A/D转换和D/A转换功能。A/D转换需要一定时间,这个时间的长短通常就决定系统的最高采样速率。A/D转换的结果以一定精度的数字量表示,精度越高,幅度的连续性越好,对一般生物信号的采样精度不应低于12位。转换速度和转换精度是衡量A/D转换器性能的重要指标。
(2)采样:与采样有关的参数包括:通道选择、采样间隔、触发方式和采样长度等方面。
3.生物信号的处理
计算机对生物信号的处理一般包括以下几个方面:
(1)直接测量:在选定的区间内,计算机可直接测量出波形的宽度、幅度、斜率、积分、零交点数等参数。
(2)实时控制:利用输出设备,计算机可发出一些模拟的或数字的控制信号,用来控制与之相联的其它设备。控制信号的大小、方式及发出的时刻可随所采集的生物信息的特征而做出相应的改变。
(3)统计分析:用计算机进行统计分析具有快速、准确、便捷的特点。现有的统计处理程序非常丰富,除能完成方差分析、t检验和线形回归等常用统计方法外,尚能完成逐步回归、曲线拟合等较为复杂的统计方法。数据可为多种统计方法共享,结果可以图形方式输出,使用非常方便。
(4)动态模拟:通过建立一定的数字模型,计算机可以仿真模拟一些生理过程。例如激素或药物在体内的分布过程、心脏的起搏过程、动作电位的产生过程等均可用计算机进行模拟。除过程模拟外,利用计算机动画技术,还可以在荧光屏上模拟心脏泵血、胃肠蠕动、尿液生成、兴奋的传导过程。基于计算机多媒体技术的多媒体教学,可将复杂的生理过程通过二维或三维动画的方式演示出来。再配上同步的声音,可以达到非常独特的教学效果。
(二)Windows操作平台下的计算机实时分析系统
这里以成都泰盟电子有限公司研制的BL-410生物机能实验系统为例,简要介绍它在生理学实验中的应用。
Biolab系统硬件的集成电路模块含有四通道程控放大器,可同时监视和记录四道生物信号以及提供刺激,监听功能。系统软件基于中文win98平台,它将先进的现代电子技术与计算机数据处理技术有机地融合在一起,程序结构紧密精炼,兼容性好,模拟化界面易学易用,运行稳定。
1.BL-410系统的主界面
系统软件设计的仪器模拟图形化用户界面很友善,直观与操作简便。主界面从上到下依次分为标题条、菜单条、工具条、生物信号显示窗口、反演按钮区及状态条等6个部分;在生物信号显示窗口的左边为控制区和信息区切换按钮,控制区从上到下可分为4个通道,Biolap 410硬卡参数调节及扫描速度调节与显示区和特殊实验标记选择区;在主界面左下角有一个设置刺激参数对话框(图1-6)。
2.BL-410系统菜单
本系统有10个Windows风格的顶级菜单,它们是:文件、编辑、显示方式、输入信号、实验项目、定标、刺激、数据处理、打印和帮助。
(1)文件菜单
文件菜单中包含有打开反演数据、打开配置、保存配置、记录模式、启动、暂停、停止、系统复位、系统信息、数据文件删除、打印设置和退出等命令。软件的菜单命令配合操作界面中的控制区按钮可完成所有实验操作。
(2)编辑菜单
编辑菜单包含有复制、粘贴、显示剪辑页、实验标记编辑、实验人员名单编辑、记滴时间设置、实验标题编辑和实验相关数据编辑等命令。属于系统中“数据编辑”和“计滴时间设置”的操作菜单。对数据的处理独具特色,可以对反演数据进行“数据剪辑”和“图形剪辑”,只保留有效的原始记录数据,以减少冗余数据,便于观察和长期保存。“图形剪辑”可从原始波形图上剪辑有效的波形图,然后将各个剪下的波形图段拼成一张大图,便于实验报告的输出打印。
(3)显示方式菜单
显示方式菜单中包含连续示波显示方式很多。从上述方式看,比传统示波器和记录仪显示方式更强大和适用于不同实验。加上压力标尺单位、信号反向、标尺开关和调节波形比例等命令,该菜单控制着“显示方式”和“波形调节”方面的功能。
(4)输入信号菜单
输入信号菜单中包含1~4通道的四个子菜单和打开上一次实验设置的命令。在每个通道子菜单中有“动作电位、神经放电、脑电、动物心电、血压、左室内压、张力、呼吸”等生理指标的记录命令。通过各通道指标和参数灵活的搭配,系统的四个通道就组成各实验所需的配置。
(5)实验项目菜单
实验项目菜单是通过预实验的实践获得的较理想仪器参数条件配置与实验名称的列表。仪器软件中已经预设的常用的一系列实验项目的仪器参数,通过选择此菜单的实验项目名称是最常用的快捷进行实验方式,可立即设好实验条件进行实验记录。如上所述,使用者也可以通过实践将理想的实验条件存为配置文件,供以后调用其效果与使用此菜单相同,都可以大大节省设置时间和保持实验条件的一致性。
(6)定标菜单
定标菜单中包含调零和定标等命令。
(7)刺激菜单
刺激菜单中包含启动刺激和停止刺激等命令。
(8)数据处理菜单
数据处理菜单中包含微分、积分、频率直方图、序列密度直方图、非序列密度直方图、频谱分析、心电向量图、直线回归、平滑滤波、单点测量、两点测量、区间测量、细胞放电数测量、数据输入等命令。
(9)打印菜单
打印菜单中包含1通道图形、2通道图形、3通道图形、4通道图形、1、2通道图形、1、2、3通道图形、所有通道图形、通用通道数据打印、彩色打印、打印比例、打印位置、打印一个文件等命令。
(10)帮助菜单
帮助菜单为系统的在线帮忙系统,提供和解答一些关于系统和应用的问题。
3.操作步骤
(1)开机,进入Window 98界面。
(2)鼠标双击“Biolop 98”图形,显示器显示BL-410生物采集、处理信号.
(3)单击任一部位,进入Biolop 98主界面。
(4)实验开始,选择输入方式。1)选择:实验项目、实验系统、实验内容,单击后直接进入实验状态;2)选择
输入信号、通道、信号种类、单击后启动波形显示则进入实验状态。如需选择多通道输入,则重复即可。当需要以全屏方式显示某一通道信号时,只需用鼠标双击此通道任一部分;如要恢复原多道显示,可双击全屏显示的任一部位。
(5)实验参数
实验开始后,BL-410系统将根据所选择的信号或实验项目给出相应的初始参数,基本上能满足实验要求。实验者亦可根据自身需要和实验对象选择不同的实验参数来完成实验。
(6)计算机良好接地
将计算机主机外壳通过一条导线连接在地线上。
(7)记录存盘
当信号波形稳定后,按下“记录”按钮,即绿色圆点变为红色,计算机开始记录存盘。
(8)实验数据显示
单击控制、信息区中的“信息”按钮,该 区即根据不同通道记录信号的类型显示不同的测量数据。
(9)暂停观察
当需要观察或分析正在显示的那段波形时,单击“暂停”按钮,即可满足要求,单击“启动”键则可继续实验。
(10)标记实验观察项目
1)添加标记
在工具条中有一“添加标记”键,每单击一次即可对不同的实验项目进行数字标记。反演时亦可根据数字标记寻找、分析。2)实验标记项
实验中,直接由主界面左下角“实验标记项”中选中所需标记项,右击当前通道即可。
(11)刺激器的使用
1)一般情况下,刺激器的参数调节面版以最小化隐藏于主界面下方。需要使用刺激器,单击“设置刺激器参数”条的放大框。2)此面版的大小、位置均可调节。3)各参数的大小应根据实验要求进行调节,参数右边两个上、下箭头为粗调,下面两个左右箭头为细调。4)当需要给标本刺激时,单击“启动刺激”键;需停止时单击“停止刺激”键。
(12)记录心电
1)单导联心电记录
当只需观察记录一个导联的心电时,选择该方法,实验中用的较多。将普通信号输入线,按心电导联连接方式接在不同的肢体上,并输入所需通道,调节好仪器参数,即可记录出该导联心电。2)全导联心电记录
当需同时记录四个导联心电时选用此方法。连接方法为一通道(右前肢)、二通道(左前肢)、三通道(左后肢)、四通道(胸导联)、接地线(右后肢)。计算机内部对这些独立通道的心电信号将自动合成,四个通道显示不同导联心电,各通道所显示的心电导联可以通过对话框自行调节。如果不需要记录胸导联心电,则不必输入信号。
(13)结束实验
实验完成后,单击工具条“停止”键,此时弹出一个存盘对话框,提示你为刚才记录存盘的实验数据输入文件名,否则,计算机将以“Temp?dat”作为该数据的文件名,并覆盖前次相同文件名的数据并存入储存器中。单击“确定”后可对本次实验进行反演。
(14)实验组及人员名单的输入
完成实验后,需要在实验结果上打印出组号及人员名单。方法是单击“编辑”菜单,在相应的对话框中输入组号及人员名单,单击“OK”即可。
(15)反演、剪辑实验图形
1)反演在工具条中单击“存贮数据反演”找到需反演的文件,确定后即打开数据文件,反演该实验图形(亦可拖动滚动条进行查找),并对它进行图形,数据剪辑。2)图形剪辑,单击“图形剪辑”键,移动鼠标,选定图形的左上角起始点后按下鼠标度并向右下方向拖动它,此时,屏幕上将出现一个柜形虚框,它代表你将要剪下的一块图形,并随鼠标的移动而改变大小。松开鼠标,屏幕上将自动出现一张白色剪辑页,刚才剪下的图形位于剪辑页的左下角,同时该生物信号测量数据将自动显示在剪辑图形的下方,这时,你可以用鼠标选定它并移动于任何位置,若不满意可再次选定移位。单击“返回”,屏幕将回至原剪辑的位置,“启动波形显示”则继续反演,重复以上操作,可剪辑多幅实验图形直至剪辑完毕。图形剪辑页上还有多个功能按键,可根据实际需要进行选择,直至剪辑页上形成一张能够反映实验结果的整体图形,打印。3)数据剪辑,单击“数据剪辑”键,当前通道的显示窗口中将出现一条白色垂直线,并随鼠标的移动而移动,当线条移动到你将要剪辑数据的起始端时,单击左键确定,同时,另一条直线出现,用鼠标移动它至该剪辑数据的尾端并确定,此时,两条线之间的图形就是我们剪辑的数据,计算机会自动存盘。重复以上步骤,进行多次剪辑,停止反演后,一个以“cut.dat”命名的剪辑数据文件,自动生成。反演该文件时,是本次图形数据剪辑的集合。
(16)数据处理
1)区间测量
用于测量当前通道图形的任意一段波形频率,最大值、最小值、平均值及面积等,其结果显示在信息显示区中。单击“区间测量”键后,当前通道图形暂停扫描,出现一条垂直线条,它随鼠标而移动。单击鼠标以确定需要进行测量图形的始端,同时出现另一直线,以相同方法确定终端。在被测图形段内出现一条水平线,用鼠标移动直线上下位置,选定频率计数的基线并确定。所有的测量参数均计算出同时显示于该通道的信息区中。单击鼠标右键即结束区间测量。2)两点测量
用于测量任意通道内某个波形的最大值、最小值及两点之时间和信号的变化率,信号的变化率显示于信息区的“当前值”一栏中。单击工具条中“两点测量”键,移动鼠标,确定被测波形一点的位置,随后确定第二点位置,1、2点由一条红色直线连接起来,所测量出的各项参数指标显示在信息区中。按下鼠标右键将结束两点测量。3)单点测量
在实验图形显示时,于任意通道内的任意位置均可用此方法测量指定点值的大小。测量时,在测量点上单击鼠标左键,所测量值便自动显示在信息区的“当前值”上。
(17)打印
1)图形剪辑打印
图形剪辑完成后,单击工具栏中“打印”键,调节打印比例和位置,在图形剪辑页上单击打印按钮,即可。2)数据图形打印,将实验图形或剪辑的数据图形按一定的比例,选定通道后即可打印出一幅有实验数据的图形。
(三)DOS操作平台下的计算机实时分析系统
以MS-302系统为例介绍其使用方法。MS-302系统是由计算机与MS-302构成的三通道计算机实时分析系统。利用MS-302系统可以从生物体内或离体器官、组织中获取电信号及压力、张力、位移等非电变量的信号。经过信号调节、数据采样、模数转换、分析处理等过程,即可同时显示并打印出三项实验结果。
MS-302系统由硬件和软件两部分组成:
(1)计算机
计算机是MS-302系统的主机,功能是对采集转换后的生物信号进行分析处理、存储、显示或打印以及对各种实验参数的调节。
(2)MS-302系统输入输出面板
输入输出面板有与外界联系的接口。面板上有六个插座,1A为6芯心电信号输入插口,1B为五芯的生物点信号输入接口,1A、1B为第1通道的输入端;2为2通道的输入端;3为3通道的输入端;4为刺激器的输出端,5为监听信号的输出端。
心电图的导联线接线及插座各脚功能:红――右上肢;黄――左上肢;绿――左下肢;黑――右下肢;白――胸导联;+3V和-3V为传感器工作电压;+极和-极为输入信号的正负极;监听――接监听器(图1-7)。
(3)多功能采集转换卡
集3个通道生物信号放大器、刺激器、监听器、AD/DA转换器于一卡,插在计算机主板的扩展槽上,并通过连线与输入输出面板相连。
软件为MS-302系统。将实验生理科学的常用实验用汇编语言编写成相应的实验程序和指令。各种信号调节不设面板,即无开关、旋钮等控制调节装置,通过软件便可设定或调节系统中的通道选择、增益、滤波、调零、平衡及刺激器的刺激方式、频率、强度、波宽、延时等参数;可进行显示方式、显示速率、显示长度、状态转换及重显资料、资料剪贴、打印等操作。
2.界面与操作
(1)启动与退出
1)启动:在DOS提示符下进入MS-302子目录,C:CDMS302,键入MS302执行该系统,C:MS302>MS302,屏幕显示封面,再按任一键即启动系统进入测量界面。
2)退出:当退回本系统主菜单后,在任一菜单项按Esc键,在状态窗中区显示“监视状态”,“记录状态”,“结束实验”的对话信息,按→键将红色方块移至“结束实验”,再按Enter键,即返回到DOS的C:MS302>MS302提示符下,屏幕显示封面,再按任一键后进入该系统的“监视状态”。
(2)图形界面与系统状态
1)图形界面
MS302启动后即进入图形用户界面,此时屏幕分成上下两部分。上部为信号窗,约占屏幕的3/4,又均分为3个子窗口,分别依此显示1、2、3通道的被测信号。下部为状态窗,约占屏幕的1/4,又分为上、中、下3个条形区,上区显示数字结果与时间,中区显示子菜单或对话信息,以及功能键提示,下区显示主菜单,分设8项功能,即信号选择、增益选择、定标选择、设刺激器、重显资料、打印选择、显速选择、参数设置,在某一时刻,系统总是处于4种状态中的一种。
2)系统状态
系统启动后即处于监视状态,这时屏幕显示时间字符为黑色。在此状态下可对各通道进行采样,但只作监视,不存贮数据。此时仍可对主菜单各功能项进行操作(F4、F7、F8除外)。
系统启动后出现“监视状态”、“记录状态”、“结束状态”的对话窗,按方向键将红色光标移至“记录状态”。按回车键后出现“自己命名”、“按时间命名”的对话窗,可任意选择其中的一项,按回车键后系统由监视状态进入“记录状态“。这时时间显示字符为绿色。在实验准备未做好的情况下,一般放在“监视状态”下观察,以免占用硬窗空间。
结束实验后进入“重显资料”功能时,系统即退出显示进入重显状态,可对硬盘的数据文件进行回放重显。重显主要使用功能键F3、F4、F7、F8、F9和F10。
在重显时按F7、F8键,可对重显资料进行剪辑重组,重组后的资料分别又自动命名,形成3个新的数据文件,并分别将剪辑的文件自动重新存盘,原文件保持不变。
(3)功能键、操作键、鼠标操作和快捷操作
功能键F1~F9已定义成不同功能,在状态窗中区后部有提示,现分别说明于下。
F1-比较显示方式切换。执行“参数设置”功能内“显示方式”项中的“比较显示”功能,可根据需要将某一通道图形显示在另外一通道,以同步比较两个不同图形。如做动作电位传导速度时,可将两图形重叠比较显示。用F1键实现比较显示和正常显示的切换。在重叠文件功能的文件选择下,F1键被用作删除文件用。
F2-实验标记。实验过程中发生的事件需要给出标记时按F2键,便在状态窗的中、下二区显示标记内容的中文提示,现有2页共56条,可用↑、↓键翻页,←、→键选条,选到适用条目后按Enter键,即在3个通道上标上该条中文字样,本次F2键的作用完成,标记内容提示亦消失,下次标记需再按F2键;若无适当标记内容可选,则按Esc键,3个通道自动生成↑(标记号)和表示标记次序的数字。在每次实验中可作256个标记。当显速慢,前后2次标记相隔太近时,只显示↑号;若相隔非常近时,只在三道图形上出现向下的脉冲。
F3-屏幕测算。屏幕测算是指对信号窗中的三道信号(实时信号或重显信号)图形进行测量。按F3键后,屏幕显示立即“冻结”,状态窗下区显示通道选择的子菜单,用←、→键与Enter键选择要测算的通道,根据提示上下移动水平方向的白色横线,白线的位置在“当前值”栏中显示,将线移至波形区内的某个位置,按键后确认界值,该界值用于波形的频率计数,界值以上的波有效。然后软件显示垂直光标,光标位置的信号值显示在“当前值”栏,用方向键左右移动至测量的起点后按键后自动出现第二个垂直光标,这时光标处的值在“当前值”栏中显示,二光标的距离在“宽度”栏显示,据该宽度换算后的频率在“频率”栏显示,第二光标处对应的信号值与第一光标处对应的信号值的差值在“差值栏”中显示,第二光标只能位于第一光标右边,将第二光标移至测量的终点按键确认,这时立即显示测量的宽度、两点的差值、信号的频率、波形计数、信号的最大值、平均值、最小值、测量的面积、标准化后的单位面积等参数。
F4-特殊操作。执行“重显资料”功能后,按F4键,程序借用主菜单区前半部显示其特殊操作的子菜单“重显速度、单屏显示、横向压缩、扩展屏幕”,同时重显的图形暂时“冻结”,可用←、→键移动红色块及按Enter键来选择子菜单中的项目,各项功能分述如下。
F4.1重显速度
执行此项子菜单首先要求用户选定重显的速度级,分为11级,以0,1,2,…20表示,以0级最快,20级最慢,可用→、↓键以1递增,或←、↑键以1递减,选择后按Enter键即以所选定的速度重显。若要改变时,需要按F4键,重选“重显速度”及“速度级”。
F4.2单屏显示
进入此子菜单项后,程序提示“按←键显示前-屏,按→键显示后-屏”,即以当前记录作退后或向前的分屏重显。退出时须按Esc键。单屏显示时信号的分析结果用红色数字同步显示。
F4.3横向压缩
为了将已记录的信号重显时在时间轴方向上压缩,使得原来采样速率较快的展开波形以慢而密集的形式显示,便于观察信号在较长时间内的变化趋势。进入此子菜单后,程序要求用户选定“横向压缩比”,比例范围分为1:1,1:2…1:29,1:30共30档,1:1为不压缩原形重显,依次增加压缩比,波形愈来愈密集,显示速度变慢。
F4.4横向扩展
将信号进行横向放大显示,显示比为1:1,1:2,1:4即正常、2倍、4倍显示。
F4.5扩展屏幕
其功能是将三通道分区显示的形式变成三道合一,扩展为整个信号窗显示,并使信号幅度加大1倍。此时,若再次执行本功能,则回复到原来分区显示的状态。因此,反复执行此项功能,可使屏幕在“扩展”显示与“分区”显示格式间来回切换。
F5-开刺激器。按F5键启动刺激器,数字化刺激器即按用户设定的参数输出方波。
F6-关刺激器。按F6键令刺激器终止方波输出。
F7-开始剪辑。重显资料时,按F7键后出现-竖线,用←、→键将竖线移至要剪资料的起点,然后按Enter键确认起点。
F8-终止剪辑。在起点选定后,按F8键后又出现-竖线,用← →键将竖线移至剪资料的终点,然后按Enter键确认终点。这样完成一次剪辑。反复操作F7和F8键可完成多次资料剪辑。
F9-打印图形。在监视、记录或重显时,按F9键均可打印屏幕显示的图形和数据,打印内容由“打印选择”设定。打印时实验可照常进行,数据的贮存与分析处理也不受影响。
本着力求操作简便、易学易用的原则,一般只需使用7个操作键。
→键或↓键:按→键或↓键的作用是向右(或向下)选择菜单或文件,或递增欲设定的参数,有的参数按↓键大量递增,起粗调作用,按→键小量递增,起细调作用。
←键或↑键:其作用是向左(或向上)选择菜单或文件,或递减需设定的参数,有的参数按↑键大量递减,按←键小量递减,也分别起粗、细调节的作用。
Enter键:按Enter键后正式选中该菜单项,由上层菜单进入下层,并在子菜单区显示下层子菜单;或是开始执行该菜单项的功能。
Esc键:与Enter键的作用相反,取消对该菜单项的选择,并由下层子菜单返回上层菜单或退回主菜单。在主菜单按Esc键,显示“监视状态”、“记录状态”和“结束实验”的对话信息。若选“记录状态”,可由监视状态转入记录,正式将实验数据存入硬盘;如果选“监视状态”,也可由记录状态转监视,暂停数据存盘,但不退出系统,不改变原有设置,再次记录时仍打开原数据文件继续存贮;选“结束实验”时,则退出本系统,返回Dos提示符。
空格(Space)键:在任一状态按空格键,屏幕显示画面暂时“冻结”,可仔细观察图形,再次按空格键,便消除“冻结”,恢复原来的显示状态。
3)鼠标操作:如用鼠标操作在运行MS302系统前位先运行鼠标驱动程序,方法是:C:dosmouse,ms302批处理文件会自动运行鼠标驱动程序。
鼠标操作方法:上、下、左、右移动鼠标分别代表↑、↓、←、→键;轻点左键代表键;轻点右键代表键;较长时间按左键代表空格键;较长时间按右键会自动出现F1-F9功能键,然后选择执行其中的某一功能。
4)快捷键操作:MS302有8个主功能块,运行时可用上述的方向键和Enter键选择,当需要快速调用这些功能是,可以用快捷键进行快速调用,方法是直接按功能块相应功能键。每个功能对应的快捷键如下:“信号选择”按、“增益选择”按、“实验模块”按 “设刺激器”按、“重显资料”按、“打印选择”按、“显速选择”按、“参数设置”按。
(4)程序结构与功能
本软件主要由8个功能组成,分别表示为主菜单中的8个项目,即信号选择、增益选择、实验模块、设刺激器、重显资料、打印选择、显速选择及参数设置(图1-8)。现分别按各功能块说明如下。
(图1-8)(1)信号选择
选择每个通道检测信号的种类与性质。包括动作电位、神经放电、肌肉放电、脑电、心电、呼吸、压力、张力、计数、无输入等。根据实验内容分别选择相应通道的信号。
被测量的生理信号大体可分为电变量与非电变量两类。电变量如心电、肌电、脑电、神经电位、细胞电位等,多数为不同频率的交变电信号,可用交流(AC)或直流(DC)放大器放大。非电变量的种类较多,如压力、流速、张力、位移、声音、温度等,其中不少是含有直流分量的低频信号,须用直流放大器或载波放大器放大。
MS302的第1通道前级为AC放大,后级为DC放大,两者串接具有较高增益,可放大弱的交流电信号(如脑电、肌电、心电、神经放电等),能根据信号通频带的要求,自动选择相应的时间常数和高频滤波,还能对信号自动跟踪,使图形显示在屏幕最佳位置,而无需手动调节,避免了动作伪差等引起基线的不规则漂移。当选择含有直流分量的信号(如压力、肌张力等)时,第1通道与第2、3通道一样用作DC放大器,均具有直流自动调零功能,使传感器无输入信号时放大器的输出零。调零过程中程序会给出对话信息,提示用户操作。调零后,基线移到信号分区底部方格下线,即为直流分量的零,线上为正,下方为负,基线的水平可通过“参数设置”中的“基线位移”功能向上或向下调节。当第1通道信号选择为“心电”后,显示菜单“Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF、V”,供选择不同心电导联。
无信号输入时请选择“无输入”,这时系统自动将该通道封闭。封闭后的信号可用“参数设置”功能中的“基线位移”功能移动显示线,该功能在将封闭通道用作刺激标记显示时有用。
2)增益选择
增益选择是调节放大器的放大倍数,使显示的信号波形大小适宜。由于通道1具有AC放大和DC放大,所需增益范围不同。当选定动作电位、压力、肌张力或液滴信号,用作DC放大时,其增益范围与通道2、3相同,分32、16、8、4、1、1/2、/4mv/cm8档;而选定神经放电、肌电、脑电、心电、呼吸作为AC放大时,其增益分为32、16、8、4、2、1、1/2、1/4、1/8、1/32、1/64、1/128、1/125mv/cm11档。例如,若需将通道2或3的放大器增益设为2mv/cm,操作过程是:用←、→键将红色块移至主菜单的“增益选择”项,按Enter键后显示子菜单“通道1选择”、“通道2选择”、“通道3选择”,又用←、→键将红色块移至“通道2选择”、或“通道3选择”,按Enter键后显示不同增益,再用←、→键将红色块移至“2”,按Enter键,通道2或通道3的增益便被设定为2mv/cm。
3)实验模块
为了进一步简化操作,满足学生实验要求,软件编写了常用实验模块,对一些参数时行了预置,使得学生进入模块后,很方便地进入实验状态,如预置的参数不能满足要求,可以自己根据需要重新设定。
4)设刺激器
该功能是设置数字刺激器输出方波的各个参数。各参数的定义如图(1-9)所示
刺激的串间隔(延时)为按F5键至出现第1个方波的时间,在连续刺激时也是前组方波输完至后组方波开始的相距时间,其值在0.0-3000ms间可调,按↑、↓键当设置值<100时以5递增或递减,>100时以50递增或递减;按→、←键当设置值<100时以递增或递减,>100时以1递增或递减;波宽范围0.0-20.0ms,按各方向键的递增(减)量均为0.1ms,其精度与最高显速有关;波高在0.00-10.00v间以0.05v的增量可调;波间隔系指相邻两方波间的时间,其范围0.0-3000ms,按各方向键对设置值的调节作用与串间隔相同;n为串长,是指单串刺激中方波中方波的个数,范围0-1000个,按↑、↓键以100递增可递减,按←、→键以1递增或递减。以上参数均可按需设定,但要注意参数间的合理关系。设置的方法是:首先在主菜单按←、→键将子菜单上的红色块移至“设刺激器”,按Enter键后显示各种参数的子菜单,再用←、→键将子菜单上的红色块移至设置的参数,按Enter键后红色块移至数字位,即可用各方向键选择所需参数值,并按Enter键确认之。各个参数设定后,按Enter键返回主菜单。
基本的刺激方式为单次与连续两种,但是通过改变串间隔、波宽、波间隔、串长的设置,可以得到多种有用的刺激类型,如表1所示。
单次刺激时,按F5键起动,该次刺激输出完成后自动结束;连续刺激亦可按F5键起动,但连续输出所设定的刺激,直至按F6键停止输出。
5)重显资料
实验时记录在硬盘上的数据文件可利用此功能删除文件或回放重显文件,同时可剪辑或打印感兴趣的资料,也可将屏幕扩展显示或对显示图形进行测算和打印。
当红色块移至“重显资料”,并按Enter键盘后,信号窗左边列出可供回放重显的数据文件名。用方向键上下移动色条,选中欲重显的文件名后按Enter键,在状态窗中区显示3种重显方式的子菜单。(图1-10)
①“按设定显示”
从文件中某一具体时刻(以实验开始为0时0分0秒),开始向后重显信号图形。选定“按设定显示”和开始点的时、分、秒设置完成即从此时间开始向后显示图形。
②“按间隔显示”
用户选择此重显方式后,可利用←、→键和Enter键在子菜单区后部设定时间间隔(间隔长度1~120min可选)。然后数据从头显示,这时按1次→键,即从当前数据时间自动向前增进1个设定间隔;反之,按1次←键,则从当前数据时间自动向后退回1个设定间隔,再继续顺时重显数据。
③“按标记显示”
对打有标记的数据文件可采用此重显方式。此时,在子菜单区后部显示标记号,按1次→键,即移至下一个标记开始显示;反之,按1次←键,则移至上一个标记开始显示。
④F4功能调用
在上述三种重显方式进行中,反复按特殊操作F4键可对“重显速度”、“单屏显示”、“横向压缩”、“横向扩展”、“扩展屏幕”等功能作出选择;按F3键可对屏幕图形进行测算;按F7键可开始剪辑需要的资料,为了保证屏幕上所需内容能被辑录进去,故自动从前一屏开始显示剪辑;按F8键结束剪辑;按F9键可打印屏幕显示的图形和数据。按Esc键退出重显状态,信号左边双列出可重显的文件名,如果不再重显其他记录文件,再按Esc键,显示主菜单,返回监视状态。
6)打印选择
打印选择功能是从显示图形中确定需要打印的部分。当用←、→键将红色块移至“打印选择”,并按Enter键后,子菜单区显示“1通道图形”、“2通道图形”、“3通道图形”、“数据打印”4项内容,可通过反复按Enter键来选择打印或不打印,选取后按Esc键退出。此后,按F9所打印出来的屏幕形式即由该次选择所确定。打印的图形颜色应为白色或黄色,背景色应为黑色或蓝色。
7)显速选择
MS302将基线扫描速度分成、、250、100、50、25、10、5、2、1mm/s和30、10、5mm/min15档。用←、→键将红色块移至“显速选择”,按Enter键后即在子菜单区显示上述数列,再用←、→键和Enter键选定合适的扫描速度,按Esc键则放弃选择,返回主菜单。、
8)参数设置
参数设置是一个大的综合性功能块,由显示方式、干扰滤波、屏幕颜色、基线位移、信号处理、横向压缩、横向扩展、定标选择等8个子功能块组合而成。,它们的功能与操作分述于下。
①显示方式
用←、→键选择“参数设置”并按Enter键后,子菜单区显示“显示方式”等10项子功能,红色块首先停留在“显示方式”项。再按Enter键,列出7种显示方式,即“连续示波显示、刺激触发显示、同步触发显示、叠加平均显示、信号触叠显示、刺激标记显示、平行移动显示、扩展屏幕显示、图形比较显示、标尺显示”的子菜单。现逐一加以说明。
连续示波自左向右连续重复扫描。
刺激触发由刺激器产生的方波触发扫描,只显示与刺激有关的一段信号。选定“刺激触发”按回车键确认,基线扫描暂停,子菜单对话信息显示“触发前显示长度”,即指自刺激伪迹开始前需要显示的长度(延时);以及“触发后显示长度”,即指自刺激伪迹开始后需要显示的长度(用mm表示,范围0~200mm),可用方向键递增或递减,设定后按回车键确认。调节好刺激参数后,按F5起动显示。
同步触发。每次触发都在相同起点上开始扫描,达到同步示波的效果。进入此方式后,必须完成“触发前显示长度”和“触发后显示长度”以及合适刺激参数和扫描速度的设置。
叠加平均。选定“同步触发显示“,刺激器使用连续刺激(通常用连续单,有时用次连续双次),逐串方波触发扫描,并将刺激后的反应进行叠加,叠加后的波形显示在相应的通道。叠加次数在信息窗显示,叠加的速度用刺激器串间隔控制。三个通道均可按需要自由选择是否叠加(三个通道可同时叠加),叠加的图形是否放大均可选择。
信号触叠显示某一通道被放大的信号来触发系统进行叠加,使显示与该通道取得同步。
刺激标记。对刺激信号起标记作用。选定“刺激标记”按回车键,子菜单显示“1、2、3通道图形”,选择三个通道中的那些通道进行需要标记或不标记,再按回车键,又出现显示比例“1/20、1/10、1/5、1、5”供选择,选定后按F5键启动刺激。
屏幕平移与“连续示波”方向相反,自右向左连续平行移动。
扩展屏幕。当信号幅度变化很大,在信号窗内显示受到限制或处于饱和状态时,可采取此方式。选定“扩展屏幕”按回车键后,信号窗的分区消失,三条基线处于信号窗下部同一水平,扩大了信号图形的显示范围。三道曲线有可能重叠,需用不同颜色可以区分,也可用“基线位移”将不同通道曲线分开。再次选择此方式按回车键则恢复分区显示。
图形比较见“功能键”F1用法。
标尺显示。显示“时间”和高度“坐标”。
②干扰滤波
干扰滤波子菜单有三个项目供选择:
“50Hz滤波”:最常见的噪声干扰是来自电源的交流50Hz,一旦出现严重的50Hz干扰的情况,可用←、→键选择并按Enter键执行此项功能,然后选择“50Hz滤波”,机器会发出“嘟”的一声。
“噪声滤波”:如因增益过高引起的噪声过大可选“噪声滤波”,按Enter键后,显示“选择噪声水平”,噪声水平0~25共26级,可根据显示效果选择合适的水平。
平滑滤波:当信号含有毛刺时,可用平滑滤波功能消除,点越多平滑度越大。显示“点平滑滤波级”0~15共16级供选择。
③屏幕颜色
图形界面中的三道基线、方格与屏幕背景均有黑、白、红、棕、黄、绿、蓝、紫8种颜色可供选择。执行此功能,显示“1通道图形、2通道、3通道图形、背景颜色、方格背景”的子菜单,选择其中一项后,在子菜单后部显示一个色块,可用←、→键选择所需色调,按Enter键后,该项显示即改变为所选颜色。当基线快速扫描达到1000mm/s时,程序会自动关闭方格背景。一般图形为白色,背景为浅蓝色。
④基线位移
此功能只适用于含直流分量信号(如压力、肌张力,)的基线调整,或处于扩展显示状态的各种信号,其作用相当于记录器笔的位置调节或示波器的基线位移。通过基线水平的上调或下移,可扩大信号曲线变化部份的显示范围,使其以清晰的变化幅度显现在屏幕的适当位置,故可避免放大后直流分量过大,使信号变化超出显示范围的矛盾。进入些功能后,在子菜单区选择需调通道,按Enter键,程序提示:“按↑↓键快移,按←→键上下慢移图形,基线位置=
点”,可按↑或↓键使基线在-300~300点间循环移动,每按一次,递增量为±25点(1方格),负值上调,正值下移,也可按←、→键上下慢移,递增量±1点。,在“扩展屏幕显示”方式同样可执行此功能。
⑤信号处理
这项模块提供了一些常用的实时信号处理功能,内含“微分处理、积分处理、求最大值、求最小值、求平均值、求频率”等运算。
微分或积分处理。依次选定“处理方式”、被处理资料所在通道、图形显示通道、图形放大倍数和时间常数后,即可得到对原信号进行微分或积分运算后的图形。图形放大倍数有“1/16、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、16”供选择,微分的“时间常数”在7、8、9点中选择,积分在1~30之间进行选择。
可同时对三通道信号进行计数和频率计算。选择通道后,先选计数时间0-180秒,0表示关闭该功能,然后选择信号分析的界值(门槛),界值以上的有效,选频率的单位用次/分或是次/秒。选频率计数的直方图的宽度0-2ms-60s,0表示不显示直方图,否则选择直方图显示在哪一通道?最后选直方图的放大倍数,一次只能显示一个通道的直方图。频率计数功能可用于多种信号的计数,如液滴、动物的活动、呼吸、心脏收缩等。
⑥横向压缩
其功能与操作方法和F4特殊操作键的“横向压缩”相同,只是用于监视状态图形显示在时轴上的压缩,而对采样快慢无影响。这样对某些变化较慢的信号既不会因为采样太慢影响结果分析,也不致于因采样过快图形展开不好观察,而达到分析处理和观察的统一。
⑦横向扩展
如用最高速度采集仍得不到满意信号时,可用扩展功能将信号进行横向放大显示,显示比为1:1、1:2、1:4即正常、2倍、4倍显示。重显文件时该功能被用作信号横向放大。
⑧定标选择
定标是给计算机提供一个标准参照信号(尺子),机器自动根据定标值按下式计算输入信号的值。
输入信号值=(输入信号放大后的高度/定标值)/增益;(单位mv,Kpa或g等)
MS302根据信号种类采取不同的定标信号和定标方式。当红色块移至“定标选择”并按Enter键后,须再按PageDown键,才显示“电信号定标”、“压力信号定档”、“张力编号定示”的子菜单。
电信号定标。将连在插座1B、2、3通道上的输入导线接地短路,使输入为零(或接上传感器,让输入端处于有输入状态),按←、→键将红色块移至“电信号定标”,按Enter键,再经通道选择后,机内自动产生1mv标准信号,在三通道上均产生1个方波,其高度代表定示信号值,用点来表示,正常值为50±2,显示于子菜单后部。若对所得定标值满意,可选“确认定标”,这时定标值被贮存,下次实验时无需再定标;反之选“放弃定标”,可再重复之。
压力信号定标。将压力换能器的压力传感部分与一水银检压计相连接,其导线端子插入相应通道的信号输入插座。软件选择压力信号定标后,选定该测量通道,按程序提示先使输入压力为零,即压力换能器与大气相通,并按任意键确认然后根据软件的提示,施加标准参照压,即把水银检压计打到10kpa(75mmHg),此时可见该通道的基线上移,上移高度与增益相关,为了计算准确,应适当加大增益,高度以不消顶为宜,高度稳定后按任一键,定标值显示在相应通道的位置(压1、压2、压3)。若对所得定标值满意,可选“确认定标”,这时定标值被贮存,下次实验时无需再定标。
张力信号定标。操作过程与压力信号定标相似,只是应用张力换能器取代压力换能器,定标时挂上1克重量作为标准参照力。
3.MS-302应用举例
(1)心电记录
1)将全导联心电电缆插头插入信号输入、刺激输出面板的1A插座(第1通道记录),也呆将三芯导线插头插入该面板的插座2或3(第2或第3通道记录时);
2)开启主机与显示器电源开关;3)在DOS提示符下进入MS-302子目录,键入MS-302命令,启动MS-302系统,进入监视状态,显示图形用户界面与主菜单;4)将主菜单红色块移至“信号选择”,使相应通道选择“心电”信号(第1通道记录时可进而选择不同导联);5)按“←”键使红色块移至“增益选择”,选择50mm/s的扫描速度;采用“连续示波显示”或“平行移动显示”;6)观察该通道所显示的心电波形,待信号稳定后即可开始记录过程中对各实验项目可按F2键打上标记;7)需要换导联时,重复4;8)停止记录时按Esc键,选“监视状态”继续观察,或选“结束实验”退出本系统。
(2)血压记录
1)将压力换能器插头连到相应通道的输入插座(例如第2通道记录时插入插座2),压力腔内充满液体,排除气泡,经三通与动脉导管相连;2)开机及启动MS302系统与心电记录同;3)选定该通道的“信号选择”为“压力”,并自动调零,调零时换能器的压力腔应与大气相通,使输入为零;4)根据换能器的灵敏度设定该通道的“增益选择”,一般设在1/2或1mv/cm档。5)将充满肝素的动脉导管插入预先分离好的颈总动脉或股动脉,结扎固定后打开三通和动脉夹,压力信号传输入换能器。6)选用“连续示波显示”,观察该通道显示的血压波形。必要时通过“显速选择”调整扫描速度,一般可采用25mm/s或10mm/s;也可采用“横向压缩”功能观察血压变化趋势,如观察血压的二级波和三级波,不能用减慢“显示速度”;7)必要时应用“参数设置”中的“基线位移”,将基线调到适当位置,使血压变化曲线更为清晰;可使用“参数设置”下“显示方式”中的“扩展屏幕显示”将通道显示范围扩大;8)若要观察血压波形的微分,可通过“参数设置”中的“信号处理”,选择“微分处理”来获得,这样可得到收缩压最大上升速率;9)待血压稳定后即可开始正常记录,按Esc键选“记录状态”。记录中可按F2键作必要的标记。停止记录按Esc键,根据实验情况选“监视状态”或“结束实验”。
(3)呼吸记录
1)张力的换能器法① 将张力换能器接在任一通道,“信号输入”选择“呼吸”;② 在动物的剑突处缝一根丝线,线与腹部垂直,连于张力换能器,并使张力合适;③ 作上腹部手术,将丝线缝至膈小肌上,线与腹部平行,连于张力换能器上;④ 将显速设成25mm/s,根据波形大小调节增益;⑤ “平滑滤波”选10点,以使曲线光滑;⑥ 用“横向压缩”调整波形的疏密。
2)压力换能器法① 将压力换能器接在1通道,“信号输入”选择“呼吸”;② 将Y形动物气管插管的一端接在压力换能器上,并将压力换能器的另一端用三通管关闭;③ 将显速设成25mm/s;④ 部分堵塞气管插管另一端的进气口,根据波形大小调节增益;⑤ “平滑滤波”选10点,以使曲线光滑;⑥ 用“横向压缩”调整波形的疏密。
3)马俐氏气鼓法
同压力换能器法,将马俐氏气鼓接在动物气管插管的一端,用丝线将气鼓和张力换能器相接。如呼吸波的方向与实际相反,将张力传感器转180°。
(4)平滑肌标本收缩
1)将换能器插头插入相应通道的输入插座;
2)开机与启动MS-302系统;
3)设定该记录通道的“信号选择”为“肌张力”,并在换能器无负荷(未挂上标本)的情况下“自动调零”;
4)根据标本收缩力的大小和换能器的灵敏度调节增益,一般可选:离体肠平滑肌:2~4mV/cm,子宫平滑肌;1 mV/cm,离体气管条:1 mV/cm;
5)将已制备好的标本用丝线系于张力换能器的受力片上,调节换能器的水平位置,拉紧丝线给标本以一定量的前负荷,可由基线上升的高度加以确定;
6)根据不同标本收缩活动的不同形式、速度、频率、力的大小以不同的实验设计要求,适当调整增益与扫描速度,自发性收缩采用“连续示波显示”或“平行移动显示”,刺激诱发的收缩一般选用“刺激触发显示”,使信号波形完整清晰地显示在屏幕中;在描记肠管、血管收缩等变化较慢信号时,“显示速度”可选择稍快些,然后用“横向压缩”功能调整显示效果,一般压缩比为1:6。这样既能及时观察到信号的变化,同时图形显示也不会太快;
7)利用“基线位移
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