心電圖機(jī)檢定中長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器的選擇與測(cè)量不確定度分析

鮑超馳 湖州市中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科 （浙江 湖州 313000）

內(nèi)容提要： 心電圖機(jī)主要用于測(cè)量人體所發(fā)出的相應(yīng)生物電波形電位，可以給醫(yī)生臨床疾病的診斷提供參考依據(jù)。使用導(dǎo)聯(lián)電纜實(shí)現(xiàn)心電圖機(jī)和心電圖檢定儀之間的連接，后者可以結(jié)合行業(yè)規(guī)定的檢定要求，對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢定，并按規(guī)定輸出檢定結(jié)果所代表的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，之后設(shè)備可以經(jīng)過(guò)記錄，對(duì)檢定儀獲得的結(jié)果進(jìn)行顯示，其顯示的結(jié)果同時(shí)與檢定儀給出的標(biāo)準(zhǔn)值之間，進(jìn)行綜合對(duì)比，獲取差值，得到誤差水平。在這個(gè)過(guò)程中，心電圖機(jī)得到的數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同患者的身體健康之間具有較為密切關(guān)聯(lián)，若是測(cè)量值不夠準(zhǔn)確，便會(huì)導(dǎo)致疾病診斷的結(jié)果受到一定影響，容易出現(xiàn)誤診的情況，導(dǎo)致患者的身體健康與生命安全受到威脅。所以國(guó)家將心電圖機(jī)列入強(qiáng)檢目錄，進(jìn)行強(qiáng)制檢定。文章闡述了檢定規(guī)程中的測(cè)量不確定度，并進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器的選取和測(cè)量不確定度的分析，以供參考。

心電圖機(jī)是可以自動(dòng)記錄個(gè)體在心臟活動(dòng)時(shí)心肌激動(dòng)產(chǎn)生的生物電信號(hào)的設(shè)備，在臨床上被普遍應(yīng)用于各醫(yī)院，對(duì)于各類疾病的診斷以及醫(yī)學(xué)研究都有積極意義[1]。其中對(duì)于心肌炎、心律失常和冠心病等多種心臟系統(tǒng)疾病的診斷起到十分重要的作用，所以需要關(guān)注對(duì)其的使用，需要保證其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果心電圖機(jī)相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確，便會(huì)對(duì)醫(yī)生疾病的診斷起到一定的誤導(dǎo)作用，導(dǎo)致醫(yī)生做出錯(cuò)誤的診斷，或者出現(xiàn)漏診等行為，繼而可能會(huì)導(dǎo)致醫(yī)療事故的發(fā)生，引發(fā)醫(yī)患糾紛[2]。因此，醫(yī)院要注意定期針對(duì)心電圖機(jī)加以檢定，保證其性能始終處于最佳工況，保證其能夠維持正常穩(wěn)定運(yùn)行，這對(duì)于臨床工作的開展十分必要。

1.心電圖機(jī)檢定原理

心電圖機(jī)是一種可以記錄生物電信號(hào)的設(shè)備，并且據(jù)其同步輸出道數(shù)，其有很多種分類。而此設(shè)備運(yùn)行的原理，主要是可以檢測(cè)到人體發(fā)出的生物電流，根據(jù)檢測(cè)到的這個(gè)電流，形成波形電位，制作出心電圖，從而讓醫(yī)生可以據(jù)此分析出個(gè)體是否存在異常，為臨診提供參考依據(jù)。臨床研究顯示，心臟在搏動(dòng)前，首先是心肌興奮，并產(chǎn)生一定的電流，經(jīng)過(guò)各組織器官傳導(dǎo)到各部分；同時(shí)機(jī)體各組織的結(jié)構(gòu)密度不同，與心臟之間的距離也不同，所以電流傳出過(guò)來(lái)之后，會(huì)表現(xiàn)出不同的電位變化，從而被心電圖機(jī)捕捉到相關(guān)信號(hào)，形成心電圖[3]。

而進(jìn)行心電圖機(jī)檢定時(shí)，需要將被檢定的設(shè)備與檢定儀連接到一起，對(duì)后者按規(guī)定要求進(jìn)行操作，向前者輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，前者通過(guò)記錄紙顯示出測(cè)量結(jié)果，然后將這個(gè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，得到示值誤差[4]。這個(gè)結(jié)果是要借助長(zhǎng)度儀器進(jìn)行長(zhǎng)度的測(cè)量，而這個(gè)長(zhǎng)度測(cè)量的對(duì)象本質(zhì)上是記錄紙上給出的模擬波形信號(hào)。

2.檢定過(guò)程中的測(cè)量不確定度

在檢定過(guò)程中，導(dǎo)致出現(xiàn)測(cè)量不確定度的因素主要包括以下三個(gè)方面：

2.1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的影響

如果選擇的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器不合適，或者參數(shù)控制不合格，也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)誤差。主要需要考慮其測(cè)量幅度以及時(shí)間是否準(zhǔn)確控制。按照行業(yè)規(guī)定，測(cè)量幅度與時(shí)間的MPE是±1%，所使用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)允許的測(cè)量幅度、時(shí)間上的誤差，需要控制在±0.5%以內(nèi)。但是考慮在測(cè)量過(guò)程中有一些因素必然會(huì)造成影響，重復(fù)幾次的測(cè)量結(jié)果并不完全一致，始終存在波動(dòng)，所以從正態(tài)分布角度分析[5]，心電圖機(jī)所給出的要求MPE±5%，其對(duì)于測(cè)量結(jié)果不確定度帶來(lái)的影響從理論上說(shuō)可以忽略。

2.2 心電圖機(jī)不穩(wěn)定性的影響

心電圖機(jī)本身的性能也會(huì)帶來(lái)一定影響。通過(guò)對(duì)心電圖機(jī)相應(yīng)的電路分析能夠得知，進(jìn)行重復(fù)性測(cè)量條件下[6]，其結(jié)果的準(zhǔn)確度比較高，數(shù)據(jù)的分散性較好，同時(shí)所獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)具有較小的數(shù)量級(jí)，給測(cè)量結(jié)果所帶來(lái)的影響相對(duì)比較小。

2.3 長(zhǎng)度測(cè)量操作的影響

進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量使用的設(shè)備分規(guī)，首先，是在測(cè)量之上取樣數(shù)據(jù)的引入帶來(lái)一定的不確定性。因?yàn)殚L(zhǎng)度測(cè)量對(duì)象的本質(zhì)是波形，其線寬大概在0.3mm，共計(jì)兩條線體。在選擇數(shù)據(jù)時(shí)，是按照如圖1所示方法進(jìn)行測(cè)量，如果兩條線體的寬度顯著不同，則使用如圖2所示方法進(jìn)行測(cè)量。

圖1. 長(zhǎng)度測(cè)量方法1

圖2. 長(zhǎng)度測(cè)量方法2

其次，是選擇的鋼直尺進(jìn)行測(cè)量帶來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ（ ）。鋼直尺的分辨力最小分度值是0.5mm，估計(jì)讀取的最小分辨數(shù)據(jù)是優(yōu)于1/10，最小分度值（0.05mm），根據(jù)正態(tài)分布是：

最后，由鋼直尺M(jìn)PE造成的μ(b)，鋼直尺相應(yīng)的MPE是±0.1mm，根據(jù)正態(tài)分布，那么

3.靈敏度、幅頻特性，耐極化電壓的測(cè)量結(jié)果不確定度

其中，耐極化電壓是選擇與長(zhǎng)度調(diào)整到10mm的參考波形進(jìn)行比較測(cè)量。這類指標(biāo)的MPE為±0.5%（既0.5mm）。所以為了解決這類指標(biāo)存在的誤差，一般要求選擇使用同一個(gè)游標(biāo)卡尺，然后針對(duì)不同的幅度波形，重復(fù)多次測(cè)量對(duì)比，最終得到科學(xué)結(jié)果[7]。但是在JJG543-2008《心電圖機(jī)》中給出的示例中，得到的計(jì)算結(jié)果為0.12mm，與標(biāo)準(zhǔn)值之間存在很大的誤差。所以有人選擇使用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量鋼直尺的刻度寬度為（0.22～0.25）mm，約占最小分度值05mm的一半，經(jīng)過(guò)計(jì)算得知，這類指標(biāo)的不確定度按均勻分布計(jì)算得出的結(jié)果為0.144mm。繼續(xù)利用這個(gè)結(jié)果計(jì)算測(cè)量結(jié)果的不確定度，發(fā)現(xiàn)等于00.42mm，這個(gè)結(jié)果與最大允許誤差（±0.5mm）十分接近，但需要注意的是，這是一種比較理想化的分析和結(jié)算結(jié)果。

4.長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器的選取

按照現(xiàn)行的計(jì)量檢定規(guī)程的規(guī)定，對(duì)心電圖機(jī)進(jìn)行檢定時(shí)，選擇的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器一般是鋼直尺、分規(guī)和放大鏡。具體進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要科學(xué)取樣，然后選定合適的設(shè)備測(cè)量信號(hào)長(zhǎng)度（幅度）。這意味著長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器的合理選擇，對(duì)于測(cè)量結(jié)果的可靠性有直接影響[8]，以及影響著操作是否方便、可行。

在臨床上，此儀器的選擇主要有兩種方案：方案一：尖爪數(shù)顯卡尺，對(duì)應(yīng)的測(cè)量范圍是（0～200）mm，分辨力是0.01mm，最大允許誤差在±0.02mm范圍內(nèi)，配置有座放大鏡；方案二：玻璃險(xiǎn)紋尺（200mm），度數(shù)顯微鏡。

5.測(cè)量不確定分析

本文主要針對(duì)方案一實(shí)施測(cè)量不確定度分析。

5.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)器的影響

心電圖機(jī)這種測(cè)量?jī)x器，主要的特點(diǎn)是直接進(jìn)行讀數(shù)[9]，因此具有標(biāo)準(zhǔn)器所引入的相應(yīng)不確定度分量便是標(biāo)準(zhǔn)器本身所具有的計(jì)量不確定度。

5.1.2 其他輔助測(cè)量?jī)x器的影響

在使用心電圖機(jī)進(jìn)行檢定的過(guò)程中，還需要其他相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)信息，同時(shí)需要對(duì)部分測(cè)量不確定進(jìn)行引入，通常都是由游標(biāo)卡尺和鋼直尺所引入。

5.1.3 各測(cè)量?jī)x器引入的影響

首先，靈敏度，幅頻特性，耐極化電壓帶來(lái)的影響。這種類型的指標(biāo)，所允許的最大誤差在±0.5%范圍內(nèi)，所獲取測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)的不確定度（k=2）是其次，因數(shù)顯卡尺數(shù)據(jù)最小分量造成的μ( )。數(shù)顯卡尺數(shù)據(jù)相應(yīng)的最小分量是0.01mm，根據(jù)正態(tài)分布，那么最后，因數(shù)顯卡尺M(jìn)PE引入的測(cè)量不確定度μ(b)。數(shù)顯卡尺相應(yīng)的MPE是±0.02mm，根據(jù)正態(tài)分布，那么

5.2 測(cè)量不確定度報(bào)告和表示

心電圖機(jī)測(cè)量結(jié)果相應(yīng)的擴(kuò)展不確定度如下：

電壓測(cè)量，時(shí)間間隔：Urel=0.9%，k=2；靈敏度，幅頻特性，耐極化電壓，電表電壓：Urel=1.2%，k=2。

6.其他影響因素分析

主要是心電圖機(jī)自身可能存在一些故障問(wèn)題，這些故障可能導(dǎo)致其性能出現(xiàn)偏移，或者導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差[10]。

6.1 描記圖形過(guò)粗或過(guò)細(xì)

此問(wèn)題一般是心電圖機(jī)的溫度過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致，進(jìn)行排除可以選擇調(diào)整熱筆溫度，調(diào)節(jié)電位器使熱電筆溫度適當(dāng)。

6.2 干擾

此問(wèn)題表現(xiàn)在設(shè)備走紙記錄時(shí)，心電圖上疊加有一定幅度和規(guī)律的正弦波或一種無(wú)規(guī)律的毛刺，即為干擾。比如導(dǎo)聯(lián)開關(guān)置“0”位時(shí)有干擾。對(duì)此需要檢查干擾的頻率，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，比如低頻干擾時(shí)需要檢查電刷上刷毛是否齊整、是否與不該接觸處有電氣接觸、電機(jī)線圈是否有斷線等[11]。

6.3 基線漂移

在設(shè)備的導(dǎo)聯(lián)開關(guān)處于“0”位時(shí)，記錄器描繪的基線表現(xiàn)出不水平，而且存在緩慢上升或下降的情況。對(duì)此問(wèn)題的排除，需要先使用酒精擦拭各個(gè)部件，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有漏點(diǎn)之后，讓酒精完全干燥，然后觀察基線漂移是否仍然過(guò)大[12]。如果還是過(guò)大，此時(shí)要檢查前置放大器與電壓放大器之間耦合電容是否漏電。然后，再按順序檢查封閉繼電器電路、場(chǎng)效應(yīng)管。

6.4 阻尼不正

如果心電圖機(jī)描繪1mV定標(biāo)電壓波形時(shí)，波形無(wú)上沖且有圓角即為阻尼過(guò)大，對(duì)此需要調(diào)整阻尼調(diào)節(jié)電位器使這個(gè)參數(shù)適中[13]。如果描繪1mV定標(biāo)電壓波形時(shí)波形上沖過(guò)大，即為阻尼過(guò)小，對(duì)此需要調(diào)整阻尼調(diào)節(jié)電位器使這個(gè)參數(shù)適中；如果阻尼過(guò)小且不可調(diào)整的情況，需要檢查阻尼調(diào)節(jié)電位器是否脫焊，損壞或接觸不良，然后分別進(jìn)行處理[14]。

7.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上文針對(duì)測(cè)量不確定的分析。電壓測(cè)量，時(shí)間間隔是最大允許誤差的1/10左右；靈敏度，幅頻特性，耐極化電壓是最大允許誤差的1/4左右；定標(biāo)電壓是最大允許誤差的1/8左右。方案一主要具有如下優(yōu)勢(shì)：數(shù)顯卡尺的尖爪可以對(duì)分規(guī)進(jìn)行取代，減少了實(shí)際操作的相應(yīng)環(huán)節(jié)；測(cè)量具有比較高的準(zhǔn)確度，操作也比較方便。而針對(duì)方案二并未進(jìn)行深入的研究，但通過(guò)儀器的分析來(lái)講，操作和攜帶并不是很便利。