【關鍵詞】 生物信號採集處理系統;實驗教學;病理生理學
［關鍵詞］ 生物信號採集處理系統;實驗教學;病理生理學
計算機輔助教學（CAI）是將以計算機爲中心的多媒體技術應用於教學，現已成爲現代教育技術中最重要的組成部分［1］。在現代電子技術和計算機技術快速發展的今天，實驗儀器的微機化、數字化、智能化是儀器的發展趨勢。在生命科學範圍內，機能實驗是率先應用計算機的學科之一。其中計算機技術在病理生理學實驗中的應用，加速了病理生理學實驗改革的步伐，有利於實驗方法的改進、新實驗內容的開展、定性實驗向定量實驗方向改變、實驗效率的提高和實驗數據的智能處理［2］。在我們的實驗教學改革中，CAI是其中的重要部分。本文就我教研室實驗教學改革的實踐和體會，具體談一下MPA-2000生物信號採集處理系統在病理生理學實驗教學中的應用以及其優缺點。
1 MPA-2000生物信號採集處理系統的應用
1.1MPA-2000生物信號處理系統的組成 醫學機能學科的實驗多以生物體作爲實驗對象，利用技術手段提取和採集生命活動過程所表現的各種形式的信號，並記錄、處理和分析這些信號，從而來認識生命活動的規律。MPA-2000生物信號採集處理系統就是應用大規模集成電路和計算機硬件及軟件技術開發的一種集生物信號的放大、採集、顯示、處理、儲存和分析於一體的機電儀器。這種儀器可替代一般傳統的示波器、生物信號放大器、記錄儀和刺激器，一機多用，功能強大，可用於機能實驗的生物信號檢測、記錄和分析。MPA-2000生物信號採集處理系統硬件組成:電腦爲CPU P 4，內存256 M，顯示卡內存32 M，硬盤10 GB，顯示方式800×6 000、16位色，MPA-2000換能器，彩色噴墨打印機，主要完成對各種生物電信號（如心電、肌電、腦電）與非生物電信號（如血壓、張力、呼吸）的調理、放大，並進而對信號進行模/數（A/D）轉換，使之進入計算機。軟件主要完成對系統各部分進行控制和已經數字化了的生物信號進行顯示、記錄、存儲、處理、數據共享及打印輸出。MPA-2000生物信號處理系統主要應用於病理生理學的家兔急性充血性心力衰竭和失血性休克實驗，定量檢測由人爲控制因素引起的家兔血壓、呼吸、心電圖等指標的變化。由於事前對各個換能器進行了定標，測定結果比較科學。電腦與MPA-2000系統連接，對數據進行分析與處理，全部操作鼠標點擊完成，多窗口運行，網絡資源共享。同時可運用ACCESS、Excel、Word等軟件進行數據處理，實驗結果可用 打印機打印，不需要繁瑣的記錄，學生可直接參考打印結果進行分析以便得出結論。
1.2MPA-2000生物信號採集處理系統使用方法 以充血性心力衰竭實驗爲例，先用汞檢壓計給血壓換能器（40 kPa）定標，用水檢壓計給中心靜脈換能器（10 kPa）定標。定標就是將採樣數值轉換成作用於換能器的壓力，並確定採樣數值與壓力的係數，計算出不同採樣數值時的血壓值。動物手術後，分離左側頸總動脈，插入頸動脈導管，連接血壓換能器（40 kPa）。分離右側頸外靜脈，插靜脈導管，連接血壓換能器（10 kPa）。在兔子四肢用針形電極連接，測定標準的Ⅱ導聯心電信號，氣管插管連接呼吸換能器。軟件的設置:先點擊快捷工具欄上的“採樣條件設置”快捷按鈕，打開“採樣條件”設置窗口，設定如下:顯示模式:連續記錄，採樣間隔:1 ms，採樣通道選擇:1、2、3、4通道。然後選定各通道採樣內容:第1通道爲血壓（kPa），第2通道爲中心靜脈壓（kPa），第3通道爲心電（mV），第4通道爲呼吸（L）。再對每個通道的放大倍數進行調節，按動物的狀態和換能器的敏感性不同進行調節，並調節 X、Y 軸壓縮比。如有干擾信號，可選擇低通濾波至信號理想爲止。設置完軟件，就可以進行操作。先點擊“開始”按鈕，系統按記錄儀模式描計血壓、中心靜脈壓、心電、呼吸波形曲線。同時可進行在線測量，隨時點擊標記按鈕，爲實驗項目逐一添加標記。採樣結束後，按下快捷工具欄中的觀察快捷鍵，用十字光標即可測量各點值。也可以按下快捷工具欄中的“測量”快捷鍵，用鼠標選中要測量的曲線段，由測量窗得到各項測量參數。最後點擊“打印”菜單，完成打印工作。2 MPA-2000生物信號採集處理系統的優越性
2.1 可提高實驗效率，保證實驗成功率 本實驗室原有的二道生理記錄儀購置於20世紀80年代的中期，部分零件老化，其中不少配件很難買到。而且，使用傳統的儀器，對許多人體機能的變化，只能進行目測觀察和手工測量，既浪費時間且精確度低。而機能學實驗常常不能直觀得出結論，而是需要通過大量實驗結果的觀察與分析才能得出結論。因此對實驗結果的記錄和處理的精確度提出了較高的要求。使用二道儀，在儀器的調試上學生不僅要花費大量的時間，而且要從記錄到的大量實驗結果中挑選少量有價值的結果或數據進行重組比較，這樣既耗時又增加了人爲誤差，使大量實驗只能停留在定性的水平上。而MPA-2000生物信號採集處理系統採用仿儀器面板界面和參數預置，只需用鼠標點擊幾個功能鍵，系統便會自動採樣、分析、處理和顯示清晰、明確的實驗結果，廢除了儀器調試的步驟。這樣一來，不僅保證了實驗的成功率，也增加了實驗內容，使學生掌握了更多的知識，提高了實驗效率。
2.2 科學處理實驗結果，提高實驗結果處理精度 MPA-2000生物信號採集處理系統具有數據處理、文件編輯和結果輸出等功能，可以使學生學會從繁雜的實驗記錄中，快速地編輯整理、定量分析並打印出清晰的實驗結果，使原來只能定性的實驗結果得以量化，提高了實驗結果處理的科學性和精確度。此外，該系統對於實驗結果具有保存功能，便於組間實驗結果的比較，以便評價實驗效果。例如，在“失血性休克”實驗中，傳統方法觀察記錄的實驗項目較多，在實驗過程中會記錄到許多中間過程的數據、放電曲線，這就加大了實驗結果整理、處理的繁瑣程度和人爲誤差，而利用該系統的剪接功能則可以選取幾組典型的'變化數據曲線，使結果簡潔明確。