论计算机在医学实验中的作用

李 强，李润花

（1.山西财政税务专科学校，山西 太原 030024；2.太原师范学院，山西 太原 030000）

1 引言

该文以生物医学实验“刺激频率和刺激强度对骨骼肌收缩的影响”为典型例子，通过比较计算机辅助系统和传统手工方法在生物医学实验中的作用过程和结果，说明计算机系统如何在实验中提高实验成功率，精确实验参数和实验结果，并生成实验图象。

2 生物机能实验系统简介

2.1 生物实验系统概述

BL－420生物机能实验系统是配置在微机上的4通道信号采集、放大、显示、记录与处理系统。它由3个主要部分构成：①IBM兼容机；②BL－420系统硬件；③BL－420#＋生物信号显示与处理软件。

BL－420#＋生物信号显示与处理软件利用微机强大的显示与数据处理功能，可同时显示4道从生物提内或离体器官中探测到的生物电信号或张力、压力等生物非电信号的波形，并可对实验数据进行存储、分析及打印。

该系统可适用于大、中专医学院校、科研单位进行生物、药理、毒理和病理等实验，并可完成实验数据的分析及打印工作，它完全替代了原有利用分离的放大器、示波器、记录仪、刺激器所构成的烦琐而性能低下的生物信号观测系统，功能更加强大与灵活，必将成为新一代的生物信号显示与处理系统。［1、2］

BL－420系统工作的基本原理是：首先将原始的生物机能信号，包括生物电信号和通过传感器引入的生物非电信号进行放大、滤波等处理，然后对处理的信号通过模数转换进行数字化后的生物技能信号传输到计算机内部，计算机则通过专用的生物机能实验系统软件接收从生物信号放大、采集卡传入的数字信号，然后对这些收到的信号进行实时处理，一方面进行生物机能波形的显示，一方面进行生物技能信号的存储、频谱分析等。对于存储在计算机内部的实验数据，生物机能实验系统软件可以随时调出进行观察和分析，还可以将重要的实验波形和分析数据进行打印。［2］

2.2 实验方案设计

2.2.1 实验的目的和原理

本实验通过改变电脉冲刺激频率和强度观察肌肉收缩的不同形式，以了解神经冲动或刺激频率与肌肉收缩形式的关系。

肌肉收缩是兴奋的外在表现。不同的刺激频率可使骨骼肌出现不同的收缩形式。给骨骼肌一次有效的刺激，肌肉将发生一次收缩，称为单收缩。单收缩的全过程包括潜伏期、收缩期和舒张期。若给肌肉连续的有效刺激，使两次刺激之间的间隔时间小于该肌肉单收缩的总时程，出现连续的收缩，称为符合收缩。因刺激频率不同可使骨骼肌出现不同的收缩形式。若连续有效刺激的后一刺激落在前一收缩的舒张期内，则出现一次舒张不完全的锯齿状的收缩波形，称为不完全强直收缩。如果再增加刺激频率，使后一刺激落在前一收缩的收缩期内，肌肉将出现完全的持续收缩状态，看不出舒张的痕迹，称为完全强直收缩。

图1 手工实验结果

图2 计算机制图

表1 两种实验效果比较

2.2.2 实验内容

【实验对象】蟾蜍或蛙。

【实验器材及药品】BL－420生物机能实验系统、蛙类手术器械、铁支架、双凹夹、培养皿、任氏液、张力换能器、肌动器。

【实验步骤和观察项目】

（1）制备坐骨神经腓肠肌标本。

（2）标本放置。将标本的股骨残端插入肌动的螺丝孔内将其固定，把肌肉跟腱用线连于张力换能器的受力片上，调整至肌肉处于自然拉长的长度，此连线不宜太紧或太松，且与桌面垂直。

（3）调整实验记录装置。①在 BL－420生物机能实验系统的1通道的输入接口上连接张力传感器，刺激输出经导线与肌动器的刺激电极连接；②开机进入BL－420系统；③选择“输入信号”菜单中的“1通道”菜单项，在“1通道”子菜单中选择“张力”信号；④分别选择“经典实验”与“现代实验”进行实验。

（4）结果处理。①结束实验，返回BL－420系统主界面，返演实验，打印剪辑后的结果；②返回视窗界面，关闭计算机；③实验结果对比。

3 结束语

本文首先介绍生物机能实验系统的使用方法和意义，然后设计典型实验过程方案，最后通过比较传统手工方法和计算机辅助系统在数据精确性、实验成功率、实验的方便性等几个方面的异同，说明计算机辅助系统对实验的突出作用。

1 白 波.医学机能实验教程［M］.北京：人民卫生出版社，2004

2 泰盟科技有限公司.BL－420生物机能实验系统［M］，2005

3 李枭鹰、魏晓娜.高等教育理论创新的本土化选择［J］.黑龙江高教研究，2008（8），总第172期：10～12