論計算機在醫學實驗中的作用

李 強，李潤花

（1.山西財政稅務專科學校，山西 太原 030024；2.太原師范學院，山西 太原 030000）

1 引言

該文以生物醫學實驗“刺激頻率和刺激強度對骨骼肌收縮的影響”為典型例子，通過比較計算機輔助系統和傳統手工方法在生物醫學實驗中的作用過程和結果，說明計算機系統如何在實驗中提高實驗成功率，精確實驗參數和實驗結果，并生成實驗圖象。

2 生物機能實驗系統簡介

2.1 生物實驗系統概述

BL－420生物機能實驗系統是配置在微機上的4通道信號采集、放大、顯示、記錄與處理系統。它由3個主要部分構成：①IBM兼容機；②BL－420系統硬件；③BL－420#＋生物信號顯示與處理軟件。

BL－420#＋生物信號顯示與處理軟件利用微機強大的顯示與數據處理功能，可同時顯示4道從生物提內或離體器官中探測到的生物電信號或張力、壓力等生物非電信號的波形，并可對實驗數據進行存儲、分析及打印。

該系統可適用于大、中專醫學院校、科研單位進行生物、藥理、毒理和病理等實驗，并可完成實驗數據的分析及打印工作，它完全替代了原有利用分離的放大器、示波器、記錄儀、刺激器所構成的煩瑣而性能低下的生物信號觀測系統，功能更加強大與靈活，必將成為新一代的生物信號顯示與處理系統。［1、2］

BL－420系統工作的基本原理是：首先將原始的生物機能信號，包括生物電信號和通過傳感器引入的生物非電信號進行放大、濾波等處理，然后對處理的信號通過模數轉換進行數字化后的生物技能信號傳輸到計算機內部，計算機則通過專用的生物機能實驗系統軟件接收從生物信號放大、采集卡傳入的數字信號，然后對這些收到的信號進行實時處理，一方面進行生物機能波形的顯示，一方面進行生物技能信號的存儲、頻譜分析等。對于存儲在計算機內部的實驗數據，生物機能實驗系統軟件可以隨時調出進行觀察和分析，還可以將重要的實驗波形和分析數據進行打印。［2］

2.2 實驗方案設計

2.2.1 實驗的目的和原理

本實驗通過改變電脈沖刺激頻率和強度觀察肌肉收縮的不同形式，以了解神經沖動或刺激頻率與肌肉收縮形式的關系。

肌肉收縮是興奮的外在表現。不同的刺激頻率可使骨骼肌出現不同的收縮形式。給骨骼肌一次有效的刺激，肌肉將發生一次收縮，稱為單收縮。單收縮的全過程包括潛伏期、收縮期和舒張期。若給肌肉連續的有效刺激，使兩次刺激之間的間隔時間小于該肌肉單收縮的總時程，出現連續的收縮，稱為符合收縮。因刺激頻率不同可使骨骼肌出現不同的收縮形式。若連續有效刺激的后一刺激落在前一收縮的舒張期內，則出現一次舒張不完全的鋸齒狀的收縮波形，稱為不完全強直收縮。如果再增加刺激頻率，使后一刺激落在前一收縮的收縮期內，肌肉將出現完全的持續收縮狀態，看不出舒張的痕跡，稱為完全強直收縮。

圖1 手工實驗結果

圖2 計算機制圖

表1 兩種實驗效果比較

2.2.2 實驗內容

【實驗對象】蟾蜍或蛙。

【實驗器材及藥品】BL－420生物機能實驗系統、蛙類手術器械、鐵支架、雙凹夾、培養皿、任氏液、張力換能器、肌動器。

【實驗步驟和觀察項目】

（1）制備坐骨神經腓腸肌標本。

（2）標本放置。將標本的股骨殘端插入肌動的螺絲孔內將其固定，把肌肉跟腱用線連于張力換能器的受力片上，調整至肌肉處于自然拉長的長度，此連線不宜太緊或太松，且與桌面垂直。

（3）調整實驗記錄裝置。①在 BL－420生物機能實驗系統的1通道的輸入接口上連接張力傳感器，刺激輸出經導線與肌動器的刺激電極連接；②開機進入BL－420系統；③選擇“輸入信號”菜單中的“1通道”菜單項，在“1通道”子菜單中選擇“張力”信號；④分別選擇“經典實驗”與“現代實驗”進行實驗。

（4）結果處理。①結束實驗，返回BL－420系統主界面，返演實驗，打印剪輯后的結果；②返回視窗界面，關閉計算機；③實驗結果對比。

3 結束語

本文首先介紹生物機能實驗系統的使用方法和意義，然后設計典型實驗過程方案，最后通過比較傳統手工方法和計算機輔助系統在數據精確性、實驗成功率、實驗的方便性等幾個方面的異同，說明計算機輔助系統對實驗的突出作用。

1 白 波.醫學機能實驗教程［M］.北京：人民衛生出版社，2004

2 泰盟科技有限公司.BL－420生物機能實驗系統［M］，2005

3 李梟鷹、魏曉娜.高等教育理論創新的本土化選擇［J］.黑龍江高教研究，2008（8），總第172期：10～12