电子医疗仪器绪论.ppt

电子医疗仪器第一章 绪 论 § 第一节 人体系统的电子诊断 § 一、主要目的 § 对人体系统进行电子诊断的主要目的是通过电子诊断技 术获取被查体中各种信息数据和图像与正常人的数据和 图像进行比较分析，以判断被查体的组织结构、生理功 能是否正常，并分析出疾病的原因 § 二、诊断方式 § 根据对人体系统电子诊断的参数和项目的不同，其电子 诊断方式也不同如对生物电参数和波形的诊断是直接 摄取电信号的检测方式，对音频、压力、阻力、速度、 温度和组织的化学成分和含量等生理功能的诊断是先将 其转换为电信号的间接检测方式，对组织结构性质和形 态的诊断是通过一种在人体组织中具有穿透性、吸收性 、反射性、磁共振性的物质进行检测和描绘的方式§ 三、与常规电子工程测量的区别 § 电子诊断仪器不论是对人体生物电的直接测量、 生理功能的换能测量，还是利用一种物质性能对 人体组织结构进行测量，它都与电子工程上的一 般电子测量是有区别的因为检测诊断对象—— 人体是一个有机体和活动体，个体之间的差异性 较大要求电子诊断仪器能适应在动态情况下进 行检测；能够从多方面来解释所测得的数据；对 人体噪声和人体感应到的交流噪声必须加以抑制 ，能真实无畸变地将生理信号波形和图像描记下 来进行诊断。

电子诊断时必须对人体无损害，同 时要防止病人感觉痛苦或引起生理上的反射等等 这些都是对诊断仪器提出严格的技术要求§ 四、对人体系统进行电子诊断时应该注意的问题： § 1、干扰和噪声 § 干扰和噪声可以影响电子诊断的结果，严重时，电 子诊断仪器基至无法工作 § 外界干扰主要有：个体周围的高压电源与人体通过 静电耦合产生的干扰；大电流电路与人体通过电磁 耦合产生的干扰；噪声电流通过人体产生电压降以 后引起的阻抗耦合干扰 § 内部噪声主要有电子诊断电路的各种噪声 § 消除干扰和噪声的主要措施是利用正确的屏蔽，如 磁屏蔽、静电屏蔽、电磁屏蔽；合理接地；选用低 噪声元器件和差动方式放大器的电路形式和采用滤 波器，将噪声或干扰加以适当地滤除 § 2、信号的摄取 § 电子诊断的内容不同，摄取信号的方式不同直 接摄取人体电信号时需要采用电板，也称作导引 电极；摄取人体的非电量信号时，则采用换能器 （传感器） § 常用电极有体表电极（包括金属板电极、吸附电 极、悬浮电极等）体内电极（包括针电极、同轴 电极、胎儿电极、埋藏电极等）组织深部电极（ 包括金属微电极、玻璃微电极等）检用电极（包 括参比电极、离子选择电极等）等。

§ 常用换能器有利用压电效应、热电效应、光电效 应等各种物理效应的换能器（包括光电换能器、 热电偶、压电换能器、电磁感应拾音器等）和利 用形变效应的机械换能器（包括力敏电阻、电容 式压力换能器、差动变压器式换能器等）等 § 3、信息的分析和处理 § 人体的各种电信号可由电极取出，各种 非电量信号的生理参数可由各种换能器转 换成相应的电信号，这些微小的电信号经 过放大器放大以后，通过显示器显示或记 录器记录，供医务人员诊断和研究，信息 的分析与处理是电子诊断的最终一步 § 常用的显示和记录装置有描笔式记录器、 示波管显示装置、磁带记录器和数字式显 示装置（包括辉光数码管、荧光数码管、 液晶显示器、发光二级管显示器等）§ 计算机控制的监护设备能够及时报警、自 动记录和快速处理 § X射线计算机断层技术（简称X—CT）是计 算机在图象处理技术中应用的一个重要方 面将计算机技术与临床经验相结合，充 分利用透视X射线所获得的全部信息，灵敏 度高，图像清晰，是对软组织X线检查的最 新技术 § 随着计算机技术的迅速发展，信息的分析 与处理将高度自动化、智能化§ 4、安全用电 § 人体是一个非常复杂的导体，干燥皮肤的 阻抗可达几百千欧，肢体间的阻抗约为几 百欧。

当人体触摸到外部电压时，要受到 电击无论是电流经过皮肤流进体内，再 流出体外造成强电击，还是电流直接进入 脏器（主要指心脏组织）引起的微电击， 都会对生命造成威胁一般情况下，微电 击的安全值为10微安，50赫兹的交流电流 流过体内约100mA就会引起心室纤颤，危及 生命因此，应用电子诊断仪器时，一定 要做到安全用电这包括安全用电的技术 措施以及操作者、被测试者起码应该具备 的安全用电常识 § 安全用电应该注意的问题： § 首先，电子诊断室内应有接地良好、可靠 的地线，医用诊断电子设备一定要妥善接 地 § 电源布线要正确，合理，输入电源应设保 险熔断装置 § 电子设备对电路要施行绝缘隔离 § 电子设备可以采用浮地技术，低电压供电 技术 § 电子设备应保持清洁和干燥 § 被测试者在诊察过程中应该对地绝缘，不 触摸金属、铁床等 第二节 常用诊断电子仪器 § 一、种类与分类 § 常用诊断电子仪器的临床应用从本世纪初开始， 随着科学技术和电子工程的发展而有了很大发展 ，医学界的诊断手段和水平更加依赖于医用电子 仪器目前，电子诊断仪器已发展到智能化、精 密化、自动化，品种非常繁多，应用非常广泛。

归纳起来诊断电子仪器不外可分为：生物电诊断 与监护仪器（如心电图机、脑电图机、肌电图机 等），生理功能诊断与监护仪器（如血压、血流 、呼吸、脉搏、耳听力、肺功能仪等），人体组 织成分的电子分析检验仪器（如血球计数、生化 分析、血液气体分析仪等）以及人体组织结构形 态的影像诊断仪器（如超声波诊断、X线CT、MRI （核磁共振）、E-CT（单光子发射型计算机断层 仪）、电子内窥镜等） § 从电子仪器的检测的信息上来看主要可以 分为两种：一种是通过对人体本身固有信 息的检测，如人体的血压、心音、血液的 酸碱度、血流量、红血球计数等等这些 可检测信息是固有地潜存于人体的，其检 测的手段，有的比较简单，有的比较复杂 ，有的通过传感器，有的则是直测有的 还得由手术、抽血等手段才能达到；另一 种则是借助其他的能量作用于人体之后得 到人体检测信息，如X光透视超声波、放射 线的检测等等 § 二、人体固有潜存医学信息的检测 § 人体潜存信息的检测，从原理看是比较直 接的，所以，作为医学仪器它应是首先被 认识的然而，由于检测技术水平的限制 或某些信息的重要性还没显出，以致有的 信息尚未被采用 § 人体固有信息的检测仪器主要分为五大类 ： § 心血管（血压、脉动波形、容积、血流量 、心排出量、心冲击图（BCG）、压力脉搏 图、容积脉搏图、心率、心音图(PCG)、脉 象）。

§ 呼吸系统（呼吸流速描记、呼吸率、CO2、 N2O、Halothane(氟烷、三氟氯溴乙烷、三 氟乙烷、三氟溴氯乙烷)在呼出气体中的含 量） § 消化系统（胃酸碱度、胃肠力、胃肠压力 ） § 血液检测（包括血气和PH值、血液本身成 分的检测等，这一类检测大量的是属于生 物、化学的） § 生物电检测：（包括心血管、神经系统、 心电图（ECG）、脑电图（EEG）、脑皮层 、脑深部脑电图、胃电图、肌电图、皮肤 电反射（GSR）、神经电图、眼电图、视网 膜电流图、眼球震颤电图 § 这类信息检测手段上可以分为接触电极直 接检测和通过传感器检测两种§ 三、借助外来能量的医学信息检测 § 有一类信息的检测不能直接从人体取得， 而必须借助外来能量对人体激励后能得到 被检测的信息 § （1）超声检测 § 超声检测是借助外能获得检测信息中比较 常用的一种，医用中常见的检测原理是基 于超声能量射入人体后，人体各部位反射 回一系列反射波，被检测信息就是这些反 射波在检测方法上有回波定位、回波B型 成像、多普勒超声等技术 § （2）X射线检测 § X射线检测是借助产生的X射线，射向人体 被检测部位后，收集被人体有关部位阻挡 后的X射线。

这样检测地虽然是X射线，但 反映了人体有关部位对X射线阻挡（或吸收 ）的情况X射线检测对比超声检测，它检 测到的信息是透射的射线而不是反射的 这类仪器主要是成像仪器 § （3）放射性检测 § 放射性检测不同于以上两种它不是在检测部位 以外发射能量到达检测部位的，而是直接将放射 性元素送到人体内部检测器官（如用注射法）， 各器官吸收不等量的放射性元素，并发生反映这 些元素密集程度的射线，从而被我们检测所以 这样检测到的不仅是简单的器官形态，而且含有 器官功能的照片它检测的信息是人体器官内的 放射性元素发生的射线 § 这些借助外能得到的检测信息，其机动性是很 大的，所以无法象人体固有信息那样给出量值范 围 第三节 医疗器械的发展动态§ 中国医疗器械行业在世界市场所占 份额及发展历程 § 中国有13 亿人口，31 万个医疗卫生 机构，医疗器械有广阔的市场中国是全 球医疗器械十大新兴市场之一，已成为除 日本以外亚洲最大的市场2001 年，中国 医疗器械市场容量达527 亿元，年均增长 率15% 但是，和国际发达国家相比，中 国医疗器械在世界市场中的份额依然很低 ，仍有很大增长空间§ 世界医疗器械市场容量，近年来连续 以6% —7%速度增长，1993 年—1997 年五年内，由929 亿美元增加到1370 亿美元，2000 年达到1800— 2000 亿 美元。

未来的医疗器械产业存在四大趋势，也是 行业的增长热点：§ (一)计算机相关技术：计算机辅助诊断、 智能器械、生物传感器械、机器人器械网 络相应的新产品，如集成化病人医学信 息系统、病人智能卡、临床实验室机器人 、计算机辅助临床实验系统、生物传感器 等 § (二)家庭和自我保健器械：家庭自我监护 与诊断、家庭自我医疗与远程医疗相应产 品§ (三)微创医疗器械：无创伤或微创伤的医 疗器械、医学成像、微型化医疗器械、激 光诊疗和非植入式辅助传感等如各种内 窥镜和导管技术等无创和低创的直视检查 ，将深入到人体各个脏器和部位，获得精 确的形态、功能、病理等电生理诊断 § (四)器官移植和辅助医疗器械：如人工骨 、心脏瓣膜、心泵、软骨、胰、血管、肾 、皮肤、肝、眼和再生的神经细胞及心脏 、神经肌肉刺激器等世界医疗器械行业的发展§ 70 年代以后，随着B 超、CT装置、核磁共振装 置、直线加速器、伽玛照相机等一批尖端精密医 疗仪器设备的广泛应用，医疗器械行业增幅十分 惊人 § 进入90 年代，全球经济衰退，但医械产品仍 然看好90 年代中期，美国整个经济增长率基 本为零，而医械工业却增长6-7%。

西欧整个经济 增长也举步维艰，欧共体的医械工业增长率却在 3%以上，日本经济增长率为3.5%，而医械工业增 长率达到8% 中国医疗器械行业的发展机遇§ 面临21 世纪，医疗器械作为按国际标准划 分的15 类国际化产业之一，医疗器械作为 高新技术密集的产业，在我国的发展速度 远高于经济发展的平均水平今后十年， 我国的医疗器械正面临这样一个形势，机 遇难得，挑战严峻 第四节 生物医学测量的基础知识§ 一、生物医学测量的范围 § 生物医学测量的对象是具有生命的生物体 ，其基本的对象是人体人体是由生物分 子、细胞、器官和功能系统等各层次组成 的复杂系统因此，生物医学测量的范围 包括对生物体分子水平、细胞水平、器官 水平和系统水平各层次的信息的测量 § 生物医学测量属于弱信号测量范畴，具有弱信 号测量的共同特点，即要求测量系统的灵敏度高 、分辨力强、抑制噪声和抗干扰能力好这一特 点在生物电、生物磁信号的测量中尤为突出 部分生物电和生物磁信号幅度范围见下表二、 生物医学测量的基本特点 1.生物医学测量基本属于弱信号测量被测信号 幅度范围 心电（皮肤电极） 50V-5mV 脑电（头皮电极） 10V-300V 肌电 20V-10mV 细胞电位 100V-+200V 视网膜电位 0-1mV 眼电 0.05mV-5mV 肾电位 10V-80mV 心磁 10-10T量级 脑磁 10-12T量级 眼磁 10-11T量级 肺磁 10-8T量级 表:部分生物电。