生物醫(yī)學(xué)工程導(dǎo)論-生物醫(yī)學(xué)工程概況

1、教教材材名稱名稱作作 者者出出 版版 社社Introduction to Biomedical EngineeringJohn Enderle, Susan Blanchard, Joseph Bronzino,Academic Press, 2005, Second Edition參參考考書書名稱名稱作作 者者出出 版版 社社生物醫(yī)學(xué)工程生物醫(yī)學(xué)工程江佩棟江佩棟，楊子彬楊子彬山東科學(xué)技術(shù)山東科學(xué)技術(shù)出版社出版社中國超聲診斷四十年中國超聲診斷四十年生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域根底生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域根底生物學(xué)物理學(xué)(生物醫(yī)學(xué)物理學(xué)醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程生物化學(xué)信息科學(xué)電子與現(xiàn)代工程技術(shù)1%以下診斷X線波長范

2、圍為0.031nm(40150kV熒光效應(yīng)攝影效應(yīng)電離效應(yīng)X線機(jī)主要部件示意圖線機(jī)主要部件示意圖X射線X射線像物體 A B C A B C D E F D E F G H I G H II1O1I2I3I4O2O3O4I1-O1=H+E+BI2-O2=G+E+C I3-O3=D+E+FI4-O4=A+E+IX X射線源射線源檢測器檢測器X光機(jī)(1895年)頭部CT全身CT螺旋CT、超高速CT常見病診斷：肺炎、骨折腦部腫瘤、出血，顱骨外傷內(nèi)臟器官占位性病變腫瘤早期診斷、心血管病變計(jì)算機(jī)、軟件技術(shù)等造影劑等滑環(huán)技術(shù)、快速攝影技術(shù)等 回波的反射、折射回波的反射、折射 幅度信息提取幅度信息提取1.垂直

3、入射到兩層相鄰的介質(zhì) 反射系數(shù) 反射波聲強(qiáng) 入射波聲強(qiáng) 21212ZZZZ折射系數(shù)折射波聲強(qiáng)入射波聲強(qiáng)212214ZZZZZ2Z1反射入射折射聲強(qiáng)聲強(qiáng)聲特性阻抗聲特性阻抗Z ZZ = C 密度密度C聲速聲速空氣 0.000429105瑞利PZT-533.7105瑞利水1.513105瑞利肝1.648105瑞利骨5.57105瑞利幅度信息啟示幅度信息啟示1.反射和折射所產(chǎn)生的各層回波給我 們帶來了人體內(nèi)部各層組織的幅度信息，使我們可以利用這些信息及其變換進(jìn)行超聲診斷：A超，B超，M超等。A型型：(A Scope)超聲回波幅度為縱坐標(biāo)，超聲傳 播時間為橫坐標(biāo)的顯示方式。超聲多普勒效應(yīng)超聲多普勒效應(yīng)

4、速度信息的提取速度信息的提取1842奧地利數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家奧地利數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家C. Doppler 在觀察天體運(yùn)動時發(fā)現(xiàn)了一種物理現(xiàn)象在觀察天體運(yùn)動時發(fā)現(xiàn)了一種物理現(xiàn)象,當(dāng)當(dāng)星球朝向地球或背離地球運(yùn)動時，來自星球星球朝向地球或背離地球運(yùn)動時，來自星球的光色發(fā)生了變化，即光波發(fā)射與接收的頻的光色發(fā)生了變化，即光波發(fā)射與接收的頻率差和光源與接收器之間相對運(yùn)動有關(guān)。這率差和光源與接收器之間相對運(yùn)動有關(guān)。這種物理現(xiàn)象我們稱之為多普勒效應(yīng)。種物理現(xiàn)象我們稱之為多普勒效應(yīng)。 日常生活：日常生活： 如火車鳴笛而來，音調(diào)增高；如火車鳴笛而來，音調(diào)增高；吼叫而去，音調(diào)降低。這種頻率變化稱多普吼叫而去，音調(diào)降低

5、。這種頻率變化稱多普勒頻移。勒頻移。超聲多普勒效應(yīng)超聲多普勒效應(yīng)速度信息的提取速度信息的提取 胎心、瓣膜、血管壁、血流等都是人體中的運(yùn)動體，當(dāng)超聲照射到它們時會產(chǎn)生多普勒效應(yīng) 體外檢測由體內(nèi)運(yùn)動體產(chǎn)生的多普勒頻移信號就可到達(dá)無創(chuàng)傷地檢測體內(nèi)運(yùn)動狀況的目的。超聲多普勒效應(yīng)超聲多普勒效應(yīng)速度信息的提取速度信息的提取 醫(yī)學(xué)超聲多普勒效應(yīng)的根本測速公式醫(yī)學(xué)超聲多普勒效應(yīng)的根本測速公式COSCVffd02超聲多普勒效應(yīng)超聲多普勒效應(yīng)速度信息的提取速度信息的提取Sx()0-0正向流反向流 0d 0- d多普勒信號特點(diǎn)：多普勒信號特點(diǎn)：*窄帶隨機(jī)信號* 0 d信號合成譜分析器放大多普勒回波信號 0d2sin

6、ot低通濾波高通濾波dNyquistNyquist采樣頻率限制采樣頻率限制即 連續(xù)多普勒特點(diǎn)：連續(xù)多普勒特點(diǎn)：連續(xù)多普勒方法與脈沖多普勒不同之處除了系統(tǒng)不同外，探頭也不同，它采用兩組探 頭，一組連續(xù)發(fā)射脈沖，一組不斷接收回波。所以不可能有距離選通功能。因?yàn)椴淮嬖赑RF,故原理上可測速度不受限制。但由于具體線路限制，一般機(jī)器給出最大可測血流速度在7m10m/S之間。fPRFd max12CASE #2Echo LabU of C1 mmCurved ArraySingle Elements of the ArraysMulti Element Transducer Curved ArrayCASE #2Echo LabU of C超聲