什么是生物醫(yī)學(xué)工程

1、什么是生物醫(yī)學(xué)工程第1頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日醫(yī)療儀器的歷史回顧細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)是借助于顯微鏡的發(fā)明（十九世紀(jì)）。 年荷蘭生理學(xué)家W. Einthovon首次從體表記錄到心電波形。W. Einthovon獲得年諾貝爾獎(jiǎng)。第2頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日醫(yī)療儀器的歷史回顧2年月日德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X線，年德累斯特一家醫(yī)院安裝了倫琴機(jī)。倫琴獲年諾貝爾獎(jiǎng)。年，英國EMI Ltd. 將計(jì)算機(jī)和X線技術(shù)結(jié)合而發(fā)明了X-CT，發(fā)明人Cormark（解析法）和Hounsfield（迭加法）獲得了七九年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。第3頁，共29頁，202

2、2年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日醫(yī)療儀器的歷史回顧32003年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給美國的Paul C Lauterbur and 英國的Peter Mansfield 以表彰他們?yōu)?“磁共振成像”作出的原創(chuàng)性貢獻(xiàn). 第4頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日Paul C Lauterbur 1929出生于美國伊利諾斯州。1973年，他發(fā)現(xiàn)了在主磁場中引入梯度磁場用以創(chuàng)建二維圖像的可能性，通過分析所發(fā)射的無線電波的特點(diǎn)，他能確定它的發(fā)射源。這使得可以形成用其他方法無法得到的結(jié)構(gòu)的二維圖像。Sir Peter Mansfield 1933出生于英國諾丁漢郡。他進(jìn)一步

3、開發(fā)了梯度磁場的使用，提出了怎樣從數(shù)學(xué)上分析所得到的信號，從而為開發(fā)有用的成像技術(shù)提供了可能 。他還指出了怎樣實(shí)現(xiàn)快速成像的方法（echo-planar scanning ），從技術(shù)上為十年后在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。第5頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日五、醫(yī)療儀器的基本結(jié)構(gòu)和要求第6頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日醫(yī)療儀器基本結(jié)構(gòu) 第7頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日使用性能功能(包括先進(jìn)性）可操作性正確性可靠性安全性第8頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日使用環(huán)境醫(yī)療儀器顯示CPU報(bào)警預(yù)

4、處理傳感器能量操作人員供電系統(tǒng)或其它支持系統(tǒng)周圍環(huán)境：溫濕度灰塵或氣體操作空間干擾： 電氣：50Hz 高頻：電刀， 電梯學(xué)歷、責(zé)任感、受訓(xùn)、經(jīng)驗(yàn)、手冊、紀(jì)錄（檔案）、技術(shù)支持病人工程技術(shù)人員第9頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日六、醫(yī)療儀器技術(shù)管理第10頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日管理目標(biāo)醫(yī)療儀器是特殊的精密儀器，各國都有專門機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)管；在醫(yī)療儀器使用過程中的監(jiān)管責(zé)任是在于使用該儀器的醫(yī)院，通過管理使醫(yī)療儀器能夠有效地、安全的被使用，實(shí)現(xiàn)其醫(yī)療功用；同時(shí)醫(yī)療儀器也應(yīng)該被合理的、高效的使用，使貴重的醫(yī)療資源得到充分利用。第11頁，共29頁，

5、2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日醫(yī)療儀器的生命周期需求分析選購入院檢驗(yàn)安裝調(diào)試使用培訓(xùn)臨床使用維護(hù)維修報(bào)廢更新設(shè)備廠商醫(yī)院設(shè)備部門第12頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日技術(shù)管理的內(nèi)容設(shè)備采購入院檢驗(yàn)檔案管理計(jì)量管理風(fēng)險(xiǎn)管理維修保養(yǎng)第13頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日思考題與醫(yī)療儀器直接相關(guān)的兩個(gè)生理學(xué)和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)是關(guān)于什么的？醫(yī)療儀器的基本結(jié)構(gòu)的解釋考察醫(yī)療儀器的使用性能有哪些方面？醫(yī)療儀器的使用環(huán)境受哪些因素影響？什么是醫(yī)療儀器的生命周期？與醫(yī)療儀器的設(shè)計(jì)和使用有什么關(guān)系？第14頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)5

6、1分，星期日第二章 生物電測量技術(shù) 第15頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日2.1 生物電信號第16頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日生物電信號名稱幅值頻率范圍心電0.18mv0100Hz腦電550v0.560Hz肌電20v30mv103000Hz胃電50v2mv0.00120Hz視網(wǎng)膜電50v200vDC20Hz第17頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日生物電信號的測量特點(diǎn)信號微弱： 0.1v5mv；信號的頻率低：直流幾百赫茲以下強(qiáng)噪聲背景（信噪比小）：如50HZ干擾，其他生物電信號的干擾和測量設(shè)備本身的電子元器件噪聲的干

7、擾。50Hz噪聲干擾：電磁場干擾或儀器電源電壓的干擾。其它信號的干擾：如測量誘發(fā)腦電時(shí)自發(fā)腦電的干擾，測量胎兒心電時(shí)的母體心電的干擾等。電子元器件噪聲干擾：熱噪聲和PC結(jié)噪聲干擾。電極電位影響：電極之間的電位差可達(dá)300mv，不穩(wěn)定，會(huì)形成基線漂移。（電極電位與電極材料有關(guān)，也與電極安放、電極面積、電流密度等有關(guān)系）第18頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日2.2 生物電放大器第19頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日生物電放大器基本要求不影響所檢測部位的生理功能；測得的信號不能有畸變；必須能將有用信號和干擾分離開來；必須對可能的電擊傷害提供有效的防

8、護(hù)；放大器本身應(yīng)能經(jīng)受得起除顫器、電刀等產(chǎn)生的大電流的沖擊。第20頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日生物電放大器技術(shù)特點(diǎn)采用差分放大器高增益低噪聲高輸入阻抗合適的通頻帶電氣隔離和保護(hù)第21頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日采用差分放大器：只能測得兩個(gè)電極之間的生物電的電位差值，差分放大器僅對差模信號作正常放大，對共模信號有抑制作用。由于生物電信號在兩個(gè)電極上是不同的，是差模信號，工頻干擾信號在兩個(gè)電極上的幅度和相位基本上是相同的，是共模信號。差分放大器可以對差模信號放大而對共模信號抑制。第22頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星

9、期日高增益：生物電信號非常弱小：通常放大器的增益達(dá)500倍至1000000倍左右，針對不同的信號應(yīng)選擇不同的增益。第23頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日低噪聲：由于信號弱小，放大器本身的噪聲幅度必須遠(yuǎn)低于信號幅度，尤其是放大器的前置級噪聲，它會(huì)與信號一起經(jīng)后級放大器放大，因此，前置放大器的元件必須采用低噪聲的。第24頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日高輸入阻抗：生物電信號的信號源內(nèi)阻很高，提高放大器的輸入阻抗可以提高信號拾取的比例。高輸入阻抗也能減少因各電極阻抗不一致造成的共模干擾。因此，提高輸入阻抗也能提高信噪比。第25頁，共29頁，2022

10、年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日合適的通頻帶：通常是利用濾波器來完成。高通濾波器可以用來消除電極電位漂移；低通濾波器可以用來消除各種高頻噪聲，尤其是工頻噪聲及其諧波，也能用于限制信號的頻寬以防采樣時(shí)造成信號混疊。不同生物電信號的頻率范圍不同，放大器的頻率響應(yīng)范圍也是不同的。第26頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日電氣隔離和保護(hù)：現(xiàn)代生物電放大器都采用隔離放大器，使得連接病人的放大器輸入級（應(yīng)用部分）與放大器后級完全電器隔離的。電器隔離的主要目的是防止病人受到電擊，同時(shí)，該技術(shù)對抑制電源干擾的影響也有一定的作用。第27頁，共29頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)51分，星期日生物電放大器框圖 Vout隔離放大器10-1000倍前置放大器10-50倍高通濾波器低通濾波