生物醫(yī)學(xué)測量方法-無創(chuàng)測量和微創(chuàng)測量-課課件

§2.2

在體測量

無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量

1ppt課件§2.2在體測量

無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量1ppt課件1無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量的特點無創(chuàng)測量(Non-invasiveMeasurements)，又稱為非侵人式測量或間接測量。其重要特征：測量的探測部分不侵入機體，不造成機體創(chuàng)傷，測量時通常在體外，尤其是在體表間接測量人體的生理和生化參數(shù)。微創(chuàng)測量(MinimallyInvasiveMeasurements)是為了提高檢測效果而采取的一種損傷最小的測量方法。無創(chuàng)測量和微創(chuàng)測量是生物醫(yī)學(xué)研究中，尤其是臨床診斷中最易被人們接受的一種測量方法。2ppt課件1無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量的特點無創(chuàng)測量(Non-invasiv缺

點人體內(nèi)部的生理、生化信息經(jīng)過組織傳遞到皮膚表面，信號幅度被衰減，信號形態(tài)發(fā)生畸變，因而在體表實現(xiàn)無創(chuàng)及微創(chuàng)測量的精確度和穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如采用直接測量。無創(chuàng)測量的結(jié)果取決于許多器官及人體系統(tǒng)的特性，因此對結(jié)果的解釋需要涉及許多生理和生化知識。3ppt課件缺點人體內(nèi)部的生理、生化信息經(jīng)過組織傳遞到皮膚表面無創(chuàng)測量的主要技術(shù)手段在體外(尤其在體表)采用光、電、聲、化學(xué)、熱等手段檢測人體的各種機體功能參數(shù)，以及利用各種電離輻射(x射線、射線等)和非電離輻射(例如超聲波)方法檢測體內(nèi)器官、組織的形態(tài)信息。4ppt課件無創(chuàng)測量的主要技術(shù)手段在體外(尤其在體表)采用光、電、聲、化特點無創(chuàng)測量技術(shù)因被測對象不同，同一測量對象也可能有不同的檢測方法。研究精確而簡潔的測量方法是無創(chuàng)測量的主要任務(wù)。無創(chuàng)測量進行的是非侵入機體的測量，但不一定都對人體無損害。例如，x射線、射線、射頻波乃至超聲波的能量經(jīng)皮膚進入人體后，在體內(nèi)傳遞的過程中，能攜帶許多人體生理和病理信息，但同時將有很大一部分能量積存在人體組織內(nèi)，并轉(zhuǎn)換成熱能和化學(xué)能，這些能量會產(chǎn)生許多生物效應(yīng)，有些生物效應(yīng)在一定程度上有損于人體。5ppt課件特點無創(chuàng)測量技術(shù)因被測對象不同，同一測量對象也可能有不同特點在選擇無創(chuàng)測量技術(shù)時，應(yīng)優(yōu)選無損害的方法。不能反復(fù)濫用各種無創(chuàng)檢測手段(例如超聲胎兒檢查,CT檢查等)，否則也同樣會造成許多不良后果?？傁Ｍ麩o創(chuàng)測量能實時、連續(xù)、長期、精確、無拘束地進行測量，并實現(xiàn)測量的自動化。6ppt課件特點在選擇無創(chuàng)測量技術(shù)時，應(yīng)優(yōu)選無損害的方法。6ppt課特點每一種要求均會對無創(chuàng)測量技術(shù)提出許多制約，而且這些要求之間有時也往往互為制約因素。因此，必須根據(jù)被測對象和測量目的來提出無創(chuàng)測量的合理要求。例如：可行走病人的測量應(yīng)采取無拘束或遙測技術(shù)，可采用磁記錄等非實時測量方法；而在危重病人監(jiān)護室內(nèi)，危重病人生理參數(shù)的監(jiān)測應(yīng)要求長期、連續(xù)和實時，以便一旦出現(xiàn)危及生命的生理參數(shù)失常時，能立即報警，并及時采取搶救措施。7ppt課件特點每一種要求均會對無創(chuàng)測量技術(shù)提出許多制約，而且這些要2無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量的

方法與技術(shù)無創(chuàng)測量往往是經(jīng)皮測量技術(shù)，在體表測量的許多生理和生化信息通常是微弱的，而且淹沒在噪聲和干擾之中(特別是機體中其他同類信息所造成的噪聲與干擾)，因而需要采用許多合適的信號檢測與處理技術(shù)，以提取有用信號，保證測量的精確度和可靠性。8ppt課件2無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量的

方法與技術(shù)無創(chuàng)測量往往是經(jīng)皮測量技1)常規(guī)生物電的無創(chuàng)測量生物電的無創(chuàng)測量是指在體表進行的生物電位及其他電特性(阻抗和導(dǎo)納)測量。常規(guī)的心電、腦電、肌電、胃電、眼電、眼震電、皮膚電等生物電位的無創(chuàng)測量已漸趨成熟，是臨床上應(yīng)用最廣的檢查手段。隨著電子與信息科學(xué)技術(shù)及生命科學(xué)研究的進展，生物電位的無創(chuàng)測量也在不斷深入與拓寬。9ppt課件1)常規(guī)生物電的無創(chuàng)測量生物電的無創(chuàng)測量是指在體表進行的生物生物電測量以R波檢測為例，由于多類別心律失常自動分析的需要，自80年代起就出現(xiàn)了數(shù)以千計的算法，其目的均是在強干擾和噪聲(包括人體的其他生物電噪聲)背景下提高R波的檢出率。心電圖中的P波檢測、S-T段分析、在母體體表提取胎兒心電的研究也在逐步深化。10ppt課件生物電測量以R波檢測為例，由于多類別心律失常自動分析的需要，生物電測量眼電、腦電的無創(chuàng)檢測研究，大部分集中在誘發(fā)電位的測量上；采用電、光(含圖像)、聲、觸覺、嗅覺和味覺等外界刺激誘發(fā)生物電的研究；在自然環(huán)境或在特殊環(huán)境下的生理（Physiology）、病理（Pathology）、心理（Psychology）以及新的機體的整體反應(yīng)規(guī)律的研究；對人類的認(rèn)知規(guī)律（Cognize）的研究等；11ppt課件生物電測量眼電、腦電的無創(chuàng)檢測研究，大部分集中在誘發(fā)電位的測生物電測量生物電位(包括心電、腦電)的體表電位標(biāo)測(bodysurfacepotentialmapping，BSPM)及逆問題研究。將檢測到的數(shù)十乃至數(shù)百個體表電位，利用計算機的強大信息處理功能構(gòu)建體表等電位圖、極值軌跡圖等，使心臟和腦的電活動及一些病變信息能用更清晰、明了的方法表達(dá)。12ppt課件生物電測量生物電位(包括心電、腦電)的體表電位標(biāo)測(body生物電測量生物電阻抗測量技術(shù)也是近幾年來生物電無創(chuàng)測量活躍的分支之一。由于生物電阻抗測量(包括生物電阻抗成像)的精度較差，臨床標(biāo)準(zhǔn)也難以建立，生物電阻抗測量一度曾受到非議。

近幾年來由于技術(shù)的進步，采用先進的數(shù)字技術(shù)(激勵源采用直接數(shù)字合成、測量部分采用數(shù)字解調(diào)技術(shù)，以及運用計算機分析和處理等)，已能使測量精確度高于0.1％，采集一組數(shù)據(jù)的時間不大于40ms，這就為采用電阻抗高速和高精度斷層成像打下了良好的基礎(chǔ)。13ppt課件生物電測量生物電阻抗測量技術(shù)也是近幾年來生物電無創(chuàng)測量活躍的高頻、低幅、多型非常規(guī)ECG的檢測

體表希氏束電位（HisBundlePotential）、心室晚電位（VentricleLatePotential）、高頻心電圖（HighFrequencyECG）等低幅(幾uV—幾百uV)、高頻(>100Hz，延伸到3kHz)、多型的心電信息對診斷某些疾病有重要意義。14ppt課件高頻、低幅、多型非常規(guī)ECG的檢測體表希氏束電位（His高頻ECG由于顯示和記錄高頻生理信息的技術(shù)的發(fā)展，非常規(guī)心電圖檢測技術(shù)在以下三個方面取得不少進展：1）高頻心電圖相關(guān)的動物實驗?zāi)Ｐ偷难芯?）在噪聲與高頻干擾中檢測微弱生理信號的研究3）臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)的研究15ppt課件高頻ECG由于顯示和記錄高頻生理信息的技術(shù)的發(fā)展，非常規(guī)心電高頻ECG研究面臨的困難：1)怎樣在體表無損、實時、連續(xù)地在強噪聲環(huán)境下檢測每一心電節(jié)拍中的微弱高頻信息?2)如何解釋以及在臨床上如何評估這些信息?16ppt課件高頻ECG研究面臨的困難：16ppt課件高頻ECG3)大量動物實驗已表明，在高頻心電圖中，切跡（Notch）和扭挫（Slur）均攜帶許多生理和病理信息，但形成高頻心電圖的因素很多，切跡和扭挫的成因可能是病理的，也可能是非病理的，它們可能是病理和非病理成因的綜合結(jié)果，而且非病理信息在很大程度上取決于個體差異，因此在臨床上難以確定這種高頻心電圖的病理指標(biāo)。非常規(guī)心電圖的特征及檢測技術(shù)如下表：17ppt課件高頻ECG3)大量動物實驗已表明，在高頻心電圖中，切跡（No18ppt課件18ppt課件弱生物磁測量技術(shù)在強背景磁場(地磁場和環(huán)境磁場)下測量心磁圖(MCG)和腦磁圖(MEG)等微弱生物磁信息場合，除靠屏蔽措施外，可采用SQUID超導(dǎo)量子干擾儀，它們具有高達(dá)10-14T～10-15T的弱磁測量靈敏度，完全可測量心磁圖的磁場(10-10T)和腦磁圖的磁場(10-12T)等弱磁生物信號。SQUlD分為DC-SQUID(直流超導(dǎo)量子干涉儀)和RF-SQUID(射頻超導(dǎo)量子干涉儀)兩種。前者的靈敏度更高，但RF-SQUID的制造工藝、電路與器件的耦合比較容易，因而在實用中采用得較多。19ppt課件弱生物磁測量技術(shù)在強背景磁場(地磁場和環(huán)境磁場)下測量心磁圖生物磁測量SQUID除具有高的弱磁測量靈敏度外，還由于它是一種非接觸的無創(chuàng)測量方法，因而不受被測對象表面干擾狀況的影響，可避免生物電測量中安放電極的麻煩，安全可靠。另外，SQUID不像生物電那樣，需測量體表兩點之間的電位差，而只需在人體的某—點或某一部位進行非接觸測量。而且SQUID能直接提取體內(nèi)的生物磁信息，就不會像生物電那樣需經(jīng)人體組織傳導(dǎo)至體表進行檢測而導(dǎo)致信號的畸變。由于采用非接觸測量，因而生物磁信息可采用探頭在空間掃描的方法直接提取磁場強度分布，可以建立二維圖像，而且還可提取多類別的人體功能信息。20ppt課件生物磁測量SQUID除具有高的弱磁測量靈敏度外，還由于它是一用于心磁圖測量的基于高溫

超導(dǎo)量子干涉儀中科大,物理所等單位合作建立了一套基于高溫超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)的可靠的、經(jīng)濟型的單通道心磁圖(MCG)系統(tǒng),該系統(tǒng)在一個簡易的磁屏蔽室(MSR)中運行.實驗結(jié)果表明,對于消除心磁測量中的環(huán)境噪聲,簡易磁屏蔽室和有源補償相結(jié)合是一個很合適的方案,這種方案對心磁圖的普及有實際的幫助.-《低溫物理學(xué)報》2006年03期21ppt課件用于心磁圖測量的基于高溫

超導(dǎo)量子干涉儀中科大,物理所等單位生理聲信息的檢測人體中許多器官都在按一定的規(guī)律運動，運動時的振動會發(fā)出聲(音)信息，這些生理聲信息攜帶了許多相關(guān)器官的生理和病理特征，因而生理聲信息的無創(chuàng)測量具有重要意義。心音、肌音、語音、關(guān)節(jié)音、肺音、牙齒叩擊音、吞水音、腸鳴音及耳聲等生理聲信息的測量，是無創(chuàng)測量的一個重要分支。要能夠讓生理聲信息測量在疾病診斷和治療中發(fā)揮作用，需要弄清生理聲信息的發(fā)聲機理、聲傳播特性以及聲信息特征與臨床病理和生理之間的相關(guān)性。22ppt課件生理聲信息的檢測人體中許多器官都在按一定的規(guī)律運動，運動時的生理聲技術(shù)難點：

生理聲信息的無創(chuàng)測量過程中，也常伴有其他聲信息的于擾(包括來自外部或者機體內(nèi)部)，因而也屬微弱信號檢測范疇，需要采用低噪聲放大、濾波、相關(guān)處理和自適應(yīng)濾波等微弱信號檢測方法。23ppt課件生理聲技術(shù)難點：23ppt課件生理聲方法分類：自發(fā)(聲信息)，誘發(fā)(聲信息)。以耳聲發(fā)射的測量為例，自發(fā)的或誘發(fā)的耳聲，用微型揚聲器和傳聲器檢測得到的電信號，經(jīng)計算機分析處理后，可找到耳聲信號波形與外周聽覺系統(tǒng)，特別是耳蝸功能的相關(guān)性。耳聲發(fā)射的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)可用于新生兒聽力篩選，以及聽力研究和耳科臨床檢查。24ppt課件生理聲方法分類：自發(fā)(聲信息)，誘發(fā)(聲信息)。24ppt課深部體溫的測量深部體溫的測量隨著各種熱作用治療而被廣泛重視，尤其是加溫治癌療法的成功應(yīng)用，要求加熱溫度控制在一個較窄的范圍后，深部溫度的測量成了一個研究的熱點，各種有創(chuàng)、微創(chuàng)及無創(chuàng)方法都有報道。例如:在體表檢測的深度體溫檢測方法—熱流補償法。25ppt課件深部體溫的測量深部體溫的測量隨著各種熱作用治療而被廣泛重視，用熱補償法測量深部體溫26ppt課件用熱補償法測量深部體溫26ppt課件深部體溫的測量探頭中有2個溫度敏感元件T1和T2，測量通過探頭的熱流。將探頭內(nèi)部的外側(cè)加熱器加溫至熱流t1--t2=0，使熱絕緣層幾乎完全無熱失散，由此體表溫度與深部組織的溫度就可達(dá)到平衡，深部體溫的測量就變成了體表溫度t1的測量。實驗及臨床均已證明熱流補償法的有效性。其缺點是加熱器功耗較大，可采用絕熱材料包覆的方法來減小功耗。27ppt課件深部體溫的測量探頭中有2個溫度敏感元件T1和T2，測量通過探口腔內(nèi)壓力的測量可采用雙向傳送的遙測體制。用電磁耦合供電方式自體外經(jīng)皮供給口腔內(nèi)的測量裝置能源，并將口腔內(nèi)的壓力測量裝置測量的結(jié)果通過腔內(nèi)線圈與體外線圈的耦合送至體外指示或顯示。這種雙向耦合方式在體內(nèi)植入式電子系統(tǒng)中大量應(yīng)用。這里用來作為口腔內(nèi)壓力的測量，可看作是無創(chuàng)的。測量電路由齒科用樹脂充填，以防水滲入。壓力敏感元件采用單向偏移半導(dǎo)體應(yīng)變片。28ppt課件口腔內(nèi)壓力的測量可采用雙向傳送的遙測體制。28ppt課件口腔內(nèi)壓測量原理8:3月26日29ppt課件口腔內(nèi)壓測量原理8:3月26日29ppt課件運動量的測量隨著運動醫(yī)學(xué)的發(fā)展，人體運動量及能耗的測量顯得非常重要。人在運動過程中通過攝取物質(zhì)而得到的能量，以熱量和做功的形式消耗出去，故常用耗氧量V(O2)和能量消耗(EE,ExpendedEnergy)來衡量運動量，運動量大時，耗氧量EE也隨之增加。耗氧量和能量消耗可用運動傳感器實時和準(zhǔn)確測量。大量實驗數(shù)據(jù)表明：運動加速度對時間的積分與能量消耗或耗氧量成線性關(guān)系，故測量身體加速度絕對值的積分，即可對能量消耗進行較好的評估。目前已開發(fā)了對心電(ECG)、身體加速度(ACCEL)進行長期、連續(xù)測量和記錄的裝置。30ppt課件運動量的測量隨著運動醫(yī)學(xué)的發(fā)展，人體運動量及能耗的測量顯得非運動量測量如圖，用電極測量心電(心率)，用加速度傳感器測量加速度，用傾斜開關(guān)測量體位(姿態(tài))。31ppt課件運動量測量如圖，用電極測量心電(心率)，用加速度傳感器測量加運動量的測量心率、加速度、體位等數(shù)據(jù)通過編碼后存放在便攜式記錄盒中，可得到24h的連續(xù)記錄。記錄數(shù)據(jù)進行高速回放和分析處理，獲得心率(HR)、加速度輸出(AO)。根據(jù)能量消耗與加速度輸出的線性關(guān)系，可從加速度求出能量消耗。實驗還證明：加速度輸出(AO)與心率(HR)間也有較好的對應(yīng)關(guān)系。32ppt課件運動量的測量心率、加速度、體位等數(shù)據(jù)通過編碼后存放在便攜式記經(jīng)皮血氣參數(shù)的測量血氣PO2和PCO2反映血液中酸堿平衡狀態(tài)。一般通過間斷地采集動脈血樣來完成血氣測量。許多情況下，血氣變化迅速，需要采用無創(chuàng)監(jiān)測方法。日前常采用經(jīng)皮方法：選擇具有良好的組織灌注的皮膚部位。用一個扁平的雙邊膠圈將電化學(xué)傳感器（電極）固定在體膚上，被測血氣從真皮至表皮，與一層耦合液一起滲透到傳感器。測量過程中，皮溫要保持在33℃～35℃。低于，則皮膚內(nèi)外的交換會受到擴散的限制；高于，則通透性會急劇增加。應(yīng)采用不斷加熱方式，使皮膚保持一定通透性。經(jīng)皮血氣檢測的關(guān)鍵是經(jīng)皮血氣傳感器(電極)的開發(fā)，以及經(jīng)皮血氣監(jiān)測方法的研究。33ppt課件經(jīng)皮血氣參數(shù)的測量血氣PO2和PCO2反映血液中酸堿平衡

經(jīng)皮血氣參數(shù)測量實驗研究證明，采用電化學(xué)傳感技術(shù)、質(zhì)譜儀和氣相色譜分析方法，均能有效地測量經(jīng)皮氧分壓tcPO2和經(jīng)皮二氧化碳分壓tcPCO2。這種經(jīng)皮無創(chuàng)測量方法已在臨床上用于心肺疾病患者的應(yīng)急試驗，用于麻醉病人監(jiān)測、呼吸治療處理、最佳截肢位置估計、移植皮瓣存活力預(yù)測，以及一些藥物療效評估。34ppt課件經(jīng)皮血氣參數(shù)測量實驗研究證明，采用電化學(xué)傳感技術(shù)、質(zhì)譜儀和皮膚鈕扣測量體液采用各種離子電極、酶電極來直接測量體液成分已有許多報道，但氣體以外的分子和離子幾乎不能透過皮膚，因而很難在體表檢測各種體液成分，而必須將這些傳感電極插人體內(nèi)，然而這種插管必須穿過皮膚，而且導(dǎo)線留在體外，容易造成感染。近幾年采用與皮膚有良好接合的羥基磷灰石(hydroxy-aptite)材料制成的皮膚鈕扣獲得了應(yīng)用。皮膚鈕扣是在皮膚上設(shè)置安全開口裝置，在皮膚鈕扣內(nèi)插入葡萄糖電極后，就可用來對組織液中的葡萄糖濃度進行測量。35ppt課件皮膚鈕扣測量體液采用各種離子電極、酶電極來直接測量體液成分已氧是維持生命的重要物質(zhì)，人體組織細(xì)胞進行新陳代謝所需要的氧是從血液中獲取的。機體的一些最重要的臟器組織對缺氧十分敏感，如腦細(xì)胞，動脈血氧氣分壓只要低于25毫米汞柱，就完全喪失其功能，出現(xiàn)深昏迷癥狀。如超過這一極限或持續(xù)時間超過若干分鐘，即使恢復(fù)氧氣供應(yīng)，仍可能產(chǎn)生不可復(fù)原的損傷。因此，在麻醉和手術(shù)過程中及重危病人的監(jiān)護中，血氧飽和度的監(jiān)護是非常重要的。無創(chuàng)傷血氧飽和度的測量36ppt課件氧是維持生命的重要物質(zhì)，人體組織細(xì)胞進行新陳代謝所需要的氧是

血氧飽和度:

在100ml血中，血紅蛋白或還原血紅蛋白（Hb）結(jié)合氧而形成氧合血紅蛋白（HbO2）的最大量即可認(rèn)為是血液的氧容量，氧合血紅蛋白中的含氧量所占氧容量的百分比稱為血氧飽和度（OxygenSaturation,SaO2）。通常表示為：37ppt課件血氧飽和度:37ppt課件

血氧飽和度的測量分為兩種類型：有創(chuàng)測量:

過去，在臨床上主要是取動脈血，測量其中的氧分壓來計算血氧飽和度，不能實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，而且也會給病人帶來痛苦。無創(chuàng)測量:

現(xiàn)在的血氧飽和度儀使用的方法大多是使用光電技術(shù)，在不用取血的情況下，連續(xù)測量動脈血中的血氧飽和度。血氧飽和度（Sa02）的無創(chuàng)連續(xù)測量，對新生兒和危重病人監(jiān)護具有很大的臨床價值。

38ppt課件血氧飽和度的測量分為兩種類型：38ppt課件

利用光電技術(shù)測量,主要根據(jù):1)郎伯－比爾定律(TheLambert-BeerLaw)

當(dāng)一束光打在某物質(zhì)的溶液上時，透射光強I與發(fā)射光強I0之間有以下關(guān)系：

I=I0eCdI和I0的比值的對數(shù)稱為光密度D，因此上式也可以表示為：

D=ln(I/I0)=Cd

這里，C是溶液的濃度，d為光穿過溶液的路徑，是溶液對特定波長的光的吸收系數(shù)。若保持路徑d不變，則溶液的濃度與光密度D成正比。顯然，若溶液中有一種物質(zhì)，其濃度C為未知，則可用分光光度計測出光密度D并計算出濃度C。39ppt課件利用光電技術(shù)測量,主要根據(jù):39ppt課件

2)Hb和HbO2隨波長改變的特性曲線現(xiàn)在有兩種物質(zhì)存在于溶液中,必須采用雙波長的朗伯-比爾定律：

D1=11C1+12C2D2=21C1+22C2

D1,D2為紅光/紅外光通過時的吸收系數(shù),C1是HbO2濃度,C2為Hb濃度,ij是物質(zhì)j對波長i的吸收系數(shù)。測出D1,D2，兩式聯(lián)立即可解得C1,C2,通過計算得到：

SaO2=C1/(C1+C2)

40ppt課件2)Hb和HbO2隨波長改變的特性曲線40ppt課件

Hb和HbO2對不同波長的光的吸收系數(shù)不一樣，因此很方便采用雙波長的朗伯-比爾定理：在波長為600-700nm的紅光(RED)區(qū)，Hb的吸收系數(shù)遠(yuǎn)比HbO2的大；在波長為800-1000nm的紅外光(IR)區(qū)，Hb的吸收系數(shù)要比HbO2的小;在805nm附近是等吸收點?？煞謺r地輪流測量兩種光發(fā)射時的吸收強度，來計算出SaO2。41ppt課件Hb和HbO2對不同波長的光的吸收系數(shù)不一樣，因此

兩種發(fā)光二極管(LED)作光源，輪流點燃；另用一個波譜較寬的光電二極管作為檢測器件光源和光檢測器件共同構(gòu)成一個血氧飽和度Sa02測量用光電傳感器。這是在指尖和耳垂采用的組織透射法，也可在胸、額、肢體等部位采用反射法測量。42ppt課件兩種發(fā)光二極管(LED)作光源，輪流點燃；42ppt課件

人體組織光吸收量的變化是由動脈血的成分變化而引起的，通過光從動脈血液中反射的情況能客觀地反映Sa02的數(shù)值。43ppt課件人體組織光吸收量的變化是由動脈血的成分變化而引起的，通過光

光電信號的脈動規(guī)律和心臟的活動一致，因此該方法可以同時檢測脈動信號的重復(fù)周期，并指示脈率值。由于該方法是利用與分析兩種光反射的脈動成分來測定血氧飽和度的，因而這樣測出的血氧飽和度習(xí)慣上稱為脈搏血氧飽和度Sp02，以區(qū)別于其他方法測定的Sa02。44ppt課件光電信號的脈動規(guī)律和心臟的活動一致，因此該方法可以同時檢血氧飽和度測量脈搏血氧飽和度儀能準(zhǔn)確而快速地測定動脈血液中的氧飽和度，因此，近幾年來已廣泛應(yīng)用于肺循環(huán)氧合作用的監(jiān)護和呼吸系統(tǒng)循環(huán)功能的監(jiān)護，用來及時發(fā)現(xiàn)低氧癥，及時提示肺循環(huán)系統(tǒng)功能的改變，發(fā)現(xiàn)異常時能及時報警。目前，血氧飽和度的連續(xù)監(jiān)測已成為患者能否離開手術(shù)室或復(fù)蘇室，以及能否脫離氧療的一個重要依據(jù)。45ppt課件血氧飽和度測量脈搏血氧飽和度儀能準(zhǔn)確而快速地測定動脈血液中的其他無創(chuàng)測量利用輻射(包括電磁輻射和粒子輻射)和振動波作為能量，穿過人體，或由人體反射的能量，來測量機體形態(tài)或功能信息的方法，均屬無創(chuàng)檢測范疇。經(jīng)被測對象傳遞的X射線，包含有關(guān)體內(nèi)物質(zhì)數(shù)量的信息，這種信息包含在傳出與射入的輻射能量分布之間的差異之內(nèi)。46ppt課件其他無創(chuàng)測量利用輻射(包括電磁輻射和粒子輻射)和振動波作為能其他無創(chuàng)測量現(xiàn)已發(fā)展了一些測定體內(nèi)結(jié)構(gòu)成分的定量方法，包括膠片顯像密度測定法(體內(nèi)某種物質(zhì)的含量，可以通過X線膠片變黑的程度大致地加以測定)和X線分光光度法(測量輻射的衰減度)，這些方法主要用于測量骨骼礦物質(zhì)化的程度。利用來自生物體的輻射，有時稱為自體輻射，例如放射性核素(射線)及熱輻射，也可攜帶許多人體內(nèi)部信息，這些信息可通過線性掃描和照相機，來測定放射性核素在體內(nèi)的分布。也可用紅外線熱像儀測定體表溫度的分布。47ppt課件其他無創(chuàng)測量現(xiàn)已發(fā)展了一些測定體內(nèi)結(jié)構(gòu)成分的定量方法，包括膠其他無創(chuàng)測量人體的許多軟組織結(jié)構(gòu)，如肌肉、結(jié)締組織、神經(jīng)組織、血液、脂肪等，其質(zhì)量和密度的差異，一般不足以產(chǎn)生X射線對比度上的明顯差異。與X射線成像不同，超聲成像是利用超聲經(jīng)過不同聲阻抗(密度與聲速的乘積)的兩種介質(zhì)之間的交接面時產(chǎn)生的反射來測量的。身體的不同組織結(jié)構(gòu)形成不同強度的超聲反射，富于結(jié)締組織的器官反射較強，這樣軟組織和體液之間，以及軟組織與骨骼之間可以清晰地確定其交界面，從而提取體內(nèi)的形態(tài)信息。48ppt課件其他無創(chuàng)測量人體的許多軟組織結(jié)構(gòu)，如肌肉、結(jié)締組織、神經(jīng)組織其他無創(chuàng)測量利用超聲的多普勒(Doppler)效應(yīng)，也可提取體內(nèi)的一些運動信息(例如血流等)。X射線成像是由X射線透射獲得的陰影圖像，而超聲波成像則是利用回波原理獲得的斷面圖像。X射線屬于電離輻射，超聲波和紅外線則屬于非電離輻射，從生物效應(yīng)角度來說，后者是較安全的，而且相對來說是一種成本低廉的測量方法。49ppt課件其他無創(chuàng)測量利用超聲的多普勒(Doppler)效應(yīng)，也可提取3無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量的研究熱點無創(chuàng)測量及微創(chuàng)測量是生物醫(yī)學(xué)測量的重要組成部分，作為一種在體測量技術(shù)，它與有創(chuàng)(直接)測量取長補短。在體測量與離體測量技術(shù)也是相輔相成的，可以使目前數(shù)以干計的生物醫(yī)學(xué)中的測量指標(biāo)得以實現(xiàn)。無論是有創(chuàng)測量還是無創(chuàng)測量，在體測量還是離體測量，它們各自均有具體的應(yīng)用領(lǐng)域。無創(chuàng)測量優(yōu)點:不會造成機體的創(chuàng)傷，易被受試者接受，但大部分方法的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性較差。50ppt課件3無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量的研究熱點無創(chuàng)測量及微創(chuàng)測量是生物醫(yī)學(xué)不同測量方法的關(guān)系有創(chuàng)測量由于探測部分侵入機體，會對機體造成一定創(chuàng)傷，給患者帶來痛苦.優(yōu)點:

但其原理明確、方法可靠、測量數(shù)據(jù)精確。離體測量用于對離體的體液、尿液、活體組織和病理標(biāo)本之類的生物群樣本進行測量，優(yōu)點:

測量條件穩(wěn)定、準(zhǔn)確度高，是生化分析和病理檢查的主要方法。無創(chuàng)測量的發(fā)展在一定程度上依賴于有創(chuàng)測量或離體測量的進步，它們往往是無創(chuàng)測量方法評估的對照標(biāo)準(zhǔn)，只有有創(chuàng)測量或離體測量成熟后，才能(也應(yīng)該)逐步過渡到易被患者接受的無創(chuàng)測量技術(shù)。51ppt課件不同測量方法的關(guān)系有創(chuàng)測量由于探測部分侵入機體，會對機體研究熱點

無創(chuàng)測量及微創(chuàng)測量的主要研究熱點和研究方向：(1)必須開辟新的研究領(lǐng)域，向一些未知領(lǐng)域挑戰(zhàn)。例如，在嗅覺和味覺的研究中，為了用人工方法實現(xiàn)生物體自身感受器的功能，實現(xiàn)醫(yī)生本身的功能，必須開發(fā)新穎的生物傳感器和相關(guān)的測量方法與技術(shù)的研究。52ppt課件研究熱點無創(chuàng)測量及微創(chuàng)測量的主要研究熱點和研究方向：52研究熱點(2)對于在工作中、運動中及空間載體中的生命體，進行多種生理、生化參數(shù)的實時、連續(xù)、長期和自動測量，是無創(chuàng)測量的重要方向之一，因為只有這種測量才能正確評估處在自然狀態(tài)下的生命體的動態(tài)指標(biāo)。53ppt課件研究熱點(2)對于在工作中、運動中及空間載體中的生命體，進行研究熱點(3)生理及生化參數(shù)的圖像化表達(dá)也是無創(chuàng)測量的研究課題，生物電位分布必須圖像化，體表(乃至深部)體溫分布的圖像化、生物磁分布的圖像化等均受到廣泛重視，采用非接觸引導(dǎo)方法實現(xiàn)圖像化是人們追求的目標(biāo)之一。54ppt課件研究熱點(3)生理及生化參數(shù)的圖像化表達(dá)也是無創(chuàng)測量的研究課研究熱點(4)無創(chuàng)測量由于是一種間接測量，因而測量模型(物理的或數(shù)學(xué)的)是否建立得當(dāng)，將直接影響測量的精確度和可靠性。生物醫(yī)學(xué)中的測量模型必須具有和諧、簡單、新奇等標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該是真與美的統(tǒng)一體。運用各種算法來優(yōu)化測量模型，是提高無創(chuàng)測量精確度的重要方法。55ppt課件研究熱點(4)無創(chuàng)測量由于是一種間接測量，因而測量模型(物理研究熱點(5)臨床標(biāo)準(zhǔn)的建立目前仍滯后于無創(chuàng)測量方法及技術(shù)的進展，這是因為工程技術(shù)的發(fā)展十分迅猛，新方法與新技術(shù)層出不窮，許多方法未經(jīng)評估就進入了臨床應(yīng)用。另一個重要原因是生命科學(xué)的研究，包括生命科學(xué)與工程技術(shù)的交叉研究，仍然跟不上臨床的需要。臨床標(biāo)準(zhǔn)涉及許多生物學(xué)及醫(yī)學(xué)的知識，必須運用多學(xué)科交叉研究的方法來實現(xiàn)。56ppt課件研究熱點(5)臨床標(biāo)準(zhǔn)的建立目前仍滯后于無創(chuàng)測量方法及技術(shù)的展望20世紀(jì)宏觀(天體)和微觀(細(xì)胞及分子)測量技術(shù)的進步，使人們的視野大大拓寬。21世紀(jì)，我們正面臨生命科學(xué)及電子信息科學(xué)的高速發(fā)展時期，以這兩個學(xué)科作為主要支柱的生物醫(yī)學(xué)測量，尤其是各種無創(chuàng)測量方法與技術(shù)，將會有一個前所未有的發(fā)展機遇，我們必須應(yīng)用交叉思維和創(chuàng)新思維方式去開創(chuàng)未來，建立一個更為開放的生物醫(yī)學(xué)測量、尤其是無創(chuàng)及微創(chuàng)測量的科學(xué)研究體系。本節(jié)結(jié)束57ppt課件展望20世紀(jì)宏觀(天體)和微觀(細(xì)胞及分子)測量技術(shù)的進§2.2

在體測量

無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量

58ppt課件§2.2在體測量

無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量1ppt課件1無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量的特點無創(chuàng)測量(Non-invasiveMeasurements)，又稱為非侵人式測量或間接測量。其重要特征：測量的探測部分不侵入機體，不造成機體創(chuàng)傷，測量時通常在體外，尤其是在體表間接測量人體的生理和生化參數(shù)。微創(chuàng)測量(MinimallyInvasiveMeasurements)是為了提高檢測效果而采取的一種損傷最小的測量方法。無創(chuàng)測量和微創(chuàng)測量是生物醫(yī)學(xué)研究中，尤其是臨床診斷中最易被人們接受的一種測量方法。59ppt課件1無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量的特點無創(chuàng)測量(Non-invasiv缺

點人體內(nèi)部的生理、生化信息經(jīng)過組織傳遞到皮膚表面，信號幅度被衰減，信號形態(tài)發(fā)生畸變，因而在體表實現(xiàn)無創(chuàng)及微創(chuàng)測量的精確度和穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如采用直接測量。無創(chuàng)測量的結(jié)果取決于許多器官及人體系統(tǒng)的特性，因此對結(jié)果的解釋需要涉及許多生理和生化知識。60ppt課件缺點人體內(nèi)部的生理、生化信息經(jīng)過組織傳遞到皮膚表面無創(chuàng)測量的主要技術(shù)手段在體外(尤其在體表)采用光、電、聲、化學(xué)、熱等手段檢測人體的各種機體功能參數(shù)，以及利用各種電離輻射(x射線、射線等)和非電離輻射(例如超聲波)方法檢測體內(nèi)器官、組織的形態(tài)信息。61ppt課件無創(chuàng)測量的主要技術(shù)手段在體外(尤其在體表)采用光、電、聲、化特點無創(chuàng)測量技術(shù)因被測對象不同，同一測量對象也可能有不同的檢測方法。研究精確而簡潔的測量方法是無創(chuàng)測量的主要任務(wù)。無創(chuàng)測量進行的是非侵入機體的測量，但不一定都對人體無損害。例如，x射線、射線、射頻波乃至超聲波的能量經(jīng)皮膚進入人體后，在體內(nèi)傳遞的過程中，能攜帶許多人體生理和病理信息，但同時將有很大一部分能量積存在人體組織內(nèi)，并轉(zhuǎn)換成熱能和化學(xué)能，這些能量會產(chǎn)生許多生物效應(yīng)，有些生物效應(yīng)在一定程度上有損于人體。62ppt課件特點無創(chuàng)測量技術(shù)因被測對象不同，同一測量對象也可能有不同特點在選擇無創(chuàng)測量技術(shù)時，應(yīng)優(yōu)選無損害的方法。不能反復(fù)濫用各種無創(chuàng)檢測手段(例如超聲胎兒檢查,CT檢查等)，否則也同樣會造成許多不良后果。總希望無創(chuàng)測量能實時、連續(xù)、長期、精確、無拘束地進行測量，并實現(xiàn)測量的自動化。63ppt課件特點在選擇無創(chuàng)測量技術(shù)時，應(yīng)優(yōu)選無損害的方法。6ppt課特點每一種要求均會對無創(chuàng)測量技術(shù)提出許多制約，而且這些要求之間有時也往往互為制約因素。因此，必須根據(jù)被測對象和測量目的來提出無創(chuàng)測量的合理要求。例如：可行走病人的測量應(yīng)采取無拘束或遙測技術(shù)，可采用磁記錄等非實時測量方法；而在危重病人監(jiān)護室內(nèi)，危重病人生理參數(shù)的監(jiān)測應(yīng)要求長期、連續(xù)和實時，以便一旦出現(xiàn)危及生命的生理參數(shù)失常時，能立即報警，并及時采取搶救措施。64ppt課件特點每一種要求均會對無創(chuàng)測量技術(shù)提出許多制約，而且這些要2無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量的

方法與技術(shù)無創(chuàng)測量往往是經(jīng)皮測量技術(shù)，在體表測量的許多生理和生化信息通常是微弱的，而且淹沒在噪聲和干擾之中(特別是機體中其他同類信息所造成的噪聲與干擾)，因而需要采用許多合適的信號檢測與處理技術(shù)，以提取有用信號，保證測量的精確度和可靠性。65ppt課件2無創(chuàng)測量與微創(chuàng)測量的

方法與技術(shù)無創(chuàng)測量往往是經(jīng)皮測量技1)常規(guī)生物電的無創(chuàng)測量生物電的無創(chuàng)測量是指在體表進行的生物電位及其他電特性(阻抗和導(dǎo)納)測量。常規(guī)的心電、腦電、肌電、胃電、眼電、眼震電、皮膚電等生物電位的無創(chuàng)測量已漸趨成熟，是臨床上應(yīng)用最廣的檢查手段。隨著電子與信息科學(xué)技術(shù)及生命科學(xué)研究的進展，生物電位的無創(chuàng)測量也在不斷深入與拓寬。66ppt課件1)常規(guī)生物電的無創(chuàng)測量生物電的無創(chuàng)測量是指在體表進行的生物生物電測量以R波檢測為例，由于多類別心律失常自動分析的需要，自80年代起就出現(xiàn)了數(shù)以千計的算法，其目的均是在強干擾和噪聲(包括人體的其他生物電噪聲)背景下提高R波的檢出率。心電圖中的P波檢測、S-T段分析、在母體體表提取胎兒心電的研究也在逐步深化。67ppt課件生物電測量以R波檢測為例，由于多類別心律失常自動分析的需要，生物電測量眼電、腦電的無創(chuàng)檢測研究，大部分集中在誘發(fā)電位的測量上；采用電、光(含圖像)、聲、觸覺、嗅覺和味覺等外界刺激誘發(fā)生物電的研究；在自然環(huán)境或在特殊環(huán)境下的生理（Physiology）、病理（Pathology）、心理（Psychology）以及新的機體的整體反應(yīng)規(guī)律的研究；對人類的認(rèn)知規(guī)律（Cognize）的研究等；68ppt課件生物電測量眼電、腦電的無創(chuàng)檢測研究，大部分集中在誘發(fā)電位的測生物電測量生物電位(包括心電、腦電)的體表電位標(biāo)測(bodysurfacepotentialmapping，BSPM)及逆問題研究。將檢測到的數(shù)十乃至數(shù)百個體表電位，利用計算機的強大信息處理功能構(gòu)建體表等電位圖、極值軌跡圖等，使心臟和腦的電活動及一些病變信息能用更清晰、明了的方法表達(dá)。69ppt課件生物電測量生物電位(包括心電、腦電)的體表電位標(biāo)測(body生物電測量生物電阻抗測量技術(shù)也是近幾年來生物電無創(chuàng)測量活躍的分支之一。由于生物電阻抗測量(包括生物電阻抗成像)的精度較差，臨床標(biāo)準(zhǔn)也難以建立，生物電阻抗測量一度曾受到非議。

近幾年來由于技術(shù)的進步，采用先進的數(shù)字技術(shù)(激勵源采用直接數(shù)字合成、測量部分采用數(shù)字解調(diào)技術(shù)，以及運用計算機分析和處理等)，已能使測量精確度高于0.1％，采集一組數(shù)據(jù)的時間不大于40ms，這就為采用電阻抗高速和高精度斷層成像打下了良好的基礎(chǔ)。70ppt課件生物電測量生物電阻抗測量技術(shù)也是近幾年來生物電無創(chuàng)測量活躍的高頻、低幅、多型非常規(guī)ECG的檢測

體表希氏束電位（HisBundlePotential）、心室晚電位（VentricleLatePotential）、高頻心電圖（HighFrequencyECG）等低幅(幾uV—幾百uV)、高頻(>100Hz，延伸到3kHz)、多型的心電信息對診斷某些疾病有重要意義。71ppt課件高頻、低幅、多型非常規(guī)ECG的檢測體表希氏束電位（His高頻ECG由于顯示和記錄高頻生理信息的技術(shù)的發(fā)展，非常規(guī)心電圖檢測技術(shù)在以下三個方面取得不少進展：1）高頻心電圖相關(guān)的動物實驗?zāi)Ｐ偷难芯?）在噪聲與高頻干擾中檢測微弱生理信號的研究3）臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)的研究72ppt課件高頻ECG由于顯示和記錄高頻生理信息的技術(shù)的發(fā)展，非常規(guī)心電高頻ECG研究面臨的困難：1)怎樣在體表無損、實時、連續(xù)地在強噪聲環(huán)境下檢測每一心電節(jié)拍中的微弱高頻信息?2)如何解釋以及在臨床上如何評估這些信息?73ppt課件高頻ECG研究面臨的困難：16ppt課件高頻ECG3)大量動物實驗已表明，在高頻心電圖中，切跡（Notch）和扭挫（Slur）均攜帶許多生理和病理信息，但形成高頻心電圖的因素很多，切跡和扭挫的成因可能是病理的，也可能是非病理的，它們可能是病理和非病理成因的綜合結(jié)果，而且非病理信息在很大程度上取決于個體差異，因此在臨床上難以確定這種高頻心電圖的病理指標(biāo)。非常規(guī)心電圖的特征及檢測技術(shù)如下表：74ppt課件高頻ECG3)大量動物實驗已表明，在高頻心電圖中，切跡（No75ppt課件18ppt課件弱生物磁測量技術(shù)在強背景磁場(地磁場和環(huán)境磁場)下測量心磁圖(MCG)和腦磁圖(MEG)等微弱生物磁信息場合，除靠屏蔽措施外，可采用SQUID超導(dǎo)量子干擾儀，它們具有高達(dá)10-14T～10-15T的弱磁測量靈敏度，完全可測量心磁圖的磁場(10-10T)和腦磁圖的磁場(10-12T)等弱磁生物信號。SQUlD分為DC-SQUID(直流超導(dǎo)量子干涉儀)和RF-SQUID(射頻超導(dǎo)量子干涉儀)兩種。前者的靈敏度更高，但RF-SQUID的制造工藝、電路與器件的耦合比較容易，因而在實用中采用得較多。76ppt課件弱生物磁測量技術(shù)在強背景磁場(地磁場和環(huán)境磁場)下測量心磁圖生物磁測量SQUID除具有高的弱磁測量靈敏度外，還由于它是一種非接觸的無創(chuàng)測量方法，因而不受被測對象表面干擾狀況的影響，可避免生物電測量中安放電極的麻煩，安全可靠。另外，SQUID不像生物電那樣，需測量體表兩點之間的電位差，而只需在人體的某—點或某一部位進行非接觸測量。而且SQUID能直接提取體內(nèi)的生物磁信息，就不會像生物電那樣需經(jīng)人體組織傳導(dǎo)至體表進行檢測而導(dǎo)致信號的畸變。由于采用非接觸測量，因而生物磁信息可采用探頭在空間掃描的方法直接提取磁場強度分布，可以建立二維圖像，而且還可提取多類別的人體功能信息。77ppt課件生物磁測量SQUID除具有高的弱磁測量靈敏度外，還由于它是一用于心磁圖測量的基于高溫

超導(dǎo)量子干涉儀中科大,物理所等單位合作建立了一套基于高溫超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)的可靠的、經(jīng)濟型的單通道心磁圖(MCG)系統(tǒng),該系統(tǒng)在一個簡易的磁屏蔽室(MSR)中運行.實驗結(jié)果表明,對于消除心磁測量中的環(huán)境噪聲,簡易磁屏蔽室和有源補償相結(jié)合是一個很合適的方案,這種方案對心磁圖的普及有實際的幫助.-《低溫物理學(xué)報》2006年03期78ppt課件用于心磁圖測量的基于高溫

超導(dǎo)量子干涉儀中科大,物理所等單位生理聲信息的檢測人體中許多器官都在按一定的規(guī)律運動，運動時的振動會發(fā)出聲(音)信息，這些生理聲信息攜帶了許多相關(guān)器官的生理和病理特征，因而生理聲信息的無創(chuàng)測量具有重要意義。心音、肌音、語音、關(guān)節(jié)音、肺音、牙齒叩擊音、吞水音、腸鳴音及耳聲等生理聲信息的測量，是無創(chuàng)測量的一個重要分支。要能夠讓生理聲信息測量在疾病診斷和治療中發(fā)揮作用，需要弄清生理聲信息的發(fā)聲機理、聲傳播特性以及聲信息特征與臨床病理和生理之間的相關(guān)性。79ppt課件生理聲信息的檢測人體中許多器官都在按一定的規(guī)律運動，運動時的生理聲技術(shù)難點：

生理聲信息的無創(chuàng)測量過程中，也常伴有其他聲信息的于擾(包括來自外部或者機體內(nèi)部)，因而也屬微弱信號檢測范疇，需要采用低噪聲放大、濾波、相關(guān)處理和自適應(yīng)濾波等微弱信號檢測方法。80ppt課件生理聲技術(shù)難點：23ppt課件生理聲方法分類：自發(fā)(聲信息)，誘發(fā)(聲信息)。以耳聲發(fā)射的測量為例，自發(fā)的或誘發(fā)的耳聲，用微型揚聲器和傳聲器檢測得到的電信號，經(jīng)計算機分析處理后，可找到耳聲信號波形與外周聽覺系統(tǒng)，特別是耳蝸功能的相關(guān)性。耳聲發(fā)射的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)可用于新生兒聽力篩選，以及聽力研究和耳科臨床檢查。81ppt課件生理聲方法分類：自發(fā)(聲信息)，誘發(fā)(聲信息)。24ppt課深部體溫的測量深部體溫的測量隨著各種熱作用治療而被廣泛重視，尤其是加溫治癌療法的成功應(yīng)用，要求加熱溫度控制在一個較窄的范圍后，深部溫度的測量成了一個研究的熱點，各種有創(chuàng)、微創(chuàng)及無創(chuàng)方法都有報道。例如:在體表檢測的深度體溫檢測方法—熱流補償法。82ppt課件深部體溫的測量深部體溫的測量隨著各種熱作用治療而被廣泛重視，用熱補償法測量深部體溫83ppt課件用熱補償法測量深部體溫26ppt課件深部體溫的測量探頭中有2個溫度敏感元件T1和T2，測量通過探頭的熱流。將探頭內(nèi)部的外側(cè)加熱器加溫至熱流t1--t2=0，使熱絕緣層幾乎完全無熱失散，由此體表溫度與深部組織的溫度就可達(dá)到平衡，深部體溫的測量就變成了體表溫度t1的測量。實驗及臨床均已證明熱流補償法的有效性。其缺點是加熱器功耗較大，可采用絕熱材料包覆的方法來減小功耗。84ppt課件深部體溫的測量探頭中有2個溫度敏感元件T1和T2，測量通過探口腔內(nèi)壓力的測量可采用雙向傳送的遙測體制。用電磁耦合供電方式自體外經(jīng)皮供給口腔內(nèi)的測量裝置能源，并將口腔內(nèi)的壓力測量裝置測量的結(jié)果通過腔內(nèi)線圈與體外線圈的耦合送至體外指示或顯示。這種雙向耦合方式在體內(nèi)植入式電子系統(tǒng)中大量應(yīng)用。這里用來作為口腔內(nèi)壓力的測量，可看作是無創(chuàng)的。測量電路由齒科用樹脂充填，以防水滲入。壓力敏感元件采用單向偏移半導(dǎo)體應(yīng)變片。85ppt課件口腔內(nèi)壓力的測量可采用雙向傳送的遙測體制。28ppt課件口腔內(nèi)壓測量原理8:3月26日86ppt課件口腔內(nèi)壓測量原理8:3月26日29ppt課件運動量的測量隨著運動醫(yī)學(xué)的發(fā)展，人體運動量及能耗的測量顯得非常重要。人在運動過程中通過攝取物質(zhì)而得到的能量，以熱量和做功的形式消耗出去，故常用耗氧量V(O2)和能量消耗(EE,ExpendedEnergy)來衡量運動量，運動量大時，耗氧量EE也隨之增加。耗氧量和能量消耗可用運動傳感器實時和準(zhǔn)確測量。大量實驗數(shù)據(jù)表明：運動加速度對時間的積分與能量消耗或耗氧量成線性關(guān)系，故測量身體加速度絕對值的積分，即可對能量消耗進行較好的評估。目前已開發(fā)了對心電(ECG)、身體加速度(ACCEL)進行長期、連續(xù)測量和記錄的裝置。87ppt課件運動量的測量隨著運動醫(yī)學(xué)的發(fā)展，人體運動量及能耗的測量顯得非運動量測量如圖，用電極測量心電(心率)，用加速度傳感器測量加速度，用傾斜開關(guān)測量體位(姿態(tài))。88ppt課件運動量測量如圖，用電極測量心電(心率)，用加速度傳感器測量加運動量的測量心率、加速度、體位等數(shù)據(jù)通過編碼后存放在便攜式記錄盒中，可得到24h的連續(xù)記錄。記錄數(shù)據(jù)進行高速回放和分析處理，獲得心率(HR)、加速度輸出(AO)。根據(jù)能量消耗與加速度輸出的線性關(guān)系，可從加速度求出能量消耗。實驗還證明：加速度輸出(AO)與心率(HR)間也有較好的對應(yīng)關(guān)系。89ppt課件運動量的測量心率、加速度、體位等數(shù)據(jù)通過編碼后存放在便攜式記經(jīng)皮血氣參數(shù)的測量血氣PO2和PCO2反映血液中酸堿平衡狀態(tài)。一般通過間斷地采集動脈血樣來完成血氣測量。許多情況下，血氣變化迅速，需要采用無創(chuàng)監(jiān)測方法。日前常采用經(jīng)皮方法：選擇具有良好的組織灌注的皮膚部位。用一個扁平的雙邊膠圈將電化學(xué)傳感器（電極）固定在體膚上，被測血氣從真皮至表皮，與一層耦合液一起滲透到傳感器。測量過程中，皮溫要保持在33℃～35℃。低于，則皮膚內(nèi)外的交換會受到擴散的限制；高于，則通透性會急劇增加。應(yīng)采用不斷加熱方式，使皮膚保持一定通透性。經(jīng)皮血氣檢測的關(guān)鍵是經(jīng)皮血氣傳感器(電極)的開發(fā)，以及經(jīng)皮血氣監(jiān)測方法的研究。90ppt課件經(jīng)皮血氣參數(shù)的測量血氣PO2和PCO2反映血液中酸堿平衡

經(jīng)皮血氣參數(shù)測量實驗研究證明，采用電化學(xué)傳感技術(shù)、質(zhì)譜儀和氣相色譜分析方法，均能有效地測量經(jīng)皮氧分壓tcPO2和經(jīng)皮二氧化碳分壓tcPCO2。這種經(jīng)皮無創(chuàng)測量方法已在臨床上用于心肺疾病患者的應(yīng)急試驗，用于麻醉病人監(jiān)測、呼吸治療處理、最佳截肢位置估計、移植皮瓣存活力預(yù)測，以及一些藥物療效評估。91ppt課件經(jīng)皮血氣參數(shù)測量實驗研究證明，采用電化學(xué)傳感技術(shù)、質(zhì)譜儀和皮膚鈕扣測量體液采用各種離子電極、酶電極來直接測量體液成分已有許多報道，但氣體以外的分子和離子幾乎不能透過皮膚，因而很難在體表檢測各種體液成分，而必須將這些傳感電極插人體內(nèi)，然而這種插管必須穿過皮膚，而且導(dǎo)線留在體外，容易造成感染。近幾年采用與皮膚有良好接合的羥基磷灰石(hydroxy-aptite)材料制成的皮膚鈕扣獲得了應(yīng)用。皮膚鈕扣是在皮膚上設(shè)置安全開口裝置，在皮膚鈕扣內(nèi)插入葡萄糖電極后，就可用來對組織液中的葡萄糖濃度進行測量。92ppt課件皮膚鈕扣測量體液采用各種離子電極、酶電極來直接測量體液成分已氧是維持生命的重要物質(zhì)，人體組織細(xì)胞進行新陳代謝所需要的氧是從血液中獲取的。機體的一些最重要的臟器組織對缺氧十分敏感，如腦細(xì)胞，動脈血氧氣分壓只要低于25毫米汞柱，就完全喪失其功能，出現(xiàn)深昏迷癥狀。如超過這一極限或持續(xù)時間超過若干分鐘，即使恢復(fù)氧氣供應(yīng)，仍可能產(chǎn)生不可復(fù)原的損傷。因此，在麻醉和手術(shù)過程中及重危病人的監(jiān)護中，血氧飽和度的監(jiān)護是非常重要的。無創(chuàng)傷血氧飽和度的測量93ppt課件氧是維持生命的重要物質(zhì)，人體組織細(xì)胞進行新陳代謝所需要的氧是

血氧飽和度:

在100ml血中，血紅蛋白或還原血紅蛋白（Hb）結(jié)合氧而形成氧合血紅蛋白（HbO2）的最大量即可認(rèn)為是血液的氧容量，氧合血紅蛋白中的含氧量所占氧容量的百分比稱為血氧飽和度（OxygenSaturation,SaO2）。通常表示為：94ppt課件血氧飽和度:37ppt課件

血氧飽和度的測量分為兩種類型：有創(chuàng)測量:

過去，在臨床上主要是取動脈血，測量其中的氧分壓來計算血氧飽和度，不能實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，而且也會給病人帶來痛苦。無創(chuàng)測量:

現(xiàn)在的血氧飽和度儀使用的方法大多是使用光電技術(shù)，在不用取血的情況下，連續(xù)測量動脈血中的血氧飽和度。血氧飽和度（Sa02）的無創(chuàng)連續(xù)測量，對新生兒和危重病人監(jiān)護具有很大的臨床價值。

95ppt課件血氧飽和度的測量分為兩種類型：38ppt課件

利用光電技術(shù)測量,主要根據(jù):1)郎伯－比爾定律(TheLambert-BeerLaw)

當(dāng)一束光打在某物質(zhì)的溶液上時，透射光強I與發(fā)射光強I0之間有以下關(guān)系：

I=I0eCdI和I0的比值的對數(shù)稱為光密度D，因此上式也可以表示為：

D=ln(I/I0)=Cd

這里，C是溶液的濃度，d為光穿過溶液的路徑，是溶液對特定波長的光的吸收系數(shù)。若保持路徑d不變，則溶液的濃度與光密度D成正比。顯然，若溶液中有一種物質(zhì)，其濃度C為未知，則可用分光光度計測出光密度D并計算出濃度C。96ppt課件利用光電技術(shù)測量,主要根據(jù):39ppt課件

2)Hb和HbO2隨波長改變的特性曲線現(xiàn)在有兩種物質(zhì)存在于溶液中,必須采用雙波長的朗伯-比爾定律：

D1=11C1+12C2D2=21C1+22C2

D1,D2為紅光/紅外光通過時的吸收系數(shù),C1是HbO2濃度,C2為Hb濃度,ij是物質(zhì)j對波長i的吸收系數(shù)。測出D1,D2，兩式聯(lián)立即可解得C1,C2,通過計算得到：

SaO2=C1/(C1+C2)

97ppt課件2)Hb和HbO2隨波長改變的特性曲線40ppt課件

Hb和HbO2對不同波長的光的吸收系數(shù)不一樣，因此很方便采用雙波長的朗伯-比爾定理：在波長為600-700nm的紅光(RED)區(qū)，Hb的吸收系數(shù)遠(yuǎn)比HbO2的大；在波長為800-1000nm的紅外光(IR)區(qū)，Hb的吸收系數(shù)要比HbO2的小;在805nm附近是等吸收點。可分時地輪流測量兩種光發(fā)射時的吸收強度，來計算出SaO2。98ppt課件Hb和HbO2對不同波長的光的吸收系數(shù)不一樣，因此

兩種發(fā)光二極管(LED)作光源，輪流點燃；另用一個波譜較寬的光電二極管作為檢測器件光源和光檢測器件共同構(gòu)成一個血氧飽和度Sa02測量用光電傳感器。這是在指尖和耳垂采用的組織透射法，也可在胸、額、肢體等部位采用反射法測量。99ppt課件兩種發(fā)光二極管(LED)作光源，輪流點燃；42ppt課件

人體組織光吸收量的變化是由動脈血的成分變化而引起的，通過光從動脈血液中反射的情況能客觀地反映Sa02的數(shù)值。100ppt課件人體組織光吸收量的變化是由動脈血的成分變化而引起的，通過光

光電信號的脈動規(guī)律和心臟的活動一致，因此該方法可以同時檢測脈動信號的重復(fù)周期，并指示脈率值。由于該方法是利用與分析兩種光反射的脈動成分來測定血氧飽和度的，因而這樣測出的血氧飽和度習(xí)慣上稱為脈搏血氧飽和度Sp02，以區(qū)別于其他方法測定的Sa02。101ppt課件光電信號的脈動規(guī)律和心臟的活動一致，因此該方法可以同時檢血氧飽和度測量脈搏血氧飽和度儀能準(zhǔn)確而快速地測定動脈血液中的氧飽和度，因此，近幾年來已廣泛應(yīng)用于肺循環(huán)氧合作用的監(jiān)護和呼吸系統(tǒng)循環(huán)功能的監(jiān)護，用來及時發(fā)現(xiàn)低氧癥，及時提示肺循環(huán)系統(tǒng)功能的改變，發(fā)現(xiàn)異常時能及時報警。目前，血氧飽和度的連續(xù)監(jiān)測已成為患者能否離開手術(shù)室或復(fù)蘇室，以及能否脫離氧療的一個重要依據(jù)。102ppt課件血氧飽和度測量脈搏血氧飽和度儀能準(zhǔn)確而快速地測定動脈血液中的其他無創(chuàng)測量利用輻射(包括電磁輻射和粒子輻射)和振動波作為能量，穿過人體，或由人體反射的能量，來測量機體形態(tài)或功能信息的方法，均屬無創(chuàng)檢測范疇。經(jīng)被測對象傳遞的X射線，包含有關(guān)體內(nèi)物質(zhì)數(shù)量的信息，這種信息包含在傳出與射入的輻射能量分布之間的差異之內(nèi)。103ppt課件其他無創(chuàng)測量利用輻射(包括電磁輻射和粒子輻射)和振動波作為能其他無創(chuàng)測量現(xiàn)已發(fā)展了一些測定體內(nèi)結(jié)構(gòu)成分的定量方法，包括膠片顯像密度測定法(體內(nèi)某種物質(zhì)的含量