医学仪器第四讲医用诊断仪器(详细).ppt

第四章 医用诊断仪器 张涛 2007.031-医用诊断仪器心电诊断仪器脑电诊断仪器肌电图机其他生物电诊断仪器电声诊断仪器无创监护仪器呼吸功能及气体分析测定装置血流量、容量测定装置电子压力测定装置等2-4 心电诊断仪器o单导心电图机 o多导心电图机 o胎儿心电图机 o心电向量图机 o心电图综合测试仪 o晚电位测试仪 o无损伤心功能检测仪 o心率变异性检测仪o心电分析仪 o运动心电功量计 o心电多相分析仪 o心电遥测仪 o心电电话传递系统 o实时心律分析记录仪 o长程心电记录仪 o心电标测图仪 o心电工作站3-o 生物医学生物医学测测量属于弱信号量属于弱信号测测量范畴，具有量范畴，具有弱信号弱信号测测量的共同特点，即要求量的共同特点，即要求测测量系量系统统的的灵敏度高、分辨力灵敏度高、分辨力强强、抑制噪声和抗干、抑制噪声和抗干扰扰能能力好。力好。这这一特点在生物一特点在生物电电、生物磁信号的、生物磁信号的测测量中尤量中尤为为突出。突出。部分生物部分生物电电和生物磁信号幅度范和生物磁信号幅度范围见围见下表下表生物医学生物医学测测量的基本特点量的基本特点 一一.生物医学生物医学测测量基本属于弱信号量基本属于弱信号测测量量4-被被测测信号信号 幅度范幅度范围围 心心电电（皮肤（皮肤电电极）极）5050 V-5mV V-5mV 脑电脑电（头头皮皮电电极）极）1010 V-300V-300 V V 肌肌电电 2020 V-10mV V-10mV 细细胞胞电电位位 100100 V-+200V-+200 V V 视视网膜网膜电电位位 0-1mV 0-1mV 眼眼电电 0.05mV-5mV 0.05mV-5mV 肾电肾电位位 1010 V-80mV V-80mV 心磁心磁 1010-10-10T T量量级级 脑脑磁磁 1010-12-12T T量量级级 眼磁眼磁 1010-11-11T T量量级级 肺磁肺磁 1010-8-8T T量量级级 表表:部分生物部分生物电电和生物磁信号的幅度范和生物磁信号的幅度范围围 5-o 生物体是一个极其复生物体是一个极其复杂杂的系的系统统，如何从，如何从生物体中有效地提取被生物体中有效地提取被测测信号，是生物医学信号，是生物医学测测量的重要量的重要问题问题。在生物医学。在生物医学测测量中，不量中，不仅仅要抑制要抑制仪仪器系器系统统的噪声，更重要的是要充分的噪声，更重要的是要充分认识认识人体噪声的性人体噪声的性质质和特点，采取有效和特点，采取有效办办法法（如（如滤滤波、相关或自适波、相关或自适应处应处理，改理，改进进信号耦信号耦合方法等），从人体噪声中提取有用信号。合方法等），从人体噪声中提取有用信号。二生物体内的噪声二生物体内的噪声对测对测量有重要影响量有重要影响6-o三信息三信息测测量中容易引入外界量中容易引入外界环环境的干境的干扰扰（1 1）环环境境电场电场、磁、磁场场和和电电磁磁场场的干的干扰扰 电场电场干干扰扰：最常最常见见的的电场电场干干扰扰是工是工频频（50Hz50Hz）电场电场的干的干扰扰。磁磁场场干干扰扰：变压变压器、器、电动电动机和机和荧荧光灯的光灯的镇镇流器周流器周围产围产生的交生的交流磁流磁场场。高高频电频电磁磁场场干干扰扰：空中的空中的电电磁波磁波,通通过测过测量系量系统统与人体与人体连连接的接的导线导线引入。引入。7-o三信息三信息测测量中容易引入外界量中容易引入外界环环境的干境的干扰扰（2 2）外界刺激）外界刺激对测对测量的干量的干扰扰外界刺激的干外界刺激的干扰扰主要是通主要是通过过生物体的感生物体的感觉觉器官器官引入体内，引入体内，引起生理状引起生理状态态的异常改的异常改变变，造成，造成测测量量结结果的不果的不稳稳定或定或产产生生伪伪差。差。8-o 各种生物体都是在内各种生物体都是在内环环境与外境与外环环境相适境相适应应的条件下，的条件下，维维持其新持其新陈陈代代谢谢和生命。和生命。为为适适应应各种外各种外环环境的境的变变化和差异，生物体内化和差异，生物体内各种系各种系统统，包括一个，包括一个细细胞、器官、功能系胞、器官、功能系统统乃至整体，它乃至整体，它们们的功能活的功能活动动都在不停地都在不停地变变化着，化着，调调整着，以在内外整着，以在内外环环境境间间保持保持动动态态平衡。此外，平衡。此外，遗传遗传因素也造成生物体各因素也造成生物体各种功能、状种功能、状态态的个体差异。的个体差异。这这些因素使被些因素使被测测量的生物医学信息往往具有多量的生物医学信息往往具有多变变性。性。四生物医学信息的多四生物医学信息的多变变性性9-o 为为了了获获取生物体内的信息予以取生物体内的信息予以测测量，生量，生物医学物医学测测量系量系统统或或仪仪器一般需通器一般需通过传过传感器感器或或电电极与生物体极与生物体联联接，接，这这些些传传感器或感器或电电极，极，有些置于体表（皮肤外），有些需插入或有些置于体表（皮肤外），有些需插入或植入机体内部，因此植入机体内部，因此产产生了生了测测量系量系统对统对生生物体的物体的电电安全性、机械安全性和化学安全安全性、机械安全性和化学安全性等性等问题问题 五生物医学五生物医学测测量的安全要求量的安全要求10-o 灵敏度灵敏度 灵敏度是指灵敏度是指仪仪器在器在稳态稳态下下输输出量出量变变化化与与输输入量入量变变化之比，可表示化之比，可表示为为:S S为为灵敏度，灵敏度，A A0 0和和 A Ai i分分别为输别为输出量出量变变化和化和输输入量入量变变化化 1.2.31.2.3生物医学生物医学测测量量仪仪器的主要技器的主要技术术指指标标11-频频率特性率特性 频频率特性是指率特性是指仪仪器器输输出量和相位与出量和相位与输输入正弦信号入正弦信号频频率的关系。使率的关系。使仪仪器的器的输输出出幅度随幅度随频频率的率的变变化不超化不超过规过规定定值值（如（如3dB3dB）的）的输输入信号入信号频频率范率范围围称称为为响响应频应频率，率，又称又称为为通通频带频带。部分常。部分常见见生理信号的生理信号的频频率范率范围围可参考表可参考表1-31-3。12-生理信号生理信号 频频率范率范围围（HZHZ）心心电电 0.01-250 0.01-250 脑电脑电 0-150 0-150 肌肌电电 0-10000 0-10000 眼眼电电/视视网膜网膜电电 0-50 0-50 胃胃电电 0.05-20 0.05-20 血流量血流量 0-30 0-30 动动脉血脉血压压 0-100 0-100 静脉血静脉血压压 0-50 0-50 脉搏波脉搏波 0.1-50 0.1-50 心音心音 2-2 000 2-2 000 呼吸率呼吸率 0.1-10 0.1-10 部分常部分常见见生理信号的生理信号的频频率范率范围围 13-精密度精密度 精密度精密度简简称精度，用相同条件下重复称精度，用相同条件下重复测测量量间间的最大偏差与的最大偏差与仪仪器器满满量程之比表示，即量程之比表示，即 AiAi、AjAj分分别为别为任意两次任意两次测测量的量的结结果果值值，为仪为仪器的最大器的最大测测量范量范围围14-准确度准确度 准确度用准确度用仪仪器的器的实际测实际测量量结结果果值值同真同真值值（理（理想想值值）间间的最大偏差与的最大偏差与仪仪器器满满量程之比来表示，量程之比来表示，即即 EaEa为仪为仪器的器的测测量准确度，量准确度，A maxA max为实测值为实测值与真与真值间值间的最大偏差，的最大偏差，H H为仪为仪器的器的满满量程量程 15-非非线线性度性度 非非线线性度用性度用实测值实测值和与相和与相应输应输入量成正比关入量成正比关系的理系的理论值间论值间最大偏差同最大偏差同满满量程之比表示，即量程之比表示，即 E EL L为仪为仪器的器的线线性度，性度，A A L Lmaxmax为为全量程内的全量程内的实测值实测值与理与理论值论值之之间间的的最大偏差，最大偏差，H H为为全量程全量程16-仪仪器非器非线线性度的示意性度的示意图图 17-漂移漂移 漂移是指漂移是指仪仪器的器的输输出量随出量随时间时间或外部或外部环环境境变变化而化而变变化的程度，主要包括零点漂移、温度漂移化的程度，主要包括零点漂移、温度漂移和灵敏度温漂等指和灵敏度温漂等指标标。零点漂移：用无零点漂移：用无输输入信号和恒定入信号和恒定环环境条件下的境条件下的仪仪器器输输出量在一定出量在一定时间时间内的最大内的最大变变化与化与满满量程之比量程之比来表示，即来表示，即 DzDz为为零点漂移，零点漂移，Azmax Azmax 为为指定指定时间时间内在内在输输入量入量为为零零时输时输出量的最大出量的最大变变化，化，H H为仪为仪器的器的满满量程量程 18-温度漂移：用无温度漂移：用无输输入信号条件下入信号条件下仪仪器的器的输输出量随出量随环环境温度的境温度的变变化与化与仪仪器的器的满满量之比来表示，即量之比来表示，即 DTDT为为温度漂移，温度漂移，ATAT为环为环境温度境温度变变化化 T T时时引起的引起的仪仪器器输输出量出量变变化化 19-灵敏度温漂：用一定灵敏度温漂：用一定环环境温度境温度变变化范化范围围内内仪仪器器灵敏度的最大相灵敏度的最大相对变对变化量来表示，即化量来表示，即 DsDs为为灵敏度温漂，灵敏度温漂，SmaxSmax为为一定温度一定温度变变化范化范围围内内仪仪器灵敏度的最大器灵敏度的最大变变化化 20-分辨力分辨力 分辨力是指分辨力是指仪仪器分辨出最小的信息器分辨出最小的信息变变化的能化的能力。按被力。按被测测信息的性信息的性质质和和仪仪器用途的不同，器用途的不同，仪仪器器分辨力分分辨力分为为幅度分辨率、幅度分辨率、频频率分辨率、率分辨率、时间时间分辨分辨率和空率和空间间分辨力等指分辨力等指标标。幅度分辨率一般用。幅度分辨率一般用仪仪器器最小可分辨的最小可分辨的输输出信号幅度或大小与出信号幅度或大小与仪仪器器满满量程量程之比来表示，即之比来表示，即 R R为为幅度分辨率，又称幅度分辨率，又称为为分辨率，分辨率，AminAmin为仪为仪器最小可分辨的器最小可分辨的输输出信号出信号幅幅值值或大小，或大小，H H为仪为仪器的器的满满量程。量程。R R愈小，愈小，仪仪器的幅度分辨率愈高器的幅度分辨率愈高21-输输入阻抗和入阻抗和输输出阻抗出阻抗 输输入阻抗：指从一入阻抗：指从一测测量系量系统统或或线线路路环节环节的的输输入端入端测测得的系得的系统统自身的阻抗，即自身的阻抗，即 ZiZi为为系系统统的的输输入阻抗，入阻抗，ViVi和和IiIi分分别为别为从系从系统输统输入端入端测测得的得的输输入入电压电压和和输输入入电电流流 22-输输出阻抗：指从一出阻抗：指从一测测量系量系统统或或线线路路环节环节的的输输出端出端测测得的系得的系统统自身的阻抗，即自身的阻抗，即 ZoZo为为系系统统的的输输出阻抗，出阻抗，ZhZh为输为输出端接入的出端接入的负载负载阻抗，阻抗，VoVo和和VhVh分分别为别为系系统输统输出端开路和接入出端开路和接入负载负载阻抗阻抗ZhZh时时的的输输出出电压电压 23-漏漏电电流流 生物医学生物医学仪仪器器对对人体人体电击电击危危险险的主要来源，的主要来源，有三种：有三种：接地漏接地漏电电流：流：仪仪器接地器接地导线导线流入大地的流入大地的电电流。流。机壳漏机壳漏电电流：流：仪仪器外壳器外壳经经外部外部导导体流入大地，或体流入大地，或流向系流向系统统其它部分的其它部分的电电流。流。患者漏患者漏电电流：流：经联经联接患者身体的接患者身体的导线导线或被或被测测患者患者身体流入大地的身体流入大地的电电流。流。24-5 脑电诊断仪器o脑电图机 o脑电阻仪 o脑电波分析仪 o脑地形图仪 o脑电实时分析记录仪25-6 肌电诊断仪器o肌电图机26-7 其他生物电诊断仪器o眼动图仪 o眼震电图仪 o视网膜电图仪 o诱发电位检测系统（含视、听、体）27-8 电声诊断仪器o听力计 o小儿测听计 o心音图仪 o舌音图仪 o胃电图仪 o胃肠电流图仪28-9 无创监护仪器o病人监护仪 o心电监护仪 o血氧饱和度监护仪 o无创血压监护仪 o脉搏监护仪 o体温监护仪 o呼吸监护仪 o呼吸末二氧化碳监护仪 o麻醉气体监护仪 o呼吸功能监护仪 o睡眠评价系统 o分娩监护仪 29-10 呼吸功能及气体分析测定装置o综合肺功能测定仪 o呼吸功能测试仪 o氧浓度测定仪 o肺通气功能测试仪 oCO2浓度测定仪 o肺内气体分布功能测试仪 o弥散功能测试仪 o氮气计 o微量气体分析器 o压力型容积描绘仪 o肺量仪30-11 医用刺激器o心脏工作站电刺激器o声、光、电、磁刺激器31-12 血流量、容量测定装置o脑血流图仪 o阻抗血流图仪 o电磁血流量计 o无创心输出量计 o心脏血管功能综合测试仪32-13 电子压力测定装置o电子血压脉搏仪 o动态血压监护仪33-