现代医学仪器概论PPT课件.ppt

人体控制功能的特点：人体控制功能的特点：l l负反馈机制负反馈机制负反馈机制负反馈机制 人体控制系统对任意的外界干扰是稳定的，对系统内参数变化的灵敏人体控制系统对任意的外界干扰是稳定的，对系统内参数变化的灵敏人体控制系统对任意的外界干扰是稳定的，对系统内参数变化的灵敏人体控制系统对任意的外界干扰是稳定的，对系统内参数变化的灵敏度也较低，原因是系统存在负反馈机制。度也较低，原因是系统存在负反馈机制。度也较低，原因是系统存在负反馈机制。度也较低，原因是系统存在负反馈机制。l l双重支配性双重支配性双重支配性双重支配性 生物体往往是各自存在着促进器官和抑制器官的控制，并以两者的协调生物体往往是各自存在着促进器官和抑制器官的控制，并以两者的协调生物体往往是各自存在着促进器官和抑制器官的控制，并以两者的协调生物体往往是各自存在着促进器官和抑制器官的控制，并以两者的协调工作来支配系统，构成负反馈控制机制。工作来支配系统，构成负反馈控制机制。工作来支配系统，构成负反馈控制机制。工作来支配系统，构成负反馈控制机制。l l多重层次性多重层次性多重层次性多重层次性 生物体内常见的控制功能是上一级环路对下一级负反馈环路进行高级控生物体内常见的控制功能是上一级环路对下一级负反馈环路进行高级控生物体内常见的控制功能是上一级环路对下一级负反馈环路进行高级控生物体内常见的控制功能是上一级环路对下一级负反馈环路进行高级控制，从而使得人体系统控制功能有高可靠性。制，从而使得人体系统控制功能有高可靠性。制，从而使得人体系统控制功能有高可靠性。制，从而使得人体系统控制功能有高可靠性。l l适应性适应性适应性适应性 人体系统具有能根据外界刺激改变控制系统本身控制特性的适应性。人体系统具有能根据外界刺激改变控制系统本身控制特性的适应性。人体系统具有能根据外界刺激改变控制系统本身控制特性的适应性。人体系统具有能根据外界刺激改变控制系统本身控制特性的适应性。l l非线性非线性非线性非线性 人体系统控制功能表现为非线性的本质。人体系统控制功能表现为非线性的本质。人体系统控制功能表现为非线性的本质。人体系统控制功能表现为非线性的本质。1 120212021生物信息的基本特性l不稳定性l非线性l概率性2 2202120213 3202120211 医学仪器的基本原理1.1 1.1 广义的仪器系统广义的仪器系统4 420212021 被测对象被测对象:系统测量的物理量、特征和形态，称为被测对象。系统测量的物理量、特征和形态，称为被测对象。被测对象的可接近性是很重要的被测对象的可接近性是很重要的 ，因为它可能是身体内部的、身，因为它可能是身体内部的、身体表面的或身体上发散出来的。体表面的或身体上发散出来的。传感器：传感器：传感器就是把能量从一种形势转换成另一种形势的器件，它应当只传感器就是把能量从一种形势转换成另一种形势的器件，它应当只响应于在被测对象中存在的能量形式，而排除所有其他的能量。响应于在被测对象中存在的能量形式，而排除所有其他的能量。信号条件化：信号条件化：信号条件化可以补偿传感器的不良特性，也可以对周期信号求平均信号条件化可以补偿传感器的不良特性，也可以对周期信号求平均值以减小噪声；或者把信息从时间领域变换到频率领域。值以减小噪声；或者把信息从时间领域变换到频率领域。输出显示：输出显示：显示的最好形式，可以是数字的或图形的，离散的或连续的，永久显示的最好形式，可以是数字的或图形的，离散的或连续的，永久的或暂时的，这取决于特定的被测对象和操作人员的操作。的或暂时的，这取决于特定的被测对象和操作人员的操作。辅助部分辅助部分5 520212021医学仪器定义：通常是指那些单纯或者组合应用于人体的仪器，包括通常是指那些单纯或者组合应用于人体的仪器，包括所需的软件。其使用目的是：所需的软件。其使用目的是：（1 1）疾病的预防、诊断、治疗、监护或者缓解。）疾病的预防、诊断、治疗、监护或者缓解。（2 2）损伤或残疾的诊断、治疗、监护、缓解或者补偿。）损伤或残疾的诊断、治疗、监护、缓解或者补偿。（3 3）解剖或生理过程的研究、替代或者调节。）解剖或生理过程的研究、替代或者调节。（4 4）妊娠控制）妊娠控制 医学仪器对于人体体表及体内的作用不是用药理学、医学仪器对于人体体表及体内的作用不是用药理学、免疫学或代谢的手段获得，但可能有这些手段参与并免疫学或代谢的手段获得，但可能有这些手段参与并起一定的辅助作用。起一定的辅助作用。6 6202120211.2 医学仪器的分类1.2.1 1.2.1 医学仪器的发展历程医学仪器的发展历程l l18161816年听诊器和年听诊器和18501850年临床体温计问世年临床体温计问世l l18951895年年1111月伦琴射线（月伦琴射线（X X射线）被发现射线）被发现l l19031903年第一台心电图仪诞生年第一台心电图仪诞生l l19241924年首次记录到人脑的电活动年首次记录到人脑的电活动l l19581958年医用超声仪出现年医用超声仪出现l l2020世纪世纪6060年代放射性同位素在医学上应用年代放射性同位素在医学上应用l l19721972年年CTCT问世问世l l19731973年年MRIMRI问世问世7 7202120218 8202120211.2.2 医学仪器的分类l l根据转换的参数分类根据转换的参数分类 能够容易比较任一参数的各种测试方法。能够容易比较任一参数的各种测试方法。l l根据转换的原理分类根据转换的原理分类 各种原理的不同用途，能用来加强对各种概念的理解，而且各种原理的不同用途，能用来加强对各种概念的理解，而且也能更容易看到些新的用途。也能更容易看到些新的用途。l l根据各种生理系统分类根据各种生理系统分类 对于仅需熟悉某一专门范围的专科医生而言，确定了重要的对于仅需熟悉某一专门范围的专科医生而言，确定了重要的测试内容，但这使转换原理有了很多重叠。测试内容，但这使转换原理有了很多重叠。l l根据临床医生分类根据临床医生分类 对于关心专门化仪器的医生而言是有价值的对于关心专门化仪器的医生而言是有价值的9 920212021按用途可分为两大类：诊断用仪器和理疗用仪器按用途可分为两大类：诊断用仪器和理疗用仪器1010202120211.3 工作方式l直接与间接方式l取样和连续方式l模拟和数字方式l实时和延时方式 1111202120211.4 医学仪器的未来发展趋势医学模式的变革医学模式的变革生物生物技术技术生物生物心理心理社会社会技术技术121220212021医学模式变革的原因l l当代疾病的流行趋势发生改变当代疾病的流行趋势发生改变l l医疗费用的急剧上升令患者难以承担医疗费用的急剧上升令患者难以承担l l现有模式失去了对疾病预防和早期诊断的便宜时机现有模式失去了对疾病预防和早期诊断的便宜时机l l技术发展使需求成为现实技术发展使需求成为现实131320212021医学仪器技术发展预测l l仪器装置趋向于计算机化、智能化，远程医疗信息网络化，仪器装置趋向于计算机化、智能化，远程医疗信息网络化，诊疗用机器人将被采用。诊疗用机器人将被采用。l l形态和功能相结合的医学影像检测系统将得到发展。形态和功能相结合的医学影像检测系统将得到发展。l l介入性微创、无创诊疗技术在临床中将占有越来越来重要介入性微创、无创诊疗技术在临床中将占有越来越来重要地位，激光技术、纳米技术和植入型机器人将在医疗领域地位，激光技术、纳米技术和植入型机器人将在医疗领域发挥重要重要。发挥重要重要。l l新兴给药技术和装置将会有重大发展。新兴给药技术和装置将会有重大发展。l l研制精神分析、心理安抚等社会源性疾病的生物反馈型诊研制精神分析、心理安抚等社会源性疾病的生物反馈型诊疗设备将成为热点。疗设备将成为热点。l l生物材料和组织工程中的人工器官将在临床中广泛应用生物材料和组织工程中的人工器官将在临床中广泛应用。1414202120211.5 医学仪器的限制条件 医学仪器是为测量各种医学和生理学参数而设计的医学仪器是为测量各种医学和生理学参数而设计的l l每种参数的主要测量范围和频率范围是决定仪器组成部分每种参数的主要测量范围和频率范围是决定仪器组成部分设计的主要因素。设计的主要因素。l l活体里的许多关键变量难以得到，因为没有合适的被测对活体里的许多关键变量难以得到，因为没有合适的被测对象象传感器界面。传感器界面。l l从人体身上测出的变量是不确定的。从人体身上测出的变量是不确定的。l l各种类型的能量安全电平是难以测定的，因为许多相互作各种类型的能量安全电平是难以测定的，因为许多相互作用的机理还没有充分理解。用的机理还没有充分理解。l l在仪器的设计和检验的所有阶段，都必须考虑到病人和医在仪器的设计和检验的所有阶段，都必须考虑到病人和医务人员的安全务人员的安全1515202120211.6 医学仪器设计影响仪器设计的的四个基本因素影响仪器设计的的四个基本因素l l信号因素信号因素 设计仪器时，应该首先考虑所获取的信号的大小、相位及其幅频响应设计仪器时，应该首先考虑所获取的信号的大小、相位及其幅频响应和相位响应。和相位响应。l l环境因素环境因素 设计仪器需要考虑其在特定的使用环境所提出的技术要求。设计仪器需要考虑其在特定的使用环境所提出的技术要求。l l医学因素医学因素 首先考虑仪器与人体之间的作用方式；其次考虑传感器对人体组织界首先考虑仪器与人体之间的作用方式；其次考虑传感器对人体组织界面的具体要求，要求所用材料无腐蚀性、无毒；再则考虑仪器具有一面的具体要求，要求所用材料无腐蚀性、无毒；再则考虑仪器具有一定的散热性能和抗辐射的能力以及仪器的安全绝缘性能。定的散热性能和抗辐射的能力以及仪器的安全绝缘性能。l l经济因素经济因素 考虑仪器的价格、使用寿命、可靠性和兼容性，提高经济效益。考虑仪器的价格、使用寿命、可靠性和兼容性，提高经济效益。161620212021Design process for medical instruments171720212021