医院中的生物医学工程-临床工程

第三章 医院中的生物医学工程 临床工程,第一节 临床工程的定义与内涵第二节 医疗仪器设备工程第三节 医院信息工程第四节 医疗影像信息工程第五节 远程医疗工程第六节 临床诊断医疗工程第七节 临床工程的学科建设,第一节 临床工程的定义与内涵定义内容,片面： 医疗设备的维修管理,事实： 提高医院医疗水平 现代工程技术,第六节 临床诊断医疗工程,利用先进成像设备 如CT、MRI 多模式图像数据 计算机帮助 合理、定量的手术方案手术模拟 图象监视、立体定位系统 导引系统 手术干预,计算机辅助外科手术(computer aided surgery，CAS),一、定义,CAS是一种基于计算机对大量数据信息的高速处理及控制能力 更安全、更准确,二、组成,1、光学定位法2、机械手定位法3、超声波定位法4、电磁定位法5、混合定位系统,被动多眼定位方法,三、体定位系统,何为超声波？ 频率高于人听觉上限的声波正常人听觉的上限频率在1620kHz之间。超声波频率的上限是1014Hz，整个频率范围是相当宽广的。,真正生物疗法 海豚超声波治疗脑瘫 有助胎儿脑部发育,蝙蝠的奇特超声波装置 “活雷达”,超声波对人体是否有影响,多眼定位方法:多个摄像机 多个目标特征点 提高目标的定位精度.,四、配准用计算机图像处理技术各种影像模式投影在一个坐标系下融合成新的医学模式按操作分为基于外部特征基于内部特征,五、应用,神经外科术,血管畸形手术,脊椎手术,内镜手术,关节置换手术,耳鼻喉科手术,骨科手术,教学,耳神经外科创建于1994年治疗面神经疾病位听神经疾病（包括肿瘤）内耳疾病电子耳蜗植入等颅底及侧颅底疾病为主的三级学科。 学科的创立，体现了耳科学自身发展的规律，也适应未来耳科学向更高层次和深度发展的需求。,耳神经外科简介,MC-600显微神经外科手术床,MC-600 型神经外科手术床，是现代技术与人性化设计相结合的产品，能全方位满足颅脑手术、眼科、显微外科、整型外科等手术的要求。外壳全部采用不锈钢材料，美观大方、坚固耐用。低 X 射线衰减系数的复合材料床面板，可配合 C 臂对人体进行全方位的造影。,神经外科显微镊子,神经外科显微剥离子,应用红外线主动诱导计算机辅助三维导航系统实施各种复杂脊柱外科手术，使得手术部位的确定变得简单，手术时间缩短，手术的安全性明显提高。,脊椎手术,内镜神经外科 近年我国内镜神经外科发展迅速，已有许多医院开展了神经内镜手术，它还可以与导航技术、立体定向、超声等相结合，在微创手术中发挥更大作用。神经内镜手术可分为3种类型：（1）单纯神经内镜手术（2）内镜辅助的显微神经外科手术（3）内镜引导下的锁孔手术,放射治疗系统,癌症作为一种威胁人们生命健康的疾病，正日益成为致死的重要杀手，居各种死亡原因的第2位。目前，治疗癌症的主要方法为外科手术、放射治疗和化疗。其中，放射治疗是治疗恶性肿瘤的重要手段之一。约70的肿瘤患者，不论手术与否，都需要采用放疗.,而放疗会带来很多副作用,最常见的是脱发,还有正常组织受到损害.这就要求我们提高治疗的精确度.目前最流行的是三维适行调强治疗.,三维适行就是充分考虑肿瘤的空间立体形状,使射线最大限度杀死肿瘤细胞,而不伤害正常细胞.,调强就是调整射线的强度.针对不同情况用不同强度的射线.总之,这些都是为了更好地杀死肿瘤细胞,保护正常细胞不受伤害.,三维适形调强放射治疗是20世纪末21世纪初放疗技术发展的方向和主流。可概括称为“三精”治疗，即精确定位（CT立体定向、三维重建的定位方法），精确设计（专门的计算机治疗软件进行治疗计划的设计），精确照射（采用动态多弧或静态多野非共面聚焦式适形调强照射），能使射线照射的高剂量区剂量分布的形状在空间上与肿瘤的形状完全一致的放疗技术。,伽玛刀简介18个钴源放出的射线，在准直器里，被准直成为一个锥行的射线束，并在空间某一点上形成焦点，我们通过定位系统把焦点对准病灶位置，可以在病灶位置形成一个非常大的剂量场，把肿瘤细胞杀死。因为这个不同于二代旋转伽玛刀的方式，使射线的方向性非常高，散射很小，通过生物模型实验（狗），可以看到在射线照射区域，可以看到一个象被刀切过的痕迹，所以被形象称之为伽玛刀。,超级伽玛刀因为钴源就固定在准直器内，产生的始终是一个锥行的射线束，不但可以固定，而且可以绕着身体的冠状面旋转，这就是伽玛刀不但可以精确适行，也可以进行普通放疗的机械基础。,而X刀治疗主要是针对病变较小，形状规则的小病变采取的精确治疗。,MM50特点 1独特的设计结构和原理2类似于质子疗法的水平 3精确的射线强度调控和能量调控 4精确的三维适行3DCRT5智能化操作系统 6优良的射线品质,实现精确治疗还必须借助于相关的治疗机: MM50,MM50放射治疗是在无创伤、不出血、无需麻醉及治疗前准备和用药，在清醒无痛苦下进行；治疗过程不受年龄和身体状况及心脏病、高血压、糖尿病、脑梗塞等合并病影响，尤其适合不能耐受手术或麻醉者；对多发性肿瘤可一次性治疗。,治疗全过程均由计算机控制，精确、安全、可靠、疗效确切，对正常组织几乎无损害。治疗简便省时，不用输血、用药，不受饮食和活动限制，部分患者可门诊治疗。,MM50治疗的优越性,三维立体粒子植入内放射治疗系统1、人性化操作界面.2、多渠道获取影象资料.3、组织结构分析功能强.4、完善的治疗计划和验证计划工具.5、多种显示功能.6、具有无限升级功能.7、模板式设计.,基因治疗：使用核糖核酸RNA分子来直接影响二氢叶酸还原酶基因(DHFR)实现“突变”。这种酶是刺激癌症细胞迅速扩散的基本物质，当它的基因实现“突变”后，快速分裂的癌细胞将因缺乏基本化学物质胸腺嘧啶而被“饿死”。,治疗癌症其他方法,热疗：是通过升高体温或局部加温，改变肿瘤细胞所处的环境，并使其变性、坏死，从而达到治疗肿瘤的目的。温度升高时，正常细胞和肿瘤细胞会产生不同的变化。,药物治疗： 国内有些人买灵芝治疗癌症,虚拟现实技术在医学中的应用,计算机和电子技术创造的新世界看似真实的模拟世界,虚拟手术： 逐步形成之中 相关研究方向主要有：医学可视化 （Medical Visualization）医学增强现实（Medical augmented Reality）医用机器人，手术模拟（Surgery Simulation）图象引导手术（Image Guided Surgery）计算机辅助手术（Computer Aided Surgery，Computer Assisted Surgery）等,虚拟手术是利用各种医学影像数据，利用虚拟现实技术在计算机中建立一个模拟环境，医生借助虚拟环境中的信息进行手术计划、训练，以及实际手术过程中引导手术的新兴学科。,主要用途有：手术方案能够利用图像数据，帮助医生合理、定量地制定手术方案，对于选择最佳手术路径、减小手术损伤、减少对临近组织损害、提高肿瘤定位精度、执行复杂外科手术和提高手术成功率等具有十分重要的意义。手术教学训练80%的手术失误是人为因素引起的，所以手术训练极其重要。,其他作用：保护医生降低手术费用改善病人的预后建造定制的修复拟合模型远程干预,理疗设备：电疗设备光疗设备磁疗设备超声波治疗设备生物反馈治疗设备家庭医疗保健设备运动医疗设备,理疗,利用人工或自然界物理因素作用于人体，使之产生有利的反应，达到预防和治疗疾病目的的方法。,NM-B家用光子治疗仪,生物反馈治疗设备：,光疗设备,电疗设备,骨质疏松磁疗仪,超声波治疗设备,电光 光疗分红外线、可见光线、紫外线和激光等疗法；声 声疗又分超声波和超低声疗法；磁温度 利用温度的治疗有热疗、冷疗和冷冻疗法； 机械力 利用机械力的疗法有按摩、推拿、手法治疗、牵引和运动,常用人工物理因素有：,运动疗法是理疗的重要内容，是综合利用患者的力和外加的机械力以防治疾病的方法。,常用的自然界物理因素有日光、大气、海水、温泉、高山和森林等，人处在不同的自然环境中，接受环境中的不同自然物理因素的综合影响，防治疾病。,泉质疗效酸性碳酸盐泉火成岩温泉形成灰色泥巴,泉泥敷脸可美白肌肤酸性硫酸盐氯化物泉对皮肤病具有疗效酸性硫磺泉皮肤病、风湿、妇女病及脚气酸性硫酸岩泉慢性皮肤病碱性碳酸氢泉神经痛、皮肤病、关节炎弱酸性单纯泉风湿症及皮肤病弱碱性碳酸盐泉皮肤病、风湿、关节炎弱咸性碳酸泉神经痛、皮肤病、关节炎、无色无味可饮弱碱性硫磺泉神经痛、贫血症、慢性中毒症具有改善作用硫酸盐泉火山地热温泉，硫磺味浓，治疗皮肤病硫酸盐氯化物泉关节炎、筋肉酸痛、神经痛、痛风硫磺碳酸泉慢性疾病如神经痛、皮肤病、关节炎碳酸氢盐泉神经痛、皮肤病、关节炎、香港脚碳酸硫磺泉神经痛、贫血症低温中性碳酸氢盐温泉慢性皮肤病中性碳酸温泉皮肤病、风湿、妇女病及脚气氯化物泉水质滑腻，可治皮肤病，风湿痛，神经痛,泡温泉好处多 有资料表明，温泉热浴不仅可使肌肉、关节松弛，消除疲劳；还可扩张血管，促进血液循环，加速人体新陈代谢。,泡温泉贵在长期坚持,分子影像,影像诊断,X线影像,计算机体层摄影,磁共振成像,数字减影血管造影,单光子发射计算机断层显示像,X射线的性质,(一)物理效应 穿透作用 电离作用 荧光作用 热作用 干涉、衍射、反射、折射作用,(二)化学效应感光作用着色作用,(三)生物效应,X线机是医学上六大成像设备之一，是诊断疾病的常用工具，也是各医院的经济增长点。,变频无线可移动式X线机,全称：computed tomographyCT是一种功能齐全的病情探测仪器，它是电子计算机X射线断层扫描技术简称。可同时拍摄16张切片的西门子CT仪,亚秒级双层CT系统,磁共振成像（Mmagnetic Resonance Imaging，MRI）技术是继CT之后被临床广泛应用的又一全新影像诊断技术,数字减影血管造影技术（Digital Subtraction Angiography，DSA）是一种新的X线成像系统，是常规血管造影术和电子计算机图像处理技术相结合的产物。,大型数字减影血管造影机,ECTEmission Computed Tomography，发射单光子计算机断层扫描仪 是一种利用放射性核素