《医学仪器概述》ppt课件

1、第一节第一节 生物信息知识生物信息知识0 0V Vt t- -8 80 0m mV VL L由荷兰生理学家W艾因特霍芬命名P，Q，R，S，T波 第二节第二节 生理系统建模与仪器设计生理系统建模与仪器设计系统：系统： 是指自然界存在着的由假设干个相互作用和依赖的事物组合是指自然界存在着的由假设干个相互作用和依赖的事物组合而成的具有特定功能并按一定规律运动着的整体而成的具有特定功能并按一定规律运动着的整体实体：实体： 是一切客观存在的事物及其运动形状是一切客观存在的事物及其运动形状属性：属性： 是描画实体特征的信息，是对实体进展模拟的根本单位是描画实体特征的信息，是对实体进展模拟的根本单位模型模型

2、: : 我们所研讨的客观事物有关属性的模拟，是对实体系统我们所研讨的客观事物有关属性的模拟，是对实体系统的特征和变化规律的一种定量的笼统，它该当具有事物中我的特征和变化规律的一种定量的笼统，它该当具有事物中我们关怀和需求的主要特性们关怀和需求的主要特性2.1 系统模型及其分类2.1 系统模型及其分类系统模型静态物理模型动态物理模型静态模型动态模型物理模型（PM)数学模型（MM）描述模型（DM）物理模型 简化的、类似于实践系统的某些突出特征而想象的一种物理系统，它较之于真实系统更易于分析研讨。静态物理模型动态物理模型2.1.1 物理模型静态物理模型 模型属性值与时间无关，模型反映的是系统处于相对

3、静止形状时的情况地球仪苯分子的环状构造模型DNA的双螺旋构造模型物理模型静态物理模型动态物理模型 又称为类比模型，经过基于两个系统间动态性质类似，而不是外形的类似，可以协助我们把比较了解和熟习的系统，推行到还不甚了解和陌生的系统中去。物理模型动态物理模型物理模型动态物理模型图b的数学式 vdtkDvkydtdyDtf)( 图c的数学式 )()(1)(1)(tdtuLtuRti物理模型动态物理模型数学模型 运用数学言语，对部分现实世界的信息(景象、数据等)加以翻译、归纳的产物。这些数学言语就是数学中所用的符号、数字、字母及数学方程式和数学构造。在数学模型中，用变量表示被描画实体的属性，实体变化那

4、么用变量间的数学函数关系式来表达。静态数学模型动态数学模型2.1.2 数学模型静态数学模型 静态数学模型是当一个实体系统处于平衡形状时的取值，在模型中不含时间要素，其数学式通常是一个或一组代数方程。数学模型静态数学模型线性统计模型数学模型静态数学模型EAXY自变量TnxxxX,21因变量TmyyyY,21误差项TmeeeE,21线性系数矩阵mnmmnnaaaaaaaaaA212222111211动态数学模型 动态数学模型描画由于实体活动所引起的系统形状在时间轴上的变化，其数学式通常是一组微分或差分方程数学模型动态数学模型描画模型 一种笼统的没有物理实体、不能(至少目前不能用数学方程式表达、只能

5、用言语自然言语、程序文语描画的系统模型。2.1.3 描画模型2.2 建模的根本过程实验观察概念的形成与修正构建（或修正）生理模型根据模型进行新的实验系统建模的一般过程建模的根本原那么1现实性2简约性3顺应性2.2 建模的根本过程实际分析法建模 运用自然科学中已被证明是正确的实际、原理和定律，对被研讨系统的有关要素进展分析、演绎、归纳，从而建立系统的数学模型类比分析法建模 根据两个或两类系统某些属性或关系的类似，去推论两者的其他属性或者关系也能够类似的一种方法数据分析法建模2.3 构建生理模型的常用方法实际分析法建模实例实例 血氧饱和度血氧饱和度SpO2SpO2的无创检测的无创检测100%HbR

6、HbOHbOSpO222朗伯定律朗伯定律假设入射光强为假设入射光强为I0，物质对光的吸，物质对光的吸收系数为收系数为a，那么经过厚度为，那么经过厚度为L的物的物质后，光强为：质后，光强为： I=I0eaL 2.10比尔定律比尔定律当光被透明溶液中溶解的物质所吸当光被透明溶液中溶解的物质所吸收时，吸收系数收时，吸收系数a与溶液的浓度与溶液的浓度C成成正比，即正比，即a=AC，于是，于是(2.10)表示为：表示为： I=I0eACL (2.11) ECLeII0生物化学中比尔定律的运用生物化学中比尔定律的运用(2.12)ECLII)/ln(0(2.13)E为消光系数ln(I0/I)为光密度或吸光度

7、波长为波长为光强为光强为I0I0的近红外光经过组织透射后的近红外光经过组织透射后的光强度为：的光强度为：LCECELCECEeIeFII)(0)(022112211(2.14)E1、C1为动脉血液中HbO2的吸光系数和浓度E2、C2为动脉血液中HbR的吸光系数和浓度L是动脉血液的光路长度F是皮肤、肌肉和静脉血液等其他组织的吸光率动脉血液的吸光度：动脉血液的吸光度：LCECEIIW)()/ln(22110(2.15)手指动脉搏动引起的动脉血液吸光度变化：手指动脉搏动引起的动脉血液吸光度变化：LCECEIIIW)()/ )ln(22110(2.16)动脉血液中的血氧饱和度：动脉血液中的血氧饱和度：

8、21221212112)(CCCSpOEEELCCEEW(2.17)波长为的红色光经过组织透射后的光强度为：21221212112)(CCCSpOEEELCCEEW(2.18)经过式2.17和2.18得到血氧饱和度：)()(SpO1212222EEWWEEEWWE(2.19)当近红外光波长805nm时，E2=E1=E式2.19简化为：BWWAEEEEEWWE122122SpO(2.20)动脉血管搏动时，透射光强发生改动，由此引起两束光变化量为：)ln()ln(maxmaxmaxmaxmaxmaxIIIWIIIW(2.21)BIIIIABIIIIAmaxmaxmaxmaxmaxmaxmaxmax

9、2/)/1ln()/1ln(SpO(2.22)动脉血液中的血氧饱和度：动脉血液中的血氧饱和度：第三节第三节 医学电子仪器医学电子仪器21世纪生物医疗仪器的开展世纪生物医疗仪器的开展CTCTCTMRIMRI21世纪生物医疗仪器的开展世纪生物医疗仪器的开展USDRX-RAYDRX-RAY21世纪生物医疗仪器的开展世纪生物医疗仪器的开展21世纪生物医疗仪器的开展世纪生物医疗仪器的开展白光图像放大 NBI图像放大结肠食管白光图像 AFI图像NBI特别采用了符合黏膜组织及血色素光谱特性的窄波光。图像的对比性能得到改善，结合出色的可视性，提高了诊断的准确性。21世纪生物医疗仪器的开展世纪生物医疗仪器的开展放射治疗放射治疗21世纪生物医疗仪器的开展世纪生物医疗仪器的开展21世纪生物医疗仪器的开展世纪生物医疗仪器的开展21世纪生物医疗仪器的开展世纪