电子医疗仪器绪论ppt课件

1、电子医疗仪器第一章第一章 绪绪 论论 第一节第一节 人体系统的电子诊断人体系统的电子诊断 一、主要目的一、主要目的 对人体系统进行电子诊断的主要目的是通对人体系统进行电子诊断的主要目的是通过电子诊断技术获取被查体中各种信息数过电子诊断技术获取被查体中各种信息数据和图像与正常人的数据和图像进行比较据和图像与正常人的数据和图像进行比较分析，以判断被查体的组织结构、生理功分析，以判断被查体的组织结构、生理功能是否正常，并分析出疾病的原因。能是否正常，并分析出疾病的原因。 二、诊断方式二、诊断方式 根据对人体系统电子诊断的参数和项目的根据对人体系统电子诊断的参数和项目的不同，其电子诊断方式也不同。如对

2、生物不同，其电子诊断方式也不同。如对生物电参数和波形的诊断是直接摄取电信号的电参数和波形的诊断是直接摄取电信号的检测方式，对音频、压力、阻力、速度、检测方式，对音频、压力、阻力、速度、温度和组织的化学成分和含量等生理功能温度和组织的化学成分和含量等生理功能的诊断是先将其转换为电信号的间接检测的诊断是先将其转换为电信号的间接检测方式，对组织结构性质和形态的诊断是通方式，对组织结构性质和形态的诊断是通过一种在人体组织中具有穿透性、吸收性、过一种在人体组织中具有穿透性、吸收性、反射性、磁共振性的物质进行检测和描绘反射性、磁共振性的物质进行检测和描绘的方式。的方式。 三、与常规电子工程测量的区别三、与

3、常规电子工程测量的区别 电子诊断仪器不论是对人体生物电的直接测量、电子诊断仪器不论是对人体生物电的直接测量、生理功能的换能测量，还是利用一种物质性能对生理功能的换能测量，还是利用一种物质性能对人体组织结构进行测量，它都与电子工程上的一人体组织结构进行测量，它都与电子工程上的一般电子测量是有区别的。因为检测诊断对象般电子测量是有区别的。因为检测诊断对象人体是一个有机体和活动体，个体之间的差异性人体是一个有机体和活动体，个体之间的差异性较大。要求电子诊断仪器能适应在动态情况下进较大。要求电子诊断仪器能适应在动态情况下进行检测；能够从多方面来解释所测得的数据；对行检测；能够从多方面来解释所测得的数据

4、；对人体噪声和人体感应到的交流噪声必须加以抑制，人体噪声和人体感应到的交流噪声必须加以抑制，能真实无畸变地将生理信号波形和图像描记下来能真实无畸变地将生理信号波形和图像描记下来进行诊断。电子诊断时必须对人体无损害，同时进行诊断。电子诊断时必须对人体无损害，同时要防止病人感觉痛苦或引起生理上的反射等等这要防止病人感觉痛苦或引起生理上的反射等等这些都是对诊断仪器提出严格的技术要求。些都是对诊断仪器提出严格的技术要求。 四、对人体系统进行电子诊断时应该注意的问题：四、对人体系统进行电子诊断时应该注意的问题： 1、干扰和噪声、干扰和噪声 干扰和噪声可以影响电子诊断的结果，严重时，干扰和噪声可以影响电子

5、诊断的结果，严重时，电子诊断仪器基至无法工作。电子诊断仪器基至无法工作。 外界干扰主要有：个体周围的高压电源与人体通外界干扰主要有：个体周围的高压电源与人体通过静电耦合产生的干扰；大电流电路与人体通过过静电耦合产生的干扰；大电流电路与人体通过电磁耦合产生的干扰；噪声电流通过人体产生电电磁耦合产生的干扰；噪声电流通过人体产生电压降以后引起的阻抗耦合干扰。压降以后引起的阻抗耦合干扰。 内部噪声主要有电子诊断电路的各种噪声。内部噪声主要有电子诊断电路的各种噪声。 消除干扰和噪声的主要措施是利用正确的屏蔽，消除干扰和噪声的主要措施是利用正确的屏蔽，如磁屏蔽、静电屏蔽、电磁屏蔽；合理接地；选如磁屏蔽、静

6、电屏蔽、电磁屏蔽；合理接地；选用低噪声元器件和差动方式放大器的电路形式和用低噪声元器件和差动方式放大器的电路形式和采用滤波器，将噪声或干扰加以适当地滤除。采用滤波器，将噪声或干扰加以适当地滤除。 2、信号的摄取、信号的摄取 电子诊断的内容不同，摄取信号的方式不同。直电子诊断的内容不同，摄取信号的方式不同。直接摄取人体电信号时需要采用电板，也称作导引接摄取人体电信号时需要采用电板，也称作导引电极；摄取人体的非电量信号时，则采用换能器电极；摄取人体的非电量信号时，则采用换能器传感器）。传感器）。 常用电极有体表电极包括金属板电极、吸附电常用电极有体表电极包括金属板电极、吸附电极、悬浮电极等体内电极

7、包括针电极、同轴极、悬浮电极等体内电极包括针电极、同轴电极、胎儿电极、埋藏电极等组织深部电极电极、胎儿电极、埋藏电极等组织深部电极包括金属微电极、玻璃微电极等检用电极包括金属微电极、玻璃微电极等检用电极包括参比电极、离子选择电极等等。包括参比电极、离子选择电极等等。 常用换能器有利用压电效应、热电效应、光电效常用换能器有利用压电效应、热电效应、光电效应等各种物理效应的换能器包括光电换能器、应等各种物理效应的换能器包括光电换能器、热电偶、压电换能器、电磁感应拾音器等和利热电偶、压电换能器、电磁感应拾音器等和利用形变效应的机械换能器包括力敏电阻、电容用形变效应的机械换能器包括力敏电阻、电容式压力换

8、能器、差动变压器式换能器等等。式压力换能器、差动变压器式换能器等等。 3、信息的分析和处理、信息的分析和处理 人体的各种电信号可由电极取出，各种人体的各种电信号可由电极取出，各种非电量信号的生理参数可由各种换能器转非电量信号的生理参数可由各种换能器转换成相应的电信号，这些微小的电信号经换成相应的电信号，这些微小的电信号经过放大器放大以后，通过显示器显示或记过放大器放大以后，通过显示器显示或记录器记录，供医务人员诊断和研究，信息录器记录，供医务人员诊断和研究，信息的分析与处理是电子诊断的最终一步。的分析与处理是电子诊断的最终一步。 常用的显示和记录装置有描笔式记录器、常用的显示和记录装置有描笔式

9、记录器、示波管显示装置、磁带记录器和数字式显示波管显示装置、磁带记录器和数字式显示装置包括辉光数码管、荧光数码管、示装置包括辉光数码管、荧光数码管、液晶显示器、发光二级管显示器等）。液晶显示器、发光二级管显示器等）。 计算机控制的监护设备能够及时报警、自计算机控制的监护设备能够及时报警、自动记录和快速处理。动记录和快速处理。 X X射线计算机断层技术简称射线计算机断层技术简称XCTXCT是计是计算机在图象处理技术中应用的一个重要方算机在图象处理技术中应用的一个重要方面。将计算机技术与临床经验相结合，充面。将计算机技术与临床经验相结合，充分利用透视分利用透视X X射线所获得的全部信息，灵敏射线所

10、获得的全部信息，灵敏度高，图像清晰，是对软组织度高，图像清晰，是对软组织X X线检查的最线检查的最新技术。新技术。 随着计算机技术的迅速发展，信息的分析随着计算机技术的迅速发展，信息的分析与处理将高度自动化、智能化。与处理将高度自动化、智能化。 4、安全用电、安全用电 人体是一个非常复杂的导体，干燥皮肤的人体是一个非常复杂的导体，干燥皮肤的阻抗可达几百千欧，肢体间的阻抗约为几阻抗可达几百千欧，肢体间的阻抗约为几百欧。当人体触摸到外部电压时，要受到百欧。当人体触摸到外部电压时，要受到电击。无论是电流经过皮肤流进体内，再电击。无论是电流经过皮肤流进体内，再流出体外造成强电击，还是电流直接进入流出体

11、外造成强电击，还是电流直接进入脏器主要指心脏组织引起的微电击，脏器主要指心脏组织引起的微电击，都会对生命造成威胁。一般情况下，微电都会对生命造成威胁。一般情况下，微电击的安全值为击的安全值为10微安，微安，50赫兹的交流电流赫兹的交流电流流过体内约流过体内约100mA就会引起心室纤颤，危就会引起心室纤颤，危及生命。因此，应用电子诊断仪器时，一及生命。因此，应用电子诊断仪器时，一定要做到安全用电。这包括安全用电的技定要做到安全用电。这包括安全用电的技术措施以及操作者、被测试者起码应该具术措施以及操作者、被测试者起码应该具备的安全用电常识。备的安全用电常识。 安全用电应该注意的问题：安全用电应该注

12、意的问题： 首先，电子诊断室内应有接地良好、可靠首先，电子诊断室内应有接地良好、可靠的地线，医用诊断电子设备一定要妥善接的地线，医用诊断电子设备一定要妥善接地。地。 电源布线要正确，合理，输入电源应设保电源布线要正确，合理，输入电源应设保险熔断装置。险熔断装置。 电子设备对电路要施行绝缘隔离。电子设备对电路要施行绝缘隔离。 电子设备可以采用浮地技术，低电压供电电子设备可以采用浮地技术，低电压供电技术。技术。 电子设备应保持清洁和干燥。电子设备应保持清洁和干燥。 被测试者在诊察过程中应该对地绝缘，不被测试者在诊察过程中应该对地绝缘，不触摸金属、铁床等。触摸金属、铁床等。 第二节第二节 常用诊断电

13、子仪器常用诊断电子仪器 一、种类与分类一、种类与分类 常用诊断电子仪器的临床应用从本世纪初开始，常用诊断电子仪器的临床应用从本世纪初开始，随着科学技术和电子工程的发展而有了很大发展，随着科学技术和电子工程的发展而有了很大发展，医学界的诊断手段和水平更加依赖于医用电子仪医学界的诊断手段和水平更加依赖于医用电子仪器。目前，电子诊断仪器已发展到智能化、精密器。目前，电子诊断仪器已发展到智能化、精密化、自动化，品种非常繁多，应用非常广泛。归化、自动化，品种非常繁多，应用非常广泛。归纳起来诊断电子仪器不外可分为：生物电诊断与纳起来诊断电子仪器不外可分为：生物电诊断与监护仪器如心电图机、脑电图机、肌电图机

14、监护仪器如心电图机、脑电图机、肌电图机等），生理功能诊断与监护仪器如血压、血流、等），生理功能诊断与监护仪器如血压、血流、呼吸、脉搏、耳听力、肺功能仪等），人体组织呼吸、脉搏、耳听力、肺功能仪等），人体组织成分的电子分析检验仪器如血球计数、生化分成分的电子分析检验仪器如血球计数、生化分析、血液气体分析仪等以及人体组织结构形态析、血液气体分析仪等以及人体组织结构形态的影像诊断仪器如超声波诊断、的影像诊断仪器如超声波诊断、X X线线CTCT、MRIMRI核磁共振）、核磁共振）、E-CTE-CT单光子发射型计算机断层单光子发射型计算机断层仪）、电子内窥镜等）。仪）、电子内窥镜等）。 从电子仪器的检测

15、的信息上来看主要可以从电子仪器的检测的信息上来看主要可以分为两种：一种是通过对人体本身固有信分为两种：一种是通过对人体本身固有信息的检测，如人体的血压、心音、血液的息的检测，如人体的血压、心音、血液的酸碱度、血流量、红血球计数等等。这些酸碱度、血流量、红血球计数等等。这些可检测信息是固有地潜存于人体的，其检可检测信息是固有地潜存于人体的，其检测的手段，有的比较简单，有的比较复杂，测的手段，有的比较简单，有的比较复杂，有的通过传感器，有的则是直测。有的还有的通过传感器，有的则是直测。有的还得由手术、抽血等手段才能达到；另一种得由手术、抽血等手段才能达到；另一种则是借助其他的能量作用于人体之后得到

16、则是借助其他的能量作用于人体之后得到人体检测信息，如人体检测信息，如X X光透视超声波、放射线光透视超声波、放射线的检测等等。的检测等等。 二、人体固有潜存医学信息的检测二、人体固有潜存医学信息的检测 人体潜存信息的检测，从原理看是比较直人体潜存信息的检测，从原理看是比较直接的，所以，作为医学仪器它应是首先被接的，所以，作为医学仪器它应是首先被认识的。然而，由于检测技术水平的限制认识的。然而，由于检测技术水平的限制或某些信息的重要性还没显出，以致有的或某些信息的重要性还没显出，以致有的信息尚未被采用。信息尚未被采用。 人体固有信息的检测仪器主要分为五大类：人体固有信息的检测仪器主要分为五大类：

17、 心血管血压、脉动波形、容积、血流量、心血管血压、脉动波形、容积、血流量、心排出量、心冲击图心排出量、心冲击图BCG）、压力脉搏）、压力脉搏图、容积脉搏图、心率、心音图图、容积脉搏图、心率、心音图(PCG)、脉象）。脉象）。 呼吸系统呼吸流速描记、呼吸率、呼吸系统呼吸流速描记、呼吸率、CO2CO2、N2ON2O、Halothane(Halothane(氟烷、三氟氯溴乙烷、三氟烷、三氟氯溴乙烷、三氟乙烷、三氟溴氯乙烷氟乙烷、三氟溴氯乙烷) )在呼出气体中的含在呼出气体中的含量）。量）。 消化系统胃酸碱度、胃肠力、胃肠压消化系统胃酸碱度、胃肠力、胃肠压力）。力）。 血液检测包括血气和血液检测包括血

18、气和PHPH值、血液本身成值、血液本身成分的检测等，这一类检测大量的是属于生分的检测等，这一类检测大量的是属于生物、化学的）。物、化学的）。 生物电检测：（包括心血管、神经系统、生物电检测：（包括心血管、神经系统、心电图心电图ECG）、脑电图）、脑电图EEG）、脑皮）、脑皮层、脑深部脑电图、胃电图、肌电图、皮层、脑深部脑电图、胃电图、肌电图、皮肤电反射肤电反射GSR）、神经电图、眼电图、）、神经电图、眼电图、视网膜电流图、眼球震颤电图。视网膜电流图、眼球震颤电图。 这类信息检测手段上可以分为接触电极直这类信息检测手段上可以分为接触电极直接检测和通过传感器检测两种。接检测和通过传感器检测两种。

19、三、借助外来能量的医学信息检测三、借助外来能量的医学信息检测 有一类信息的检测不能直接从人体取得，有一类信息的检测不能直接从人体取得，而必须借助外来能量对人体激励后能得到而必须借助外来能量对人体激励后能得到被检测的信息。被检测的信息。 （1 1超声检测超声检测 超声检测是借助外能获得检测信息中比较超声检测是借助外能获得检测信息中比较常用的一种，医用中常见的检测原理是基常用的一种，医用中常见的检测原理是基于超声能量射入人体后，人体各部位反射于超声能量射入人体后，人体各部位反射回一系列反射波，被检测信息就是这些反回一系列反射波，被检测信息就是这些反射波。在检测方法上有回波定位、回波射波。在检测方法

20、上有回波定位、回波B B型型成像、多普勒超声等技术。成像、多普勒超声等技术。 （2X射线检测射线检测 X射线检测是借助产生的射线检测是借助产生的X射线，射向人体射线，射向人体被检测部位后，收集被人体有关部位阻挡被检测部位后，收集被人体有关部位阻挡后的后的X射线。这样检测地虽然是射线。这样检测地虽然是X射线，但射线，但反映了人体有关部位对反映了人体有关部位对X射线阻挡或吸收射线阻挡或吸收的情况。的情况。X射线检测对比超声检测，它检测射线检测对比超声检测，它检测到的信息是透射的射线而不是反射的。这到的信息是透射的射线而不是反射的。这类仪器主要是成像仪器。类仪器主要是成像仪器。 （3 3放射性检测放

21、射性检测 放射性检测不同于以上两种。它不是在检测部位放射性检测不同于以上两种。它不是在检测部位以外发射能量到达检测部位的，而是直接将放射以外发射能量到达检测部位的，而是直接将放射性元素送到人体内部检测器官如用注射法），性元素送到人体内部检测器官如用注射法），各器官吸收不等量的放射性元素，并发生反映这各器官吸收不等量的放射性元素，并发生反映这些元素密集程度的射线，从而被我们检测。所以些元素密集程度的射线，从而被我们检测。所以这样检测到的不仅是简单的器官形态，而且含有这样检测到的不仅是简单的器官形态，而且含有器官功能的照片。它检测的信息是人体器官内的器官功能的照片。它检测的信息是人体器官内的放射性

22、元素发生的射线。放射性元素发生的射线。 这些借助外能得到的检测信息，其机动性是很这些借助外能得到的检测信息，其机动性是很大的，所以无法象人体固有信息那样给出量值范大的，所以无法象人体固有信息那样给出量值范围。围。 第三节第三节 医疗器械的发展动态医疗器械的发展动态 中国医疗器械行业在世界市场所中国医疗器械行业在世界市场所占份额及发展历程占份额及发展历程 中国有中国有13 13 亿人口，亿人口，31 31 万个万个医疗卫生机构，医疗器械有广阔医疗卫生机构，医疗器械有广阔的市场。中国是全球医疗器械十的市场。中国是全球医疗器械十大新兴市场之一，已成为除日本大新兴市场之一，已成为除日本以外亚洲最大的市

23、场。以外亚洲最大的市场。2019 2019 年，年，中国医疗器械市场容量达中国医疗器械市场容量达527 527 亿亿元，年均增长率元，年均增长率15%15%。 但是，和但是，和国际发达国家相比，中国医疗器国际发达国家相比，中国医疗器械在世界市场中的份额依然很低，械在世界市场中的份额依然很低，仍有很大增长空间。仍有很大增长空间。医疗器械产业的发展概况医疗器械产业的发展概况近近20 20 年来，世界医疗器械产业发展迅速。美国医年来，世界医疗器械产业发展迅速。美国医械工业增长械工业增长6 6- -7%7%。欧共体的医械工业增长率。欧共体的医械工业增长率3%3%以上。以上。日本医械工业增长率达到日本医

24、械工业增长率达到8%8%，中国医械工业增长率，中国医械工业增长率达到达到18%18%以上以上 。0 02 24 46 68 810101212141416161818美国美国欧共体欧共体日本日本中国中国美国美国欧共体欧共体日本日本中国中国20032003年全球医疗器械工业销售额已达到年全球医疗器械工业销售额已达到20442044亿美元亿美元。其发展水平代表了一个国家的综合经济技术实力与水平。其发展水平代表了一个国家的综合经济技术实力与水平。20002000年，在全球医疗器械销售额中，美国所占份额高达年，在全球医疗器械销售额中，美国所占份额高达41%41%，欧盟占欧盟占27%27%，日本占，日本

25、占14%14%， 中国仅占中国仅占2%2%，但市场潜力很大。，但市场潜力很大。2003 2003 年，中国医疗器械市场容量达年，中国医疗器械市场容量达700 700 亿元以上，还有很亿元以上，还有很大发展空间大发展空间。美国美国41%欧共体欧共体27%日本日本14%中国中国2%其他其他16%美国美国欧共体欧共体日本日本中国中国其他其他 世界医疗器械市场容量，近年来连续世界医疗器械市场容量，近年来连续以以6% 7%6% 7%速度增长，速度增长，1993 1993 年年2019 2019 年五年内，由年五年内，由929 929 亿美元增加到亿美元增加到1370 1370 亿美元，亿美元，2000

26、2000 年达到年达到1800 2000 1800 2000 亿亿美元。美元。未来的医疗器械产业存在四大趋势，也是未来的医疗器械产业存在四大趋势，也是行业的增长热点：行业的增长热点： ( (一一) )计算机相关技术：计算机辅助诊断、计算机相关技术：计算机辅助诊断、智能器械、生物传感器械、机器人器械网智能器械、生物传感器械、机器人器械网络。相应的新产品，如集成化病人医学信络。相应的新产品，如集成化病人医学信息系统、病人智能卡、临床实验室机器人、息系统、病人智能卡、临床实验室机器人、计算机辅助临床实验系统、生物传感器等。计算机辅助临床实验系统、生物传感器等。 ( (二二) )家庭和自我保健器械：家

27、庭自我监护家庭和自我保健器械：家庭自我监护与诊断、家庭自我医疗与远程医疗相应产与诊断、家庭自我医疗与远程医疗相应产品。品。 ( (三三) )微创医疗器械：无创伤或微创伤的医微创医疗器械：无创伤或微创伤的医疗器械、医学成像、微型化医疗器械、激疗器械、医学成像、微型化医疗器械、激光诊疗和非植入式辅助传感等。如各种内光诊疗和非植入式辅助传感等。如各种内窥镜和导管技术等无创和低创的直视检查，窥镜和导管技术等无创和低创的直视检查，将深入到人体各个脏器和部位，获得精确将深入到人体各个脏器和部位，获得精确的形态、功能、病理等电生理诊断。的形态、功能、病理等电生理诊断。 ( (四四) )器官移植和辅助医疗器械

28、：如人工骨、器官移植和辅助医疗器械：如人工骨、心脏瓣膜、心泵、软骨、胰、血管、肾、心脏瓣膜、心泵、软骨、胰、血管、肾、皮肤、肝、眼和再生的神经细胞及心脏、皮肤、肝、眼和再生的神经细胞及心脏、神经肌肉刺激器等。神经肌肉刺激器等。世界医疗器械行业的发展世界医疗器械行业的发展 70 70 年代以后，随着年代以后，随着B B 超、超、CTCT装置、核磁共振装装置、核磁共振装置、直线加速器、伽玛照相机等一批尖端精密医置、直线加速器、伽玛照相机等一批尖端精密医疗仪器设备的广泛应用，医疗器械行业增幅十分疗仪器设备的广泛应用，医疗器械行业增幅十分惊人。惊人。 进入进入90 90 年代，全球经济衰退，但医械产品

29、仍年代，全球经济衰退，但医械产品仍然看好。然看好。90 90 年代中期，美国整个经济增长率基年代中期，美国整个经济增长率基本为零，而医械工业却增长本为零，而医械工业却增长6-7%6-7%。西欧整个经济。西欧整个经济增长也举步维艰，欧共体的医械工业增长率却在增长也举步维艰，欧共体的医械工业增长率却在3%3%以上，日本经济增长率为以上，日本经济增长率为3.5%3.5%，而医械工业增，而医械工业增长率达到长率达到8%8%。 中国医疗器械行业的发展机遇中国医疗器械行业的发展机遇 面临面临21 21 世纪，医疗器械作为按国际标准划世纪，医疗器械作为按国际标准划分的分的15 15 类国际化产业之一，医疗器

30、械作为类国际化产业之一，医疗器械作为高新技术密集的产业，在我国的发展速度高新技术密集的产业，在我国的发展速度远高于经济发展的平均水平。今后十年，远高于经济发展的平均水平。今后十年，我国的医疗器械正面临这样一个形势，机我国的医疗器械正面临这样一个形势，机遇难得，挑战严峻。遇难得，挑战严峻。 第四节第四节 生物医学测量的基础知识生物医学测量的基础知识 一、生物医学测量的范围一、生物医学测量的范围 生物医学测量的对象是具有生命的生生物医学测量的对象是具有生命的生物体，其基本的对象是人体。人体是物体，其基本的对象是人体。人体是由生物分子、细胞、器官和功能系统由生物分子、细胞、器官和功能系统等各层次组成

31、的复杂系统。因此，生等各层次组成的复杂系统。因此，生物医学测量的范围包括对生物体分子物医学测量的范围包括对生物体分子水平、细胞水平、器官水平和系统水水平、细胞水平、器官水平和系统水平各层次的信息的测量。平各层次的信息的测量。 生物医学测量属于弱信号测量范畴，具生物医学测量属于弱信号测量范畴，具有弱信号测量的共同特点，即要求测量系有弱信号测量的共同特点，即要求测量系统的灵敏度高、分辨力强、抑制噪声和抗统的灵敏度高、分辨力强、抑制噪声和抗干扰能力好。这一特点在生物电、生物磁干扰能力好。这一特点在生物电、生物磁信号的测量中尤为突出。信号的测量中尤为突出。 部分生物电和生物磁信号幅度范围见下部分生物电

32、和生物磁信号幅度范围见下表表二、二、 生物医学测量的基本特点生物医学测量的基本特点 1.1.生物医学测量基本属于弱信号测量生物医学测量基本属于弱信号测量被测信号被测信号 幅度范围幅度范围 心电（皮肤电极）心电（皮肤电极） 5050 V-5mV V-5mV 脑电（头皮电极）脑电（头皮电极） 1010 V-300V-300 V V 肌电肌电 2020 V-10mV V-10mV 细胞电位细胞电位 100100 V-+200V-+200 V V 视网膜电位视网膜电位 0-1mV 0-1mV 眼电眼电 0.05mV-5mV 0.05mV-5mV 肾电位肾电位 1010 V-80mV V-80mV 心磁

33、心磁 1010-10-10T T量级量级 脑磁脑磁 1010-12-12T T量级量级 眼磁眼磁 1010-11-11T T量级量级 肺磁肺磁 1010-8-8T T量级量级 表表: :部分生物电和生物磁信号的幅度范围部分生物电和生物磁信号的幅度范围 生物体是一个极其复杂的系统，如何从生物体是一个极其复杂的系统，如何从生物体中有效地提取被测信号，是生物医生物体中有效地提取被测信号，是生物医学测量的重要问题。在生物医学测量中，学测量的重要问题。在生物医学测量中，不仅要抑制仪器系统的噪声，更重要的是不仅要抑制仪器系统的噪声，更重要的是要充分认识人体噪声的性质和特点，采取要充分认识人体噪声的性质和特

34、点，采取有效办法如滤波、相关或自适应处理，有效办法如滤波、相关或自适应处理，改进信号耦合方法等），从人体噪声中提改进信号耦合方法等），从人体噪声中提取有用信号。取有用信号。 2 2生物体内的噪声对测量有重要影响生物体内的噪声对测量有重要影响3 3信息测量中容易引入外信息测量中容易引入外界环境的干扰界环境的干扰 （1 1环境电场、磁场和电磁场的干扰环境电场、磁场和电磁场的干扰 电场干扰：电场干扰：最常见的电场干扰是工频最常见的电场干扰是工频50Hz50Hz电场的干扰。电场的干扰。 磁场干扰：磁场干扰：变压器、电动机和荧光灯的镇流器周围产生的交变压器、电动机和荧光灯的镇流器周围产生的交流磁场。流磁

35、场。 高频电磁场干扰：高频电磁场干扰：空中的电磁波空中的电磁波, , 通过测量系统与人体连接的导线通过测量系统与人体连接的导线引入。引入。（2 2外界刺激对测量的干扰外界刺激对测量的干扰外界刺激的干扰主要是通过生物体的感觉器外界刺激的干扰主要是通过生物体的感觉器官引入体内，官引入体内，引起生理状态的异常改变，造成测量结果的引起生理状态的异常改变，造成测量结果的不稳定或产生伪差。不稳定或产生伪差。 各种生物体都是在内环境与外环境相适应的条各种生物体都是在内环境与外环境相适应的条件下，维持其新陈代谢和生命。为适应各种外环件下，维持其新陈代谢和生命。为适应各种外环境的变化和差异，生物体内各种系统，包

36、括一个境的变化和差异，生物体内各种系统，包括一个细胞、器官、功能系统乃至整体，它们的功能活细胞、器官、功能系统乃至整体，它们的功能活动都在不停地变化着，调整着，以在内外环境间动都在不停地变化着，调整着，以在内外环境间保持动态平衡。此外，遗传因素也造成生物体各保持动态平衡。此外，遗传因素也造成生物体各种功能、状态的个体差异。这些因素使被测量的种功能、状态的个体差异。这些因素使被测量的生物医学信息往往具有多变性。生物医学信息往往具有多变性。 4 4生物医学信息的多变性生物医学信息的多变性 为了获取生物体内的信息予以测量，生物医学为了获取生物体内的信息予以测量，生物医学测量系统或仪器一般需通过传感器

37、或电极与生物测量系统或仪器一般需通过传感器或电极与生物体联接，这些传感器或电极，有些置于体表皮体联接，这些传感器或电极，有些置于体表皮肤外），有些需插入或植入机体内部，因此产生肤外），有些需插入或植入机体内部，因此产生了测量系统对生物体的电安全性、机械安全性和了测量系统对生物体的电安全性、机械安全性和化学安全性等问题。化学安全性等问题。 5 5生物医学测量的安全要求生物医学测量的安全要求 1、灵敏度、灵敏度 灵敏度是指仪器在稳态下输出量变化灵敏度是指仪器在稳态下输出量变化与输入量变化之比，可表示为与输入量变化之比，可表示为: ioAASS为灵敏度，为灵敏度，AO和和Ai分别为输出量变化和输入量

38、变分别为输出量变化和输入量变化化 三、生物医学测量仪器的主要技术指标三、生物医学测量仪器的主要技术指标 2、频率特性、频率特性 频率特性是指仪器输出量和相位与输入频率特性是指仪器输出量和相位与输入正弦信号频率的关系。使仪器的输出幅度正弦信号频率的关系。使仪器的输出幅度随频率的变化不超过规定值如随频率的变化不超过规定值如3dB的的输入信号频率范围称为响应频率，又称为输入信号频率范围称为响应频率，又称为通频带。部分常见生理信号的频率范围可通频带。部分常见生理信号的频率范围可参考表参考表1-3。 生理信号生理信号 频率范围（频率范围（HzHz） 心电心电 0.01-250 0.01-250 脑电脑电

39、 0-150 0-150 肌电肌电 0-10000 0-10000 眼电眼电 / /视网膜电视网膜电 0-50 0-50 胃电胃电 0.05-20 0.05-20 血流量血流量 0-30 0-30 动脉血压动脉血压 0-100 0-100 静脉血压静脉血压 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 部分常见生理信号的频率范围部分常见生理信号的频率范围 3、精密度、精密度 精密度简称精度，用相同条件下重复测精密度简称精度，用相同条件下重复测量间的最大偏差与仪器满量程之比表示，量间的最大偏差与仪

40、器满量程之比表示，即即 %100maxHAAEjipAi、Aj分别为任意两次测量的结果值，为仪器的最大测量分别为任意两次测量的结果值，为仪器的最大测量范围范围 4、准确度、准确度 准确度用仪器的实际测量结果值同真值准确度用仪器的实际测量结果值同真值理想值间的最大偏差与仪器满量程之理想值间的最大偏差与仪器满量程之比来表示，即比来表示，即 %100maxHAEaEa为仪器的测量准确度，为仪器的测量准确度， Amax为实测值与真值间的最为实测值与真值间的最大偏差，大偏差，H为仪器的满量程为仪器的满量程 5、非线性度、非线性度 非线性度用实测值和与相应输入量成正非线性度用实测值和与相应输入量成正比关系

41、的理论值间最大偏差同满量程之比比关系的理论值间最大偏差同满量程之比表示，即表示，即 %100maxHAELLEL为仪器的线性度，为仪器的线性度， ALmax为全量程内的实测值与为全量程内的实测值与理论值之间的最大偏差，理论值之间的最大偏差，H为全量程为全量程仪器非线性度的示意图仪器非线性度的示意图 输入量输入量输出量输出量理想曲线理想曲线实测曲线实测曲线 Amax 6、漂移、漂移 漂移是指仪器的输出量随时间或外漂移是指仪器的输出量随时间或外部环境变化而变化的程度，主要包括部环境变化而变化的程度，主要包括零点漂移、温度漂移和灵敏度温漂等零点漂移、温度漂移和灵敏度温漂等指标。指标。零点漂移：用无输入信号和恒定环境零点漂移：用无输入信号和恒定环境条件下的仪器输出量在一定时间内的条件下的仪器输出量在一定时间内的最大变化与满量程之比来表示，即最大变化与满量程之比来表示，即 Dz为零点漂移，为零点漂移，Azmax 为指定时间内在输入量为零时输出量的最为指定时间内在输入量为零时输出量的最大变化，大变化，H为仪器的满量程为仪器的满量程 %100maxHADZz温度漂移：用无输入信号条件下仪器的输出量随温度漂移：用无输入信号条