医学仪器概述

1、医学电子仪器技术与应用医学电子仪器技术与应用主讲：主讲： 杨宏丽杨宏丽电话：电话公室：行政楼办公室：行政楼504课程介绍 课程性质：专业核心课程，学分为4； 前导课程：数字电子技术、模拟电子技术、嵌入式单片机应用设计； 后续课程：医疗设备检测技术、超声诊断技术、人体机能代行装置；学习目的学习目的 操作：操作：能通过产品说明书和操作培训，掌能通过产品说明书和操作培训，掌握握心电图机、血压计血压计以及以及医用监护仪器等等常用医学电子仪器的操作。常用医学电子仪器的操作。 拆卸和组装：拆卸和组装：掌握医学电子仪器的结构、掌握医学电子仪器的结构、基本组成、生产工序及特殊要求。基

2、本组成、生产工序及特殊要求。 测试、维护与维修：测试、维护与维修：了解医学电子仪器的了解医学电子仪器的工作方式、工作原理和技术应用。工作方式、工作原理和技术应用。考核方法考核方法平时实训项目及阶段测试等占总成绩的平时实训项目及阶段测试等占总成绩的40%，重点考察学生的学习过程重点考察学生的学习过程。操作考核与课程设计占总成绩的操作考核与课程设计占总成绩的40%，每个人，每个人单独通过。内容为常用仪器的使用、拆装与维单独通过。内容为常用仪器的使用、拆装与维护，重点考核学生连接线路、检测、调试以及护，重点考核学生连接线路、检测、调试以及操作使用维修医用电子仪器的能力。操作使用维修医用电子仪器的能力

3、。学习态度，平时作业和课堂上回答问题的情况学习态度，平时作业和课堂上回答问题的情况占总成绩的占总成绩的20%。第一章第一章 医学仪器概述医学仪器概述 生物信息知识生物信息知识 医学仪器的基本构成、特性及分类医学仪器的基本构成、特性及分类 医学仪器的设计及发展展望医学仪器的设计及发展展望第一节第一节 生物信息知识生物信息知识 人体系统的特征人体系统的特征 生物电信号生物电信号典型生物医学参数典型生物医学参数生物医学参数的特点生物医学参数的特点生物医学信息的类型生物医学信息的类型医学参数测量的特殊性医学参数测量的特殊性 一一. 人体系统的特征人体系统的特征人体是一个复杂的自然系统，它由神经系统、人

4、体是一个复杂的自然系统，它由神经系统、运动系统、循环系统、呼吸系统等分系统组成，运动系统、循环系统、呼吸系统等分系统组成，分系统间既互相独立，又保持有机的联系，共分系统间既互相独立，又保持有机的联系，共同维持生命。同维持生命。为什么用心电为什么用心电图机可以测量图机可以测量到心电信号？到心电信号？QRSTP0心电信号电信号1. 细胞和组织的电学特性细胞和组织的电学特性生物电位是由生物电位是由“可兴奋细胞可兴奋细胞”的电化学活动的电化学活动产生的，这些细胞是神经、肌肉或腺组织的产生的，这些细胞是神经、肌肉或腺组织的组成成分，平时呈现出静息电位，给予适当组成成分，平时呈现出静息电位，给予适当刺激便

5、产生动作电位。刺激便产生动作电位。二二. 生物电信号生物电信号0V0Vt t-80mV-80mVL L2. 体表电位体表电位人体表面的任意一点相对于某参考点存在确人体表面的任意一点相对于某参考点存在确定的电位，如心电、脑电、肌电等，是心脏、定的电位，如心电、脑电、肌电等，是心脏、脑、肌肉等活动的综合效果。脑、肌肉等活动的综合效果。 （1） 体表心电图体表心电图 （2） 脑电脑电 （3） 肌电肌电 （1） 体表心电图：体表心电图：（2） 脑电：脑电： 大脑皮层的神经元具有自发生物电活动，因此大大脑皮层的神经元具有自发生物电活动，因此大脑皮层经常具有持续的节律性电位变化，称为脑皮层经常具有持续的节

6、律性电位变化，称为自发脑自发脑电活动。电活动。（2） 脑电：脑电： 除了自发脑电波外，用刺激的方式能够引起大脑除了自发脑电波外，用刺激的方式能够引起大脑皮层局部区域的电活动，这称为皮层局部区域的电活动，这称为脑的诱发电位脑的诱发电位EP。（3） 肌电：肌电： 肌肉的生物电活动形成的电位随时间的变化曲线肌肉的生物电活动形成的电位随时间的变化曲线称为肌电图。肌电活动是一种快速的电变化，他的振称为肌电图。肌电活动是一种快速的电变化，他的振幅在幅在20uV到几个毫伏，频率为到几个毫伏，频率为2Hz到到10kHz.3. 非电量非电量生理信号：生理信号： 除生物电信号外，作为有生理机能特征的信除生物电信号

7、外，作为有生理机能特征的信号外，还有机械信号、声学信号、生物化学信号号外，还有机械信号、声学信号、生物化学信号以及生物磁信号等。诸如血压、脉搏、血流、体以及生物磁信号等。诸如血压、脉搏、血流、体温及呼吸、脑磁、心磁等多种生理参数。温及呼吸、脑磁、心磁等多种生理参数。 典型生物医学参数典型生物医学参数典型参数幅度范围频率范围心电（ECG）0.015mV0.05100Hz脑电（EEG）2200uV0.1100Hz肌电（EMG）0.025mV52000Hz胃电（EGG）0.011mVDC1Hz心音（PCG）0.052000Hz眼电图（EOG）503500uV0 50Hz神经电位0.013mV0100

8、00Hz血流（主动脉）1300mL/sDC60Hz皮肤电反射（GSR）1k500k DC20Hz心阻抗15500DC60Hz体温3240DC0.1Hz 生物医学信号属于强噪声背景下的低频生物医学信号属于强噪声背景下的低频微弱微弱信号信号，是由复杂的生命体发出的不确定的自然信，是由复杂的生命体发出的不确定的自然信号。号。 医学仪器所要测量的生理参数的特点是被测医学仪器所要测量的生理参数的特点是被测生理量的生理量的幅值幅值和和频率范围频率范围都是都是比较低的比较低的。 生物电现象是生命活动的基本属性，几乎在生物电现象是生命活动的基本属性，几乎在机体的一切生命过程中都伴随生物电的产生。人机体的一切生

9、命过程中都伴随生物电的产生。人体的各种生物电的研究、记录已经成为了解人体体的各种生物电的研究、记录已经成为了解人体各器官的功能、临床诊断、治疗的可靠依据。各器官的功能、临床诊断、治疗的可靠依据。生物医学参数的特点生物医学参数的特点获得有效的生物医学参数，必须通过科学的测量手段来完成。本节小结p 生物医学参数的特点？生物医学参数的特点？ 医学仪器所要测量的生理参数的特点是被医学仪器所要测量的生理参数的特点是被 测生理量的幅值和频率范围都是比较低的。测生理量的幅值和频率范围都是比较低的。p 生物医学参数主要有哪两类信号？生物医学参数主要有哪两类信号？ 电类、非电类电类、非电类 医学仪器定义医学仪器

10、是以医学临床诊治和医学研究为目的医学仪器是以医学临床诊治和医学研究为目的的仪器。的仪器。通常是指那些单纯或者组合应用于人体的仪器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。医学仪器用于人体体表及，包括所需的软件。医学仪器用于人体体表及体内的作用不是用药理学、免疫学或者代谢的体内的作用不是用药理学、免疫学或者代谢的手段获得的。手段获得的。 医学电子仪器的基本构成第二节第二节 医学电子仪器的结构和工作方式医学电子仪器的结构和工作方式医学仪器主要由信息检测系统、信息处理系医学仪器主要由信息检测系统、信息处理系统、信息记录系统及辅助系统等部分构成。统、信息记录系统及辅助系统等部分构成。医

11、学仪器的基本构成医学仪器的基本构成医学仪器的基本构成生物信息检测系统：生物信息检测系统：医学仪器的特性与分类医学仪器的特性与分类1医学仪器的主要技术特性医学仪器的主要技术特性（衡量医学仪器性能的主要技术指标）（衡量医学仪器性能的主要技术指标） 1）准确度准确度（accuracy）：）： 仪器的测量值与理论值之间的接近程度。仪器的测量值与理论值之间的接近程度。 2）精密度精密度（precision）：）： 在相同条件下，用同一种方法多次测量所得数值在相同条件下，用同一种方法多次测量所得数值的接近程度。的接近程度。 精确度精确度 = 准确度准确度 + 精密度精密度100% 理理论论值值测测量量值值

12、准准确确度度= =理理论论值值 3）输入阻抗输入阻抗（input impedance）：）： 外加输入变量（如外加输入变量（如电压电压、力力、压强压强）与相应）与相应 应变量（应变量（电流电流、速度速度、流量流量）之比。）之比。 4）灵敏度灵敏度（sensitivity）：）： 仪器的输出变化量与引起它变化的输入变化仪器的输出变化量与引起它变化的输入变化量之比。量之比。 5）频率响应频率响应（frequency response）：）： 仪器保持仪器保持线性输出线性输出时允许其输入频率变化的时允许其输入频率变化的范围。范围。 6）信噪比信噪比（signal to noise ratio）：）：

13、 信号功率信号功率Ps与噪声功率与噪声功率PN之比。之比。 7）零点漂移零点漂移（zero drift）：）： 仪器的输入量在恒定不变时（或误输入量），仪器的输入量在恒定不变时（或误输入量），输出量偏离原来起始值而上下飘动、缓慢变化输出量偏离原来起始值而上下飘动、缓慢变化的现象。的现象。 8）共模抑制比共模抑制比（common mode rejection ratio）：）：仪器放大差模信号和抑制共模信号的能力。仪器放大差模信号和抑制共模信号的能力。 二二. 医学仪器的分类医学仪器的分类 医学仪器发展非常迅速，各种新的医学仪器不断医学仪器发展非常迅速，各种新的医学仪器不断出现。因此，医学仪器的

14、分类比较复杂，通常情况按出现。因此，医学仪器的分类比较复杂，通常情况按照仪器在医学、医疗中的照仪器在医学、医疗中的用途用途可分为两大类：可分为两大类： 诊断用仪器诊断用仪器 理疗用仪器理疗用仪器你知道哪些具体仪器？诊断用仪器诊断用仪器v生物电生物电诊断与监护诊断与监护仪器：仪器： 如心电图机、脑电图机、肌电图机等。如心电图机、脑电图机、肌电图机等。v生理功能生理功能诊断与监护诊断与监护仪器：仪器：如血压计、血流图仪、呼吸机及检测脉搏、如血压计、血流图仪、呼吸机及检测脉搏、听力、肺功能参数的仪器等。听力、肺功能参数的仪器等。v人体组织成分人体组织成分的电子的电子分析检验分析检验仪器：仪器：如血球

15、计数器、生化分析仪、血液气体分如血球计数器、生化分析仪、血液气体分析仪等。析仪等。v人体组织结构形态人体组织结构形态的的影像诊断影像诊断仪器：仪器：如超声仪器、如超声仪器、X线计算机层析摄影、核磁共线计算机层析摄影、核磁共振计算机断层摄影及电子内窥镜等。振计算机断层摄影及电子内窥镜等。理疗用仪器理疗用仪器v电疗机电疗机： 包括静电治疗机和低、中、高频治疗机等。包括静电治疗机和低、中、高频治疗机等。v光疗机光疗机： 包括红外线治疗机、紫外线治疗机、激光包括红外线治疗机、紫外线治疗机、激光治疗机等。治疗机等。v磁疗机磁疗机：包括旋磁治疗机、中频交变治疗机等。包括旋磁治疗机、中频交变治疗机等。v超声

16、波治疗机超声波治疗机：包括超声雾化吸入器、超声波治疗机等。包括超声雾化吸入器、超声波治疗机等。成像类仪器的种类：1）X射线成像装置（射线成像装置（XCT）2）磁共振成像装置（）磁共振成像装置（MRI）3）超声成像装置（）超声成像装置（US）4）正电子发射断层扫描成象系统（）正电子发射断层扫描成象系统（PET）5）功能磁共振成像（）功能磁共振成像（fMRI）1-331-34医医学学成成像像装装置置1-352. 医学电子仪器类特点：技术上采用微电子化、智能化、组合化和遥测化、产品上自动化、小型化和多功能化。种类：1）心脑电子仪器2）监护仪器1-36医学电子仪器1-37本节小结本节小结1. 1. 医

17、学仪器的基本结构：医学仪器的基本结构：本节小结本节小结2. 2. 医学传感器的作用：医学传感器的作用：3. 3. 医学仪器的信息处理系统的作用：医学仪器的信息处理系统的作用：生物医学仪器的发展与展望生物医学仪器的发展与展望一一. 21世纪生物医学仪器的发展世纪生物医学仪器的发展 由于各学科的新成果不断融入由于各学科的新成果不断融入 ，现代电，现代电子技术、计算机技术、信号与信息处理技术子技术、计算机技术、信号与信息处理技术已是现代生物医学工程技术与医疗仪器设备已是现代生物医学工程技术与医疗仪器设备的核心技术，特别是当代生命科学和信息科的核心技术，特别是当代生命科学和信息科学两大前沿学科的发展学

18、两大前沿学科的发展 ，为生物医学工程和，为生物医学工程和医疗器械的未来展现了更为广阔的前景。医疗器械的未来展现了更为广阔的前景。 当代生物医学工程技术中最具代表性的技当代生物医学工程技术中最具代表性的技术是：术是：数字医学影象技术数字医学影象技术；物理外科手术技物理外科手术技术术；电生理参数检测与监护技术电生理参数检测与监护技术；临床检验、临床检验、分析与分子生物学技术分析与分子生物学技术；医学网络与信息系医学网络与信息系统统。 21世纪生物医疗仪器的发展世纪生物医疗仪器的发展1 1、数字医学影像技术：、数字医学影像技术： 主要有主要有CTCT、MRIMRI、PETPET、DRDR、Ultro

19、-SUltro-S等等。 是根据人体组织对是根据人体组织对外源性外源性X线的不同吸收线的不同吸收程度，来判断人体组程度，来判断人体组织器官结构变化的成织器官结构变化的成像设备。像设备。（1）计算断层摄影）计算断层摄影 （ Computed Tomography ）诊断，简称）诊断，简称CT ：CT4层、层、8层、层、16层、层、32层、层、64层图像的螺旋层图像的螺旋CT机机 Philips(飞利浦）飞利浦）toshiba(东芝）东芝）岛津岛津siemens(西门子）西门子） 日立日立GE(美国通用）美国通用）（2 2）磁共振造影术磁共振造影术 (Magnetic Resonance (Mag

20、netic Resonance ImagingImaging），简称），简称MRIMRI： MRI 之一之一MRI 之二之二MRI 之三之三MRI 之四之四CT 与与 MRI u 根据磁体不同可以分为：根据磁体不同可以分为： 常导型、永磁型和超导型。常导型、永磁型和超导型。u 根据磁体的主磁场大小可以分为：根据磁体的主磁场大小可以分为： 低场（低场（1.0T) 目前临床应用的达到目前临床应用的达到3.0TGE 、飞利浦、西门子等、飞利浦、西门子等http:/ 3）正电子发射断层扫描成像）正电子发射断层扫描成像(Positron (Positron Emission Tomography)Emi

21、ssion Tomography)，简称，简称 PETPET21世纪生物医疗仪器的发展世纪生物医疗仪器的发展（4 4）USUS( (ultrasound)：代表当前水平的产品是全代表当前水平的产品是全数字化多功能彩超，融入了宽带、高密度探测、数字化多功能彩超，融入了宽带、高密度探测、全程动态聚焦、谐波成象、快速三维重构等新技全程动态聚焦、谐波成象、快速三维重构等新技术。由于其无创、实时，被广泛用于体检普查、术。由于其无创、实时，被广泛用于体检普查、临床诊断、定位以及手术导航等。临床诊断、定位以及手术导航等。全数字化多功能彩色多普勒超声诊断仪全数字化多功能彩色多普勒超声诊断仪21世纪生物医疗仪器

22、的发展世纪生物医疗仪器的发展（5 5） DR(Digital Radiography) 直接数字化直接数字化X射线射线摄影系统摄影系统 ： 是直接将是直接将X线光子通过电子暗盒转换为数字化图线光子通过电子暗盒转换为数字化图像，它利用硒作为像，它利用硒作为X线检测器，由电子暗盒、扫线检测器，由电子暗盒、扫描控制器、系统控制器、影像监示器等组成。描控制器、系统控制器、影像监示器等组成。 辐射剂量低（可下降辐射剂量低（可下降30%-70%30%-70%），分辨率高，可），分辨率高，可数字化传输、存储实现无胶片化。数字化传输、存储实现无胶片化。DR（X-RAY）DR（X-RAY）21世纪生物医疗仪器的

23、发展世纪生物医疗仪器的发展（6 6）医学影像的后处理技术医学影像的后处理技术： CT、MRI、DSA、SPECT、PET和超声等和超声等产生的数字化图像，经计算机技术对其进行再加产生的数字化图像，经计算机技术对其进行再加工并从定性到定量对图像进行分析的过程称为医工并从定性到定量对图像进行分析的过程称为医学图像后处理技术。学图像后处理技术。 如：图象滤噪、图象分割、三维重构等技术如：图象滤噪、图象分割、三维重构等技术 ； 图象配准和融合技术；图象配准和融合技术； 图象无损压缩技术；图象无损压缩技术； 虚拟人体可视化技术等等虚拟人体可视化技术等等 。21世纪生物医疗仪器的发展世纪生物医疗仪器的发展

24、2 2、高能物理治疗技术：高能物理治疗技术： （1 1）放疗与立体定向放射外科手术：）放疗与立体定向放射外科手术： 刀；刀；X X刀；粒子刀刀；粒子刀 （2 2）超声治疗技术：其代表性的进展表现在超声）超声治疗技术：其代表性的进展表现在超声外科手术刀（外科手术刀（202030kHz30kHz），超声体外碎石机），超声体外碎石机（1 12MHz2MHz）、无创性高强聚焦超声外科（）、无创性高强聚焦超声外科（0.5-0.5-4.5MHz4.5MHz）等方面。）等方面。（3 3）电磁波热疗技术电磁波热疗技术 ：主要是利用微波（主要是利用微波（24502450、915915、433MHz433MHz）

25、、高频（几）、高频（几MHzMHz到几十到几十MHzMHz）、射）、射频（频（100-1000KHz100-1000KHz）的生物热效应，在生物组织）的生物热效应，在生物组织产生高温达到治疗目的。产生高温达到治疗目的。（4 4）高能肿瘤热疗技术高能肿瘤热疗技术 放射治疗放射治疗21世纪生物医疗仪器的发展世纪生物医疗仪器的发展3 3、高度发展的电生理检测设备与监护技术高度发展的电生理检测设备与监护技术 ： （1 1）以微机为核心的数字化电生理检测设备，正以微机为核心的数字化电生理检测设备，正在逐步取代传统的模拟设备。数字化与检测、分在逐步取代传统的模拟设备。数字化与检测、分析相结合是现代化电生理

26、检测仪器发展的重要趋析相结合是现代化电生理检测仪器发展的重要趋势。势。 （2 2）监护仪是一种需求日益增长的、临床急需的监护仪是一种需求日益增长的、临床急需的设备。设备。目前，常用的监护仪有：多导生理监护仪目前，常用的监护仪有：多导生理监护仪（血压、血氧、心电、心率、阻抗呼吸、体温），（血压、血氧、心电、心率、阻抗呼吸、体温），2424小时动态监护仪（心电、脑电），手术监护设小时动态监护仪（心电、脑电），手术监护设备，母婴监护仪，胎儿监护仪，睡眠监护仪等。备，母婴监护仪，胎儿监护仪，睡眠监护仪等。 21世纪生物医疗仪器的发展世纪生物医疗仪器的发展4 4、整体优化的整体优化的TMS方案方案 ：

27、TMSTMS（Total Medical SolutionsTotal Medical Solutions）方案，是围绕一个）方案，是围绕一个医疗目标，将分散、独立工作的相关设备，优化组合构成医疗目标，将分散、独立工作的相关设备，优化组合构成一个仪器系统。目的在于把需要的诊断、治疗技术进行整一个仪器系统。目的在于把需要的诊断、治疗技术进行整合，构架成一个完整体系，以获得最佳医疗效果。合，构架成一个完整体系，以获得最佳医疗效果。例如心脏病学科例如心脏病学科TMSTMS方案包括方案包括1212导心电图机、运动负荷测导心电图机、运动负荷测试系统、动态心电诊断系统、试系统、动态心电诊断系统、CCUCC

28、U中央监护系统，由中央中央监护系统，由中央心电管理系统进行统一管理；以及由肺功能测定仪、动态心电管理系统进行统一管理；以及由肺功能测定仪、动态血压诊断系统、脉氧仪、除颤起搏监护仪等构成的日常检血压诊断系统、脉氧仪、除颤起搏监护仪等构成的日常检测、救护仪器系统。测、救护仪器系统。 21世纪生物医疗仪器的发展世纪生物医疗仪器的发展5 5、医学信息系统：医学信息系统：（1 1）PACS-DICOM-IHEPACS-DICOM-IHE：PACSPACS(Picture Archiving and Communication (Picture Archiving and Communication Sy

29、stem)System)数字图象归档与通信系统，是一个建立数字图象归档与通信系统，是一个建立在计算机、网络、信息等技术基础上的管理医学在计算机、网络、信息等技术基础上的管理医学图象的综合系统。图象的综合系统。 DICOM3.0DICOM3.0 ( Digital Imaging and ( Digital Imaging and Communication in Medicine,3.0) Communication in Medicine,3.0) 是为解决不是为解决不同厂商生产的医学影象设备能上网互连而推出的同厂商生产的医学影象设备能上网互连而推出的医学数字图象通信标准医学数字图象通信标准

30、 IHEIHE(Integrating the Healthcare Enterprise)(Integrating the Healthcare Enterprise)集成医疗机构，目的在于对医院各种医疗设备和集成医疗机构，目的在于对医院各种医疗设备和系统进行集成，实现信息资源整合和综合利用。系统进行集成，实现信息资源整合和综合利用。 21世纪生物医疗仪器的发展世纪生物医疗仪器的发展5 5、医学信息系统：医学信息系统：（2 2）远程医疗远程医疗 ： 远程医疗主要解决跨地区的医学信息资源最远程医疗主要解决跨地区的医学信息资源最佳整合与利用，以及边远地区的诊疗问题。能使佳整合与利用，以及边远地区

31、的诊疗问题。能使医生实时、在线的对异地病人进行会诊、监护、医生实时、在线的对异地病人进行会诊、监护、咨询、指导治疗，可在自己的计算机上直接对异咨询、指导治疗，可在自己的计算机上直接对异地病人资料进行采集、查阅、编辑，并可以通过地病人资料进行采集、查阅、编辑，并可以通过计算机，与二位以上的同行对同一记录资料进行计算机，与二位以上的同行对同一记录资料进行讨论研究，作出判断，提出医疗指导性建议。讨论研究，作出判断，提出医疗指导性建议。 21世纪生物医疗仪器的发展展望世纪生物医疗仪器的发展展望 21 21世纪生物医疗仪器世纪生物医疗仪器将继续在医学诊断、手将继续在医学诊断、手术、监护、康复等方面获得更

32、大发展，术、监护、康复等方面获得更大发展， 总趋势是：器械智能化、简易化；保健转向总趋势是：器械智能化、简易化；保健转向家庭；生物、物理、工程设计领域交叉融合；提家庭；生物、物理、工程设计领域交叉融合；提高临床诊断精确性。高临床诊断精确性。 计算机辅助诊断、智能器械、生物传感器、计算机辅助诊断、智能器械、生物传感器、机器人、网络等在内的计算机相关技术；分子医机器人、网络等在内的计算机相关技术；分子医学；家庭与自我保健；微创方法；器械学；家庭与自我保健；微创方法；器械/药物结合药物结合的产品；人工器官移植的产品；人工器官移植/辅助装置及组织工程组件辅助装置及组织工程组件等产品将进一步得到发展。等

33、产品将进一步得到发展。 21世纪生物医疗仪器的发展展望世纪生物医疗仪器的发展展望 1 1） 机器人外科与微系统技术机器人外科与微系统技术 ： 机器人外科机器人外科是指外科医生应用机器人去完成是指外科医生应用机器人去完成某些精确的外科任务，而非用机器人取代外科医某些精确的外科任务，而非用机器人取代外科医生。生。 微系统技术微系统技术：是微电子、计算机技术和精密：是微电子、计算机技术和精密机械相结合的高新技术。主要用于微创诊断和治机械相结合的高新技术。主要用于微创诊断和治疗。疗。 2 2）纳米材料与纳米医学：）纳米材料与纳米医学： 纳米医学是指制造和利用纳米结构与纳米级纳米医学是指制造和利用纳米结

34、构与纳米级装置，在分子水平上诊断、防病、治病的技术。装置，在分子水平上诊断、防病、治病的技术。 21世纪生物医疗仪器的发展展望世纪生物医疗仪器的发展展望 3 3）生物芯片生物芯片 ：分子电子器件分子电子器件：目前的进展是分子开关、分子储：目前的进展是分子开关、分子储存器、分子导线、分子神经元等分子器件。存器、分子导线、分子神经元等分子器件。微型多参数生物传感器微型多参数生物传感器：是在一微小基片的表面：是在一微小基片的表面固定大量的分子识别探针，实现对化合物、蛋白固定大量的分子识别探针，实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞或其他生物组织，准确、快速、质、核酸、细胞或其他生物组织，准确、快速、大信息

35、量的筛选或检测。大信息量的筛选或检测。基因芯片基因芯片：是一种最重要的分子芯片，实际它是：是一种最重要的分子芯片，实际它是DNADNA微阵列芯片，它集成了大量密集排列的基因探微阵列芯片，它集成了大量密集排列的基因探针，通过与被检测的核酸序列，互补匹配，进行针，通过与被检测的核酸序列，互补匹配，进行序列测量。序列测量。 21世纪生物医疗仪器的发展展望世纪生物医疗仪器的发展展望 4 4） 组织工程组件组织工程组件 ：应用生命科学和工程学原理应用生命科学和工程学原理 ，研制能够修复和改，研制能够修复和改善，损伤或缺失组织功能的人造组织或器官。善，损伤或缺失组织功能的人造组织或器官。 CT与核磁共振（

36、与核磁共振（MRI）是两种截然不同的检查方法。）是两种截然不同的检查方法。MRI是是Magnetic Resnane Iamge的简称，中文为磁共振成像。的简称，中文为磁共振成像。MRI是把人体放是把人体放置在一个强大的磁场中，通过射频脉冲激发人体内氢质子，发生核磁共振，然后接受质子发出的核磁共振信号，经过梯度场三个方置在一个强大的磁场中，通过射频脉冲激发人体内氢质子，发生核磁共振，然后接受质子发出的核磁共振信号，经过梯度场三个方向的定位，再经过计算机的运算，构成各方位的图像。向的定位，再经过计算机的运算，构成各方位的图像。CT由于由于X线球管和探测器是环绕人体某一部位旋转，所以只能做人体横断

37、面的扫描成像，而线球管和探测器是环绕人体某一部位旋转，所以只能做人体横断面的扫描成像，而MRI可做横断、矢状、冠状和任意切面可做横断、矢状、冠状和任意切面的成像。的成像。核磁共振核磁共振(MRl)与与CT都属于技术含量非常高的影像学检查手段，两者相比，核磁共振主要具有以下优点。都属于技术含量非常高的影像学检查手段，两者相比，核磁共振主要具有以下优点。核磁共振能敏感地检查出组织成分中水含量的变化，能显示功能和新陈代谢过程等生理生化信息的变化，它使机体组织从单纯的解核磁共振能敏感地检查出组织成分中水含量的变化，能显示功能和新陈代谢过程等生理生化信息的变化，它使机体组织从单纯的解剖显像发展为解剖学与

38、组织生化和物理学特性变化相结合的剖显像发展为解剖学与组织生化和物理学特性变化相结合的“化学性图像化学性图像”，为一些早期病变提供了诊断依据，常常比，为一些早期病变提供了诊断依据，常常比CT能更有效能更有效和更早地发现病变。它能非常清晰地显示脑和脊髓的灰质和白质，故在神经系统疾病的诊断方面优于和更早地发现病变。它能非常清晰地显示脑和脊髓的灰质和白质，故在神经系统疾病的诊断方面优于CT，对颅脑、脊柱和脊髓疾病，对颅脑、脊柱和脊髓疾病的显示优于的显示优于CT，这是，这是CT所无法比拟的；所无法比拟的； 核磁共振可根据需要直接显示人体任意角度的切面像，可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层

39、图像；而核磁共振可根据需要直接显示人体任意角度的切面像，可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像；而CT只能显只能显示与身体长轴相垂直的横断层像；示与身体长轴相垂直的横断层像； 核磁共振有高于核磁共振有高于CT数倍的软组织分辨能力，图像中对于软组织的对比度可以提高数倍的软组织分辨能力，图像中对于软组织的对比度可以提高13个等级度，大功率的核磁共振机器拍摄的照片个等级度，大功率的核磁共振机器拍摄的照片非常清晰，甚至可以看到组织内的细小血管；非常清晰，甚至可以看到组织内的细小血管； 核磁共振在仪器结构上不需要像核磁共振在仪器结构上不需要像CT那样有较大的机械口转动部件和一系列高精度的探测器，只要通过电子方法调节磁场梯度即可实那样有较大的机械口转动部件和一系列高精度的探测器，只要通过电子方法调节磁场梯度即可实现扫描；现扫描； 核磁共振不会像核磁共振不会像CT那样产生对人体有损伤的电离辐射，对机体没有不良影响，甚至孕妇接受核磁共振检查时对胎儿也无任何不良影那样产生对人体有损伤的电离辐射，对机体没有不良影