现代医学电子仪器原理与设计小结

总复习第三章信号处理第七章心脏治疗仪器与高频电刀第八章医用电子仪器的电气安全5/2/20231第三章信号处理基本要求差动放大电路分析方法差动放大应用电路前置级共模抑制能力的提高第一节生物电放大器前置原理2第三章信号处理1.基本要求(1)高输入阻抗

理论上，源阻抗和电极阻抗都是频率的函数，并且随频率的增加成下降趋势。(2)高共模抑制比放大器的共模抑制比的定义：共模抑制比(CMRR)是指差分放大器对同时加到两个输入端上的共模信号的抑制能力。3第三章信号处理(3)低噪声、低漂移措施：（a）差动输入形式（b）电路对称结构，严格挑选器件，抑制零点漂移（c）采用调制式直流放大器（d）设置“复零”电路，将基线在特殊情况下复零(4)设置保护电路

包括人体安全保护电路和放大器输入保护电路。4第三章信号处理2.差动放大电路分析方法外回路电阻的匹配条件为：5第三章信号处理理想闭环差模增益：此时，共模增益Ac1=0，所以放大器的共模增益上述理想状态能达到，影响因素有两个。6第三章信号处理1.由电阻失配所造成的CMRRR由外电路电阻失配限定的放大器的共模抑制比为：结论：电阻失配造成的CMRRR与电阻匹配误差δ和放大器的闭环差模增益Ad有关。并且电阻匹配误差越小，闭环差模增益越大，放大器的共模抑制能力越大。7第三章信号处理2.器件本身的共模抑制比CMRRD定义：CMRRD为放大器开环差动增益A'd与共模增益A'c之比，即

共模输出电压uoc折合到放大器输入端的共模误差电压，即8第三章信号处理结论：共模输入电压因为转化成差模电压而形成共模干扰电压。原因：放大器的运算放大器件本身的共模抑制比不为无穷大。放大电路的总的共模增益为整个放大电路的总共模抑制比为9第三章信号处理3.差动放大应用电路（一）同相并联结构的前置放大电路10第三章信号处理第一级电压增益结论：（1）第一级的输出回路里不产生共模电流，电路的共模抑制能力与外回路电阻是否匹配完全无关。（2）并联结构的电路能方便地实现增益的调节。（3）电路具有完全对称形式，有利于克服失调、漂移的影响。11第三章信号处理第一级输出端存在共模误差的输出电压：第一级电路的共模抑制比为CMRR1212第三章信号处理两级放大电路的差动增益为则两级放大电路的总共模抑制比为13第三章信号处理(二)同相串联结构的前置放大电路外电阻匹配为放大电路的差动闭环增益为14第三章信号处理1.分析电阻失配的影响由于，并且，得到15第三章信号处理2.器件本身共模抑制比的影响A1的输出端形成的共模电压为A2的输出（即放大电路的共模输出）为16第三章信号处理放大器的总共模抑制比为结论：同相串联结构的放大电路共模抑制能力的提高，取决于所用的器A1、A2本身的共模抑制比是否相等，并且受外回路电阻的匹配精度影响。17第三章信号处理集成仪器放大器的技术参数主要包括以下几种：1.输入阻抗2.共模抑制比（CMRR）3.偏置电流4.输入失调电压5.输入噪声18第三章信号处理4.前置级共模抑制能力的提高（一）屏蔽驱动（二）右腿驱动技术19第三章北信号处挡理第二节毒隔离宅级设计隔离：信号从浮认地部分传敬递到接地柱部分，两朽部分之间珍没有电路阿上的直接旋联系。实现电哗气隔离迹有两种召方案：咽电磁耦酬合；光薄电耦合。第三节涨生理猫放大器设滤波电岔路设计滤波电准路最常瞒采用由棉集成运舱算放大那器和R晒C网络研组成的抓有源滤蹦波器。便它的功贼能是允岩许指定躺频段的布信号通照过，而胳将其余膏频段的姨信号加以抑制青或使其攀急剧衰悄减。20第三章漏信号究处理常用的筹设计方在法有公式法、图表法和计算机辅助设计喝法。计算机踏辅助设柄计法：滤波软件悔设计法和称网络在线芹设计工具评。Micr恭ochi症pTe忽chno多logy睛Inc便：Filt撇erLa肿bNat眨ion歪al饭Sem尘ico遇ndu伟cto团rC墨orp停ora崖tio窜n：WEB纲ENC抚HA源cti绘ve虽Fil厦ter泰De称sig花ner21第七章霸心脏治疗占仪器与高艇频电刀第一节撇电刺硬激治疗涝类仪器确设计原米理频率小于1kHz时的电爽流对人搂体细胞评组织的残作用主错要是以谣刺激效嫩应为主臂。决定组织梅兴奋后能障否接受下呜一个刺激买而产生兴奋粗的关键是组织绝洽对不应职期的长熄短。大多数哺坦乳动物动资物神经肌默肉组织产筛生刺激兴取奋的最佳频率都是在100士Hz左映右。当刺激肠频率大委于1M诉Hz后削，几乎晶没有任片何刺激抢作用了应。这时覆人体承蒙受电流拔的能力酬随频率辉逐步增蝇大，其行产生的佩效应主侧要是热谅效应。22第七章约心脏隶治疗仪展器与高材频电刀电刺激威系统脉冲发硬生器——产芬生使神吓经去极溜化的脉冲序锻列；导联线——把脉吨冲传输到武刺激部位滴；电极——把源脉冲安恐全、有抹效地传舍输到可兴奋中组织。一、刺激播方式与效高应(一)电刺激患的类型23第七章扛心脏治疗贿仪器与高该频电刀按电刺激担部位分为候三类：⑴表面庸刺激；茄⑵经皮刺国激；⑶益植入式型刺激。表面刺嫌激特点：电刺激候系统三付部分都惹在体外油，电极齿放在皮肤上或要刺车激的肌钟肉的运动点扛附近，也可放稳在特定的信穴位上。应用：神经与徐肌肉的伴医疗康借复。局限性：不能可靠绕的刺激皮惭肤下面的档组织，也价不能刺激睬深层肌肉电。24第七章玻心脏治疗鸡仪器与高换频电刀经皮刺激特点：电极置选于体内闲，并靠辆近要刺兆激的部响位。导观联线穿始过皮肤诉连接外女部脉冲筐发生器盏。应用：短期或长截期的刺激积需要，但振不是永久央性的。植入式刺陈激特点：刺激器的猎三部分通所过外科手以术永久植月入人体，喇植入完成折后皮肤完测全缝合。徐植入部分爬和体外部脏分的联系龟是通过非缴接触进行想的。25(二)电刺激与展电兴奋的纪基本因素刺激波辨形——方波序列刺激序列工参数——频率、役幅度和跑脉宽刺激频率牺尽可能小歼以防止肌本肉疲劳并览节约刺激礼能量。决定刺激研频率的主横要因素是肌肉的融鹊合频率，即可以获得平碍滑肌响挪应的频浇率。(1末2Hz猪~50缝Hz)对于表面户电极，调织节肌肉力煎量的常规英方法是保持刺激院脉冲的义频率和较脉宽不珍变，改肺变刺激附脉冲的幅度。第七章壤心脏惕治疗仪双器与高颂频电刀26第七章荣心脏宿治疗仪南器与高璃频电刀1.强迷度阈若电刺待激的作槽用时间查一定，谋则刺激访强度必虽须达到某一牺最低值矛，才能杀引起组适织兴奋矿，此值客称为刺激强绝度的阈星值（简称堡强度阈肤）。2.时旱间阈若刺激强五度一定，穗能引起组铁织兴奋的滩最短刺激时间（脉弃冲宽度）种，即称为峰组织兴奋也的时间阈值。273.强暮度-时叛间曲线强度阈与洽时间阈之肤间存在一定的哥关系，席这种关糟系用强度-盏时间曲刻线来表搭示，如图7-辰4所示。(1)典常线上的每达一点代表季一个阈刺缘瑞激。(2)基练强度：刺激时佣间无论肯多长，篮必须有领一个最破低的强译度阈值航，即基推强度。利用时鲁：以基强度按作为刺激咬强度引起脸组织兴奋掠所需要的叛最短刺激勉时间。第七章筋心脏虎治疗仪腔器与高奥频电刀28第七章司心脏治疗钥仪器与高孔频电刀(3)时傻值：用基强嘉度的2杯倍作为聋刺激强基度，所步引堡起组竹织兴奋迈所需要鸣的最短虎刺激时舰间。结论：（1）为虑得到有效那刺激，通窗常采用电越流I=2屈IR，脉宽卖略大于逗时值的球信号，巾此时产椅生兴奋所需辈能量最小蚁。（2）不巡寿同组织的忧强度-时接间曲线形排状相同，但各自吧的基强峡度和时披值不相收同。29第七章劝心脏治疗缓仪器与高泡频电刀(三)电刺激引喷起组织兴深奋的原理静息状策态兴奋状源态30第七章术心脏治疗码仪器与高赴频电刀31第七章接心脏催治疗仪姨器与高表频电刀32第七章浇心脏汉治疗仪图器与高值频电刀(四)电刺激的血其他效应1.刺康激的电暂化学效虹应2.电剪极腐蚀3.组虏织损伤33第七章艇心脏治疗吨仪器与高蛙频电刀第二节水心脏起搏前器简介人工心规脏起搏删过程：脉冲电席流→心用脏（起板搏功能系障碍、奖房室传觉导障碍淡）→按国一定频钱率应激阶收缩。心脏起墨搏器功布能：产生电锯脉冲（练一定强均度、宽衡度）→穴导线、珍电极→坏心脏（浴心肌）溉。心脏起搏直系统结构捕：心脏起博尿器(低频滋脉冲发生靠器及其控镜制电路)哭、导线、遗刺激电极悟、电源。34一、人工册心脏起搏年器的作用1．用于纺治疗：病症：心律失常搭（高度或何完全性房嘉室传导阻滞澡、重度价病态窦陡房结综脱合症等匆）2．用于搂诊断：①心房晨调搏辅挺助诊断支→冠心片病。②心房肥超速起详搏法诊甩断→窦锹房结功路能不全桂。③预测睁完全性婆房室传球导阻滞进→是否顾将发生谈心脑综塑合症。第七章柳心脏治疗谜仪器与高胀频电刀35第七章廊心脏治疗兔仪器与高亦频电刀3．用于煌研究：心血管械生理和迹病理以达及药理摘和临床狡应用的厌实验研务究。36第七章沃心脏摇治疗仪粉器与高渡频电刀(一)搞心脏起缩慧搏器的淘分类1．按照坟起搏器与始病人的关我系分类(1)圈感条应式：原理：体外起搏亏脉冲载波卵发射→体栗内接受器(感应深线圈)牌→解调定(检波闸）→起榜搏脉冲强→电极葵→心脏弹。优点：体内无电馋源，无电搬池使用寿速命之忧。缺点：接受效果粉不佳，易时受高频磁贴场干扰。仅构成碌固定型预起搏。应用：已趋于谨淘汰。37第七章犁心脏劲治疗仪熔器与高买频电刀(2)紧经皮式及(体外携碰带式)：原理：体外（赏按需或丢固定）每起搏器展→电极是经皮肤纳、静脉乒→心脏围。优点：起搏频率粥、输出幅携度、脉冲盯宽度、感绑知灵敏度泼等均可调纺。缺点：导线经底过皮肤脖，易感爬染，携雨带不便卡，应用：仅用于临雹时抢救，撒不宜永久扣佩带。38第七章惰心脏摇治疗仪汁器与高卫频电刀原理：埋植于皮散下(胸部愤或腹部)挪，电极→南静脉→心师内膜或心跳肌表面。适合：永久起莫搏。目本前使用要大多属住此类。缺点：电源使连用寿命桶短等。（3）望埋藏式招：2．按痰照与心猜脏活动倦的P波身和R波刃的关系僵分类兴奋性即心肌受无到刺激后蝴引起反应膜的性能，筐又称应激性。39第七章欧心脏治疗勉仪器与高逗频电刀(1)非辆同步型(栗固定型)旺——起搏紧脉冲与P烦波、R波无关。(2)辜同步型切起搏器霜——分谁为P波喂同步、湿R波同腊步。按照起级搏器与旱患者心遮脏活动画发出的芝P波与梳R波的关忽系分类静有两种顺：3.按膜起搏电等极分类(1)订单极型：阴极→起桂搏导管(餐或导线)纹→静脉或度开胸→右心穿室(或线右心房胳)，阳标极(无蚀关电极闹)→腹怎部皮下联(体外拌起搏器谦)或置罢于胸部新(埋藏诊式起搏禽器，外备壳即阳职极)。40第七章都心脏治疗酿仪器与高急频电刀(2)双锅极型：阴极、阳姥极均与心近脏接触(律固定在心深肌上)疼；或阴库极→心惊内膜，苦阳极→去心腔内蹄。（二）婶各类起阳搏器简步介1.塔固定型购起搏器2．R波逼同步型起喝搏器（1）R妖波抑制型嫌(又称为拜按需型)（2）R请波触发型粱(又称为诱备用型)…………镰……….41第七章留心脏尾治疗仪谢器与高坡频电刀四、心脏衣起搏器的痰几个参数1．起搏组频率即起搏器防发放脉冲岸的频率。一般认阳为，能云维持心奸输出量味最大时揪的心率筑为最适宜的某心率，大惨部分患者介60～9图0次／m躁in较为合适2．起搏卵脉冲幅度拾和宽度幅度——逗电压幅度袜；宽度—启—脉冲持切续时间。幅度×宽领度∝能量甚——心搏积所需能量丙（微焦级）—舰5V×驱(0.仔5～1掉)ms42第七章罩心脏治疗奇仪器与高木频电刀3．感知记灵敏度感知灵耳敏度是评指起搏器段被抑制圣或被触我发所需最小海的R波汤或P波卷的幅值。R波同鸦步型=眯1.5秃～2.胡5mV芽。（R需波=5柿～15段mV，梳路径损鄙失剩下排2～3亭mV）P波同扔步型=搏0.8槐～1m烈V。划（P波塞=3～剖5mV锦，路径蠢损失后袄更小）合理选探取：过谁低—不茫感知、拼感知不丢全；过高—误蜂感知、干熊扰敏感。43第七章炒心脏常治疗仪折器与高智频电刀4．反营拗期反拗期（刊niù）杆：同步型覆起搏器对筒外信号不完敏感时间（扬=不应期筐）。R波型：臂反拗期=堵300±悄50ms芦。防止T烤波或起搏茅脉冲后电韵位的误触当发。P波型各：反拗乔期=3漆00～房诚500派ms。应防止窦贼性过速熊、外界蓄干扰的降误触发化。44第七章肯心脏危治疗仪助器与高殃频电刀第三节枣固定鱼型和R剃波抑制坐型心脏眨起搏器多谐振丙荡器单稳态射频输出45第七章词心脏治疗储仪器与高誉频电刀图7-1项0R波抑制在型心脏落起搏器冰的结构练方框图R波抑制词型心脏掌起搏器愤的一般干结构框乐图如图7-1谈0所示。鲜主体部胁分包括感知放筒大器、按需功能宰控制器、脉冲发生野器三大部猾分。46第七章甲心脏治疗劳仪器与高膨频电刀第四节笑心脏起搏桑器的能源候和电极一、心灰脏起搏怪器的能宿源二、心季脏起搏桑器的电源极（一）导耐线（又称榨为起搏导自管）和电煌极的作用（二）电是极类型1．依矛其安置崖及用途葵的不同捆分类①

心内夹膜电极②

心针外膜电址极③心肌电凤极2．按心斩内膜使用胶的电极分鱼类①

单极的心内膜电临极②双极挽心内膜电抬极③特殊俊电极47第七章用心脏治疗对仪器与高惯频电刀第五节歉心脏敬除颤器心脏除件颤器又怪名电复律机，它是一大种应用电击来抢救遵和治疗心律失常的一种医仿疗电子设牺备。一、心踩脏除颤俗器的作怨用临床上扬通常用药物和电击除颤两种方法脖来治疗心盗律失常。(一)颤动机舅制含义：源于心肌锅的无序电首兴奋，导致心豪脏正常跳动扭中协调窃的机械斯收缩特洗性丧失月。这些墨节律不齐普怒遍认为是右心脏内存钞在兴奋折毯返通路所致。48第七章赔心脏房诚治疗仪赖器与高砌频电刀(二)坑除颤机歪制措施:是用强电战击来使绝调大多数心凶肌细胞同控时去极化，压制快陷速兴奋探波的产浸生。这样细妥胞可以重新极化把，回到各糟自的相位歉。强度—排持续时捕间关系裕用图7尸-12尝的曲线谢来说明催。注意：(1)尿持续时页间短的截大电流啦会损伤特心肌。(2)抵过强和咬过长的讽电击可成能导致比迅速重寇新颤动吓，使得恢复昨心脏功能集失败。电击强度幸的依赖因剩素：(1)涛病人的偷自身特载点；(耻2)电独极采用欧的技术折；(3省)是否丑正在进互行特别迹的节律食失调治僵疗。49第七章床心脏治疗绞仪器与高记频电刀电流(A)负荷(C)能量(J)电击强度电击时间

图7.12(b)典型的电流、能量、电荷对时间的关系电流(A)时间图7.12(a)电流强度—时间曲线。50第七章弱心脏歪治疗仪渐器与高怕频电刀二、心脏浆除颤器的餐一般设计兔原理(三)电台极体外除颤虚电极是金属的，港表面积在70～1馅00cm2之间。必须用烛一种导种电材料阻和皮肤预耦合以脾便达到电极-皮怎肤间的低熄阻抗。分类手持式粘贴式体内（见豪图7-1摇8a）体外（见样图7-1挂8b）51第七章积心脏治疗伏仪器与高液频电刀(四)同商步(五)炮自动体权外除颤(六)困除颤器压的安全巷问题三、心脏治除颤器的拿类型四、心排脏除颤良器的主减要性能切指标52第七章倦心脏斜治疗仪吐器与高轮频电刀第六节浮典型吉心脏除足颤器53第七章责心脏弃治疗仪舟器与高童频电刀54第七章佩心脏治疗邮仪器与高捉频电刀第七节啄高频电刀一、高畏频电刀块的功能高频电流刀具有仪电切（糟纯切、直混切）尤、电灼既、电凝（视单极电爬凝、双冰极电凝芒）等功列能。(1)切割：(2)便凝血：如果还禽没有破困坏细胞光结构就淹产生蒸粪发效果给，则会购引起分右离组织捏干燥或醉者凝固魂的临床刷效果