什么是生物医学工程

什么是生物医学工程第一页，共二十九页，2022年，8月28日医疗仪器的历史回顾细胞的发现是借助于显微镜的发明（十九世纪）。

１８９５年荷兰生理学家W.Einthovon首次从体表记录到心电波形。W.Einthovon获得１９２４年诺贝尔奖。第二页，共二十九页，2022年，8月28日医疗仪器的历史回顾2１８９５年１１月８日德国物理学家伦琴发现了X线，１８９７年德累斯特一家医院安装了伦琴机。伦琴获１９０１年诺贝尔奖。１９７２年，英国EMILtd.将计算机和X线技术结合而发明了X-CT，发明人Cormark（解析法）和Hounsfield（迭加法）获得了七九年诺贝尔生理学和医学奖。第三页，共二十九页，2022年，8月28日医疗仪器的历史回顾32003年诺贝尔生理学和医学奖颁发给美国的PaulCLauterburand英国的PeterMansfield

以表彰他们为“磁共振成像”作出的原创性贡献.第四页，共二十九页，2022年，8月28日PaulCLauterbur1929出生于美国伊利诺斯州。1973年，他发现了在主磁场中引入梯度磁场用以创建二维图像的可能性，通过分析所发射的无线电波的特点，他能确定它的发射源。这使得可以形成用其他方法无法得到的结构的二维图像。SirPeterMansfield1933出生于英国诺丁汉郡。他进一步开发了梯度磁场的使用，提出了怎样从数学上分析所得到的信号，从而为开发有用的成像技术提供了可能。他还指出了怎样实现快速成像的方法（echo-planarscanning），从技术上为十年后在医学领域中的应用提供了基础。第五页，共二十九页，2022年，8月28日五、医疗仪器的基本结构和要求第六页，共二十九页，2022年，8月28日医疗仪器基本结构第七页，共二十九页，2022年，8月28日使用性能功能(包括先进性）可操作性正确性可靠性安全性第八页，共二十九页，2022年，8月28日使用环境医疗仪器显示CPU报警预处理传感器能量操作人员供电系统或其它支持系统周围环境：温湿度灰尘或气体操作空间干扰：电气：50Hz高频：电刀，电梯学历、责任感、受训、经验、手册、纪录（档案）、技术支持病人工程技术人员第九页，共二十九页，2022年，8月28日六、医疗仪器技术管理第十页，共二十九页，2022年，8月28日管理目标医疗仪器是特殊的精密仪器，各国都有专门机构进行监管；在医疗仪器使用过程中的监管责任是在于使用该仪器的医院，通过管理使医疗仪器能够有效地、安全的被使用，实现其医疗功用；同时医疗仪器也应该被合理的、高效的使用，使贵重的医疗资源得到充分利用。第十一页，共二十九页，2022年，8月28日医疗仪器的生命周期需求分析选购入院检验安装调试使用培训临床使用维护维修报废更新设备厂商医院设备部门第十二页，共二十九页，2022年，8月28日技术管理的内容设备采购入院检验档案管理计量管理风险管理维修保养第十三页，共二十九页，2022年，8月28日思考题与医疗仪器直接相关的两个生理学和医学诺贝尔奖是关于什么的？医疗仪器的基本结构的解释考察医疗仪器的使用性能有哪些方面？医疗仪器的使用环境受哪些因素影响？什么是医疗仪器的生命周期？与医疗仪器的设计和使用有什么关系？第十四页，共二十九页，2022年，8月28日第二章生物电测量技术

第十五页，共二十九页，2022年，8月28日2.1生物电信号第十六页，共二十九页，2022年，8月28日生物电信号名称幅值频率范围心电0.18mv0100Hz脑电550μv0.560Hz肌电20μv30mv103000Hz胃电50μv2mv0.00120Hz视网膜电50μv200μvDC20Hz第十七页，共二十九页，2022年，8月28日生物电信号的测量特点信号微弱：0.1μv~5mv；信号的频率低：直流~几百赫兹以下强噪声背景（信噪比小）：如50HZ干扰，其他生物电信号的干扰和测量设备本身的电子元器件噪声的干扰。50Hz噪声干扰：电磁场干扰或仪器电源电压的干扰。其它信号的干扰：如测量诱发脑电时自发脑电的干扰，测量胎儿心电时的母体心电的干扰等。电子元器件噪声干扰：热噪声和PC结噪声干扰。电极电位影响：电极之间的电位差可达300mv，不稳定，会形成基线漂移。（电极电位与电极材料有关，也与电极安放、电极面积、电流密度等有关系）第十八页，共二十九页，2022年，8月28日2.2生物电放大器第十九页，共二十九页，2022年，8月28日生物电放大器基本要求不影响所检测部位的生理功能；测得的信号不能有畸变；必须能将有用信号和干扰分离开来；必须对可能的电击伤害提供有效的防护；放大器本身应能经受得起除颤器、电刀等产生的大电流的冲击。第二十页，共二十九页，2022年，8月28日生物电放大器技术特点采用差分放大器高增益低噪声高输入阻抗合适的通频带电气隔离和保护第二十一页，共二十九页，2022年，8月28日采用差分放大器：只能测得两个电极之间的生物电的电位差值，差分放大器仅对差模信号作正常放大，对共模信号有抑制作用。由于生物电信号在两个电极上是不同的，是差模信号，工频干扰信号在两个电极上的幅度和相位基本上是相同的，是共模信号。差分放大器可以对差模信号放大而对共模信号抑制。第二十二页，共二十九页，2022年，8月28日高增益：生物电信号非常弱小：通常放大器的增益达500倍至1000000倍左右，针对不同的信号应选择不同的增益。第二十三页，共二十九页，2022年，8月28日低噪声：由于信号弱小，放大器本身的噪声幅度必须远低于信号幅度，尤其是放大器的前置级噪声，它会与信号一起经后级放大器放大，因此，前置放大器的元件必须采用低噪声的。第二十四页，共二十九页，2022年，8月28日高输入阻抗：生物电信号的信号源内阻很高，提高放大器的输入阻抗可以提高信号拾取的比例。高输入阻抗也能减少因各电极阻抗不一致造成的共模干扰。因此，提高输入阻抗也能提高信噪比。第二十五页，共二十九页，2022年，8月28日合适的通频带：通常是利用滤波器来完成。高通滤波器可以用来消除电极电位漂移；低通滤波器可以用来消除各种高频噪声，尤其是工频噪声及其谐波，也能用于限制信号的频宽以防采样时造成信号混叠。不同生物电信号的频率范围不同，放大器的频率响应范围也是不同的。第二十六页，共二十九页，2022年，8月28日电气隔离和保护：现代生物电放大器都采用隔离放大器，使得连接病人的放大器输入级（应用部分）与放大器后级完全电器隔离的。电器隔离的主要目的是防止病人受到电击，同时，该技术对抑制电源干扰的影响也有一定的作用。第二十七页，共二十九页，2022年，8月28日生物电放大器框图Vout隔离放大器10-1000倍前置放大器10-50倍高