治疗类仪器设计原理课件

1、治疗系统设备的设计原理、1、PPT学习交流、9.1概况、现代临床医学治疗疾病的方法主要有以下几种：药物治疗、手术治疗设备进行心理治疗、2、PPT学习交流，人对抗疾病的过程是预防、诊断、治疗和健康。 其中治疗除了药物治疗和手术治疗之外，各种新的物理治疗方法和相应的仪器还发挥着日益重要的作用。 物理治疗(简称理疗)的目的是利用热、光(包括辐射)、电、磁、声、机械等物理能量作用于人体，治疗疾病、缓解疾病。 理疗在我国有着悠久的历史。 中医中的针炙、按摩、拔火罐、温热治疗、磁疗等治疗方法至今仍在使用。 现代理疗技术随着现代科学技术的发展而兴起，不仅是利用了静电、交流直流、微波、无线电波、激光、红外、紫

2、外、超声波、高能粒子等效果的新的物理治疗手段和方法，而且在传统的理疗方法中注入了现代科学技术的新内容。 本章主要介绍利用电、微波、无线电波、超声波等物理能量的治疗用电子设备。 3、PPT学习交流，器械治疗包括手术治疗和非手术治疗。 手术治疗是指单独使用激光、高频电磁波、放射线、微波、超声波等或配合传统手术的治疗。 不是手术治疗，而是用电气治疗、磁治疗、热治疗、放射治疗等宏观无创方法治疗。 4、PPT学习交流，治疗类机器的设计原理基于各种物理因子对人体的生理和生物效果。 5、PPT学习交流、电磁辐射的特征：从现代物理学的角度来看，所有电磁辐射不仅具有波动性，还具有粒子性。 根据量子能量的大小，在

3、考虑实际问题的基础上分别考虑波动性和粒子性。 量子能充分大的电磁辐射与某物质发生作用的情况下，能排斥其原子和分子中的束缚电子。 6、PPT学交流，7、PPT学交流，电气治疗系统机器的设计原理，频率小于1kHz时电流对人体细胞的作用主要是刺激效果。 8、PPT学习交流，神经肌肉电刺激治疗系统机器应用tens (transcutaneouselectricnervestimulation )疗法原理，用恒流、恒压、一定频率的波形施加于人体肌组织，对人体肌组织产生抵抗性发热，神经肌的电兴奋和其他生化反应此类机器根据其电气原理分为多种类型，有直流离子导入治疗仪、低频电刺激治疗仪、中频电刺激治疗仪、温热

4、脉冲电流刺激治疗仪、差频率电治疗仪、电针灸治疗仪等。 9、PPT学习交流，适应人体各生理部位、人体个体差异和病症差异等特点，电刺激信号的频率、脉冲宽度、宽度设计在较宽的调节范围内。 为了避免人体组织对电刺激的生理适应性，电刺激信号的波形也做了多种设计，有脉冲波、尖峰波、三角波、锯齿波、正弦波等，选择了多种疗程。 10、PPT学习交流，低频电刺激频率范围为01kHz，中间频率范围为1k100kHz，是高于100kHz的频率范围。 目前，电刺激的频率向中高频发展，中高频减少了人体的容许阻力，增加了治疗电流量，减少了不舒服感，但中频电流的周期性给人带来了适应性，因此有人设计了随机中频电刺激治疗仪。

5、电针灸治疗仪是基于中医针灸原理结合电刺激的治疗仪，产生频率为数十到数百Hz的双向脉冲波，通过针电极刺激人体的穴位。 有人还开发了专用的电针灸治疗仪。 11、PPT学习交流，这种机器初期采用电子电路控制，功能比较单一。 目前一般采用单片机控制，功能多，不仅有多阶段参数的选择，也有刺激参数的显示。部分机器为治疗诊断两用型，不仅可以用电刺激治疗，还具有强度时间曲线检查和时间值测定等诊断功能。 12、PPT学习交流，电刺激方式：电刺激系统通常由三部分组成： 1、脉冲发生器，产生使神经去极化的脉冲序列； 2 .感应线向刺激位置输送脉冲3 .电极向安全且有效地能兴奋的组织传递刺激脉冲。 13、PPT学习交

6、流，根据电刺激部位，刺激类型可分为： 1、表面刺激2、经皮刺激3、埋入刺激，14、PPT学习交流，电刺激的生物效果：阳极中断刺激的电化学效应脑组织的刺激和效果周围神经的刺激和效果肌组织的刺激和效果电极腐蚀组织损伤PPT是学习交流植入式电子设备的基本要求： 1、植入式电子设备的封装要求2、感应和电极设计3、植入式刺激器的安全设计、16、PPT学习交流、治疗用电子设备、电刺激治疗器心脏除颤器高频电手术刀微波热治疗器， 超声波治疗仪体外冲击波碎石机体外反拍装置电化学治疗仪，17、PPT学习交流、电刺激治疗仪，电刺激治疗仪利用低频、小电流和低电压的脉冲电流治疗某种疾病。 医学上把频率为01000Hz的

7、脉冲电流称为低频电流，常用的低频电流波形为三角波、方波(单向脉冲)、梯形波、正弦波、双向非对称脉冲、双向对称脉冲。 最常见的是双向对称或非对称脉冲。 双向脉冲方向正负发生变化，电极没有电解作用。 低频脉冲电流具有兴奋神经肌组织、促进局部血液循环、镇痛和消炎等多种生理作用，用临床理疗治疗周围神经麻痹、肌肉萎缩、关节肿痛、肩酸、偏瘫、肌肉疲劳、软组织损伤、神经痛等病。 18、PPT学习交流，电刺激治疗仪的电路构成形式很多，现代电刺激治疗仪都采用微机控制，可编程波形发生器产生各种刺激波形，刺激脉冲的宽度、频率、宽度及刺激的开始时间和持续时间等也采用微机控制。 可进行恒定电压输出和恒定电流输出，恒定电

8、压输出最大可达160V，恒定电流输出最大可达100mA。 19、PPT学习交流，上图是电刺激治疗仪的电路原理框图，由单片机、D/A转换器、可编程计时器、刺激脉冲合成、功率放大器、脉冲变压器、刺激电流检测和数字显示、过载保护等部分组成。20、PPT学习交流，D/A转换器为了控制刺激脉冲的宽度，微机向D/A转换器输出数字量，从D/A转换为与某个数字量成比例的模拟电压，该模拟电压的大小决定刺激脉冲的宽度。 可编程计时器根据程序中产生的脉冲来决定刺激脉冲的频率和宽度。 刺激脉冲合成电路将上述信号合成为一定宽度的双向脉冲发送功率放大器。 刺激器的输出级采用脉冲变压器，在发挥升压作用的同时，还发挥人体的安

9、全隔离作用。 变压器的输出端与高频滤波器连接，防止电源接通时和电源接通时患者可能发生的电击。21、PPT学习交流，电流检测电路的用途检测输出刺激电流的大小，恒流输出反馈控制和微机实时显示刺激电流的实际大小。 其原理是，在脉冲变压器的输出电路上串联连接一个节流电阻，能够在该电阻上获得与刺激电流成比例的脉冲电压信号，该信号经由光电耦合发送到A/D转换器，微机实时收集电流的大小，微机按照刺激电流的大小，输出D/通过实时调节a输出，使刺激电流保持一定，也就是说微机自动控制刺激电流的大小和一定，而不是用电流负反馈电路自动调节。 另一方面，微机在显示数码软线管上实时显示电流的大小。、22、PPT学习交流，

10、电流检测的另一个目的是过载保护，当刺激电流超过设定的安全值时，过载保护电路停止刺激脉冲合成电路的输出，保证事故对患者的伤害。 电刺激治疗仪采用光电隔离和变压器隔离保护措施，保证人身的电安全。 23、PPT学习交流、起搏器，在正常状态下，由心脏窦房结引起的兴奋传入心房，从心房传入室，引起心脏搏动。 心脏疾病阻碍这种传导时(称为房室传导阻滞)，心率变慢，危及生命。 心脏起搏器是以一定形式的电脉冲刺激心脏，并以一定频率有效地收缩的植入电子装置。 心脏起搏技术是工程技术与心脏电生理结合形成的一门新科学。 因为治疗心律失常有很好的效果，所以受到人们的高度重视。 特别是随着微电子技术、微处理器技术和新能源

11、的应用，近年来起搏器技术迅速发展。24、PPT学习交流，自1932年研制出Hyman用针刺跳动于心脏的重量为7.2公斤的装置，命名为人工心脏起搏器以来，这一名称一直持续到现在。 1952年，Zoll创造了用脉冲电流通过胸壁刺激起搏的方法，挽救了32名房室传导阻滞患者的生命。 1958年，Furmam开始了心内膜电极起搏技术，同年，西门子公司设立了世界上第一个埋入式起搏器(固定频率型)，心脏起搏成功，人工心脏起搏技术进入成熟期，迅速发展。 25、PPT学习交流，70年代以来，出现了心房心室逐渐发达的起搏器，更符合血液动力学和人体生理的要求。 之后，出现了在移植到人体后，可以根据患者的需要根据程序

12、改变不同的工作参数的心脏起搏器。 随着临床医学和电子医学的发展，起搏工业在80年代后期飞跃发展。 现代心脏起搏器已经根据患者的活动状况可以自动调节心脏起搏器频率的患者的起搏阈值自动调节能量输出的心脏起搏器和可编程控制器双向实施遥测， 心脏起搏器不仅能作为心脏起搏器发挥作用，还能记录心脏的活动情况，供医生诊断疾病，根据情况调整心脏起搏器参数时参考。 26、PPT学习交流，随着起搏器功能的增加，起搏器治疗适应症也增加，除首先治疗房室阻滞和洞房结功能不良外，现在起搏器也为心肌病、心力衰竭、心房颤动、迷走神经综合征等疾病的治疗提供了多种选择。 心脏起搏器电池的寿命也大幅度改善，从最初的纽扣电池到锂碘电

13、池，再加上自动阈值获得功能的应用，心脏起搏器的寿命达到15年以上。 心脏起搏器的体积越小，现在世界上最小的心脏起搏器是圣犹他st.juedical公司制造，重量仅12.8g，体积5.9立方厘米，像一枚硬币。 我国从1976年开始研发心脏起搏器，至今为止可以将锂电池作为能源、钛钢全密封、厚膜电路的按需型心脏起搏器生产。 27、PPT学习交流、起搏器的类型有：固定频率型(早期产品)、p波同步型(早期产品)、室同步型、房室顺序型、全自动型，其中种也称为按需型。 全自动型可以根据心脏工作情况选择自动发送脉冲的方式进行交换，其性能已经接近人体心脏的生理要求，可以自动抵抗心律不齐，自动抑制心动过速的多馀冲

14、动，正常时自动关闭。 28、PPT学习交流，随着电子技术的迅速发展，人工心脏起搏领域的新技术不断出现，人工心脏起搏的适应证也在扩大。 双心房起搏适用于伴有房内阻滞发作快的房性心律失常患者，具有治疗和减少房性心律失常发作的效果。 双心室起搏应用于伴有充血性心力衰竭和室内阻滞的患者，通过将冠状静脉窦电极放置在血管分支部实现左心室起搏。目前，多部位心脏起搏方式才刚刚在国内开始，其长期疗效和预后及并发症等还需要观察和研究。 临床上必须严格掌握适应证。 能感知新情绪变化的闭环频率反应起搏器具有感知体力和情绪变化自动进行频率调节的功能，能满足生理频率反应起搏器。 29、PPT学习交流，对起搏器质量要求极高

15、，其工作要求极端可靠。 其中重要的技术问题之一是材料问题，其电极、导线及复盖材料不能与肌肉组织发生有害化学反应的第二个问题是电池的寿命问题，电池的寿命是起搏器的寿命，必须长寿。 目前使用锂电池，寿命可达到810年的三、体积尽可能小，可使用大规模集成电路缩小体积，目前其厚度可达到1016mm，重量仅可达到4060克的第四种是控制技术，一般为微30、PPT学习交流、心脏除颤器、心脏除颤器是一种将脉冲电流输入心脏，消除心脏颤动，恢复窦性心律的现代医疗电子设备。 心脏发生纤维性颤动(分为心房纤维性颤动和心室纤维性颤动，简称心房颤动)，特别是发生心室颤动时非常危险，如果不应急处理就会死亡。 有效的急救方

16、法之一是电除颤(defibrillation )心脏。 心脏起搏与心脏除颤的不同之处在于，后者除颤时，瞬间高能脉冲作用于心脏，一般持续时间为410ms，电能在40400焦耳(瓦特秒)以内。 31、PPT学习交流，心脏除颤器的原理是利用LC电路进行高压直流充放电。 高压发生器能把l5V的低电压转换为3.5kV6kV的直流高压。 经由高压继电器，k的常闭接点对高压电容器c充电。 患者除颤时，一个电极放在胸前胸骨部，另一个放在胸前心尖部，医生按下放电按钮，启动高压继电器k，关闭放电的一对触头，电容器c的电荷通过感应线圈l和两个电极在人的心脏进行短时间的放电，给心脏带来大的电流刺激。 这样，可以纠正心

17、室颤动，使心脏恢复正常跳动。 32、PPT学习交流，除颤器的电源为交流或直流(镍镉蓄电池)。 高压发生器用DC/DC (直流/直流)变换电路把通过交流整流滤波得到的l5V直流或蓄电池的l5V直流变成直流高电压，也就是说用电子开关把l5V直流变成交流脉冲电压，用升压变压器升压，进行高压整流后变成直流高电压，对高压电容器c充电。 因为除颤器是非常重要的急救用设备，现代除颤器多用于携带型和交流直流两用，内置有可充电镍镉的电池，平时充电，一直处于充分的电气状态，随时都可以紧急使用。 33、PPT学习交流，除颤器用能量(单位：焦耳)测量人体的放电。 医生可以根据病情决定使用多少能量，进行调节。 除颤器的

18、能量有两种表现方法。 一种是电容器积蓄能量，二种是传递能量。 传递能是储藏能在电路中损失后实际赋予人体的能. 储藏能量由下式决定：(焦耳)。 其中，c是高压电容器的电容值，一般为1630F，u是电容器的充电电压，最大值一般为3.5kV6.0 kV。 w一般最多400焦耳。 储藏能量是用并联连接在高压电容器两端的能量计测量的。 传递能一般为储藏能的80%，最大为320焦耳。 34、PPT学习交流，电容器放电时峰值电流大，约数十安培，电流脉冲宽度在几毫秒以内。 电容器c的放电电路上串联连接电感器l是为了得到一次大电流脉冲，峰值电流受到限制，不会过大。 35、PPT学习交流，现代除颤器有心电图监测部分，心电图测量电极和除颤电极共用，心室除颤后立即看到心电图波形，判断患者是否恢复。 心电监护、护理的另一用