生物醫(yī)學(xué)傳感與檢測第一章生物醫(yī)學(xué)信號測量的基本特點(diǎn)ppt課件

第一章 生物醫(yī)學(xué)信號測量的基本特點(diǎn) 1 1生物醫(yī)學(xué)測量儀器的組成1 2人體測量的特點(diǎn)1 3人體系統(tǒng)的特征描述1 4限制性測量條件1 5電流的生理效應(yīng)和損傷防護(hù)1 6生物醫(yī)學(xué)測量及醫(yī)學(xué)電子儀器的分類 1 1 1生物醫(yī)學(xué)測量儀器的一般組成 2 3 生物醫(yī)學(xué)測量儀器的一般組成 4 三大組成部分 1 傳感器 將生理信號轉(zhuǎn)換為電信號 2 放大器和測量電路 將微弱的電信號放大 轉(zhuǎn)換 調(diào)整 3 數(shù)據(jù)處理和記錄 存儲 顯示裝置 5 幾種主要生理參數(shù) 生理參數(shù) 生理量 可以是力 位移 速度 加速度 流體壓力 流量 溫度 聲 光 電 離子濃度等物理或化學(xué)量 1 溫度測量 體溫 2 電測量 生物電 心電 腦電 肌電等 3 氣體流量測量 呼吸 4 液體流量測量 心輸出量 血液流速 5 壓力測量 血壓 6 光學(xué)測量 血氧飽和度 7 力的測量 生物力學(xué) 6 1 2人體測量的特點(diǎn) 人體測量以醫(yī)學(xué) 生理學(xué)為基礎(chǔ) 在測量過程中應(yīng)保持其正常的生命活動 生理參數(shù)有心電 腦電 肌電等各種生物電信號的電量參數(shù) 還包括有體溫 血壓 呼吸 血流量 脈搏 心音等非電量參數(shù) 生物醫(yī)學(xué)測量與普通物理參數(shù)測量相比 雖然都可以歸結(jié)為電量和非電量的測量 但是被測量信號的特征和被測量的生命系統(tǒng) 與工程上物的測量具有本質(zhì)的不同 7 圖1 2兩種模式的醫(yī)療儀器組成框圖 8 1 3人體系統(tǒng)的特征描述 生命現(xiàn)象最基本的特征 包括新陳代謝和興奮性 這是生物體所共有的生命現(xiàn)象 新陳代謝 或稱為自我更新 是指生物體各部分以新合成的生物分子代替舊的過程 刺激 引起生物體出現(xiàn)反應(yīng)的各種環(huán)境變化稱為刺激 受到刺激后產(chǎn)生興奮的能力稱為興奮性 9 10 11 1 4限制性測量條件 測量目的不同 被測人體處于某種特定狀態(tài) 生理參數(shù)范圍不同 如心室晚電位 是高頻成分 請看下表 1 4 1常見生理參數(shù)的測量范圍 12 常見生理參數(shù)的測量范圍 13 14 15 16 17 18 1 4 2強(qiáng)噪聲背景 一種生理參數(shù)的測量將受到其他參數(shù)的影響 對于被測參數(shù)而言 這些便是噪聲 如心電測量受肌電的干擾 人體個體的差異很大 而且多數(shù)參數(shù)是隨著時間而變化的 所以在人體測量技術(shù)中要同時處理多方面復(fù)雜的因素 19 1 4 3安全性限制 人體測量的安全性是最終的測量限制性條件 下面我們列舉三點(diǎn)基本考慮 用于認(rèn)識人體測量中的安全性 20 1 測量中施加于人體的各種能量的限制 通過人體的電流 放射性射線 超聲波 高頻能量 加速粒子等 人體在測量中所承受的力 加速度和振動 以及聲 光 放射性射線的作用 是有一定限度的 各種能量對人體的作用不同 應(yīng)對能量的種類 施加部位 強(qiáng)度 作用時間以及諸如頻率 波形等參數(shù)做認(rèn)真的研究 給出明確的安全規(guī)定 21 2 測量的精確度和可靠度的要求 它直接關(guān)系到測量 治療的正確與否 包括是否容易發(fā)生誤操作等等 比如心電圖波形 心臟手術(shù) 22 1 心電圖是根據(jù)波形診斷疾病的 因此波形的失真是一個嚴(yán)重的問題 2 如果設(shè)備出現(xiàn)故障 如心臟手術(shù)中 人工心肺機(jī)停止工作 心臟起搏器沒有刺激脈沖輸出等 可造成致命的事故 3 目前用于體內(nèi)工作測量的設(shè)備逐漸增多 體內(nèi)測量屬于有創(chuàng)測量 比體外測量需更加細(xì)致地考慮其安全性 23 1 5電流的生理效應(yīng)和損傷防護(hù)1 5 1電流的生理效應(yīng) 電擊是由于電流對人體組織產(chǎn)生的生理效應(yīng)和某種程度的破壞作用所致 產(chǎn)生的條件是 體表任意兩點(diǎn)與電源相接觸 從而使人體構(gòu)成電源通路中的一部分 電流通過體內(nèi) 低頻電流對人體的三個作用 產(chǎn)生焦耳熱 刺激神經(jīng) 肌肉等細(xì)胞 化學(xué)效應(yīng) 這些作用使組織液中的離子 大分子等粒子振動 運(yùn)動和取向 24 引起生理效應(yīng)和損傷的直接因素是電流 電流通過人體的不同部位和器官其生理效應(yīng)和損傷程度不同 因而危險性不同 如同樣的電流通過手臂和胸腔 危險性不同 電流造成的損傷與通電時間成正比電流的生理效應(yīng)及損傷與頻率有關(guān) 25 電流刺激的閾值與頻率的關(guān)系 26 1 5 2宏電擊與微電擊 最主要考慮的方面 人和動物的生理要求不同 在整體情況下 由感知電流造成的電擊稱為宏電擊 0 7 1 1mA 通常指加于體表引起的電流效應(yīng) 由感覺閾以下的電流所造成的電擊 成為微電擊 通常指電流直接加到心臟產(chǎn)生的電流效應(yīng) 27 28 使用冠性病監(jiān)護(hù)儀或危重病人監(jiān)護(hù)儀 體腔內(nèi)使用的充液導(dǎo)管 電子儀器出現(xiàn)絕緣故障時 微電擊常發(fā)生在以下三種情況 29 1 5 3人體的阻抗及自然保護(hù)機(jī)理 人體的皮膚電阻 主要取決于上皮角質(zhì)層 干燥的皮膚電阻為100 300歐姆 cm2 潮濕的皮膚阻抗只有干燥皮膚的1 人體每一肢體的電阻約為200 500歐 軀干內(nèi)的電阻約為25 100歐 兩肢體內(nèi)的電阻約為500 1000歐 皮膚上皮角質(zhì)層導(dǎo)電性差 汗水導(dǎo)電 環(huán)境 生理條件都可影響皮膚電阻 使之喪失自然保護(hù)機(jī)理 30 1 6生物醫(yī)學(xué)測量及醫(yī)學(xué)電子儀器的分類 1 生物醫(yī)學(xué)測量的分類 1 生物電與非生物電測量 按生理參數(shù)的性質(zhì)分 2 有創(chuàng)測量 微創(chuàng)測量與無創(chuàng)測量 測量對生命體的創(chuàng)傷程度 如采用心導(dǎo)管術(shù)的心血管造影等 3 是否施加能量給人體 如超聲 CT施加能量給人體 4 直接測量和基于模型的測量 如無創(chuàng)傷心輸出量測量 31 生物醫(yī)學(xué)測量的分類 生物醫(yī)學(xué)測量的分類方法還有很多 以下給出其它一些按照不同途徑進(jìn)行分類的常用的測量方法 無線測量 有線測量 直接測量 間接測量 在體測量 離體測量 體表測量 體內(nèi)測量 單維測量 多維測量 接觸式測量 非接觸式測量 形態(tài)測量 功能測量 32 2 醫(yī)學(xué)電子儀器的分類 1 診斷與監(jiān)護(hù)儀器 2 波形發(fā)生器 控制電路或微處理器 3 實(shí)驗室生化儀器 這種儀器作為離體血液 尿液 骨髓樣品檢測裝置 往往與光譜分析發(fā)生關(guān)系 4 成像儀器 此類儀器把人體內(nèi)部或局部的信息以二維或三維可見圖象的形式呈現(xiàn)在醫(yī)生面前 主要采用電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù) 33 34