生物醫(yī)學傳感與檢測 1第一章 生物醫(yī)學信號測量的基本特點1課件

1、 第一章： 生物醫(yī)學信號測量的 基本特點1.1 生物醫(yī)學測量儀器的組成1.2 人體測量的特點1.3 人體系統(tǒng)的特征描述1.4 限制性測量條件1.5 電流的生理效應和損傷防護1.6 生物醫(yī)學測量及醫(yī)學電子儀器的分類電信學院生物醫(yī)學工程1.1 生物醫(yī)學測量儀器的一般組成電信學院生物醫(yī)學工程電信學院生物醫(yī)學工程 生物醫(yī)學測量儀器的一般組成電信學院生物醫(yī)學工程三大組成部分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。電信學院生物醫(yī)學工程1.2 人體測量的特點人體測量以醫(yī)學，生理學為基礎(chǔ)，在測量過程中應保持其正常的生命

2、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。電信學院生物醫(yī)學工程圖1.2 兩種模式的醫(yī)療儀器組成框圖電信學院生物醫(yī)學工程電信學院生物醫(yī)學工程電信學院生物醫(yī)學工程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)的測量范圍電信學院生物醫(yī)學工程電信學院生物醫(yī)學工程電信學院生物醫(yī)學工程神經(jīng)電位表

3、面電極 或針電極0.013mV010KHZ血壓動脈直接動脈間接靜脈1040025400050mmHg050HZ060HZ050HZ呼吸率胸部應變儀鼻熱敏電阻250次/min0.110HZ呼吸流速0600L/min040HZ心輸出量310L/min電信學院生物醫(yī)學工程心音壓電拾音器80dB52000HZ心率45180次/min0.753HZ體溫口腔腋窩直腸36.737.73637.436.937.9度3542度皮膚電阻人體電阻1500K1002000電信學院生物醫(yī)學工程1.4.2 強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

4、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雜的因素。電信學院生物醫(yī)學工程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，下面我們列舉三點基本考慮，用于認識人體測量中的安全性。電信學院生物醫(yī)學工程（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，應對能量的種類、施加部位、強度、作用時間以及諸如頻率、波形等參數(shù)做認真的研究，給出明確的安全規(guī)定。電信學院生物醫(yī)學工程（2）測量的精確度和可靠度的要

5、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)。電信學院生物醫(yī)學工程1.5 電流的生理效應和損傷防護1.5.1 電流的生理效應 電擊是由于電流對人體組織產(chǎn)生的生理效應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)、肌肉等細胞；化學效應。這些作用使組織液中的離子、大分子等粒子振動、運動和取向。電信學院生物醫(yī)學工程引起生理效應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

6、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及損傷與頻率有關(guān)電信學院生物醫(yī)學工程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（0.71.1mA），通常指加于體表引起的電流效應。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。 電信學院生物醫(yī)學工程100A微電擊心室顫動1mA宏電擊電流刺激感10mA宏電擊不隨意運動肌肉收縮100mA宏電擊心室顫動電信學院生物醫(yī)學工程 使用冠性病監(jiān)護儀或危重 病人監(jiān)護儀。 體腔內(nèi)使用的充液導管。 電子儀器出現(xiàn)絕緣故障時。微電擊常發(fā)生在以下三種情況電

7、信學院生物醫(yī)學工程1.5.3 人體的阻抗及自然保護機理人體的皮膚電阻，主要取決于上皮角質(zhì)層，干燥的皮膚電阻為100300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200500歐，軀干內(nèi)的電阻約為25100歐。兩肢體內(nèi)的電阻約為5001000歐。皮膚上皮角質(zhì)層導電性差，汗水導電。環(huán)境、生理條件都可影響皮膚電阻，使之喪失自然保護機理。電信學院生物醫(yī)學工程1.6 生物醫(yī)學測量及醫(yī)學電子儀器的 分類 (1) 生物醫(yī)學測量的分類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。電信學院生物醫(yī)學工程生物醫(yī)學測量的分類生物醫(yī)學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。 電信學院生物醫(yī)學工程(2) 醫(yī)學電子儀器的分類(1)診斷與監(jiān)護儀器。(2)波形發(fā)生器，控制電路或微處理器。(3)