医学仪器第四讲医用诊断仪器课件

医学医学仪器第四器第四讲医用医用诊断断仪器器医学仪器第四讲医用诊断仪器医学仪器第四讲医用诊断仪器医学仪器1医用诊断仪器心电诊断仪器脑电诊断仪器肌电图机其他生物电诊断仪器电声诊断仪器无创监护仪器呼吸功能及气体分析测定装置血流量、容量测定装置电子压力测定装置等医用诊断仪器心电诊断仪器24 心电诊断仪器o单导心电图机 o多导心电图机 o胎儿心电图机 o心电向量图机 o心电图综合测试仪 o晚电位测试仪 o无损伤心功能检测仪 o心率变异性检测仪o心电分析仪 o运动心电功量计 o心电多相分析仪 o心电遥测仪 o心电电话传递系统 o实时心律分析记录仪 o长程心电记录仪 o心电标测图仪 o心电工作站4 心电诊断仪器单导心电图机 运动心电功量计 3o 生物医学生物医学测量属于弱信号量属于弱信号测量范畴，具有量范畴，具有弱信号弱信号测量的共同特点，即要求量的共同特点，即要求测量系量系统的的灵敏度高、分辨力灵敏度高、分辨力强强、抑制噪声和抗干、抑制噪声和抗干扰能能力好。力好。这一特点在生物一特点在生物电、生物磁信号的、生物磁信号的测量中尤量中尤为突出。突出。部分生物电和生物磁信号幅度范围见下表部分生物电和生物磁信号幅度范围见下表生物医学测量的基本特点生物医学测量的基本特点 一一.生物医学测量基本属于弱信号测量生物医学测量基本属于弱信号测量 生物医学测量属于弱信号测量范畴，具有弱信号测量的共同特点4被测信号被测信号 幅度范围幅度范围 心电（皮肤电极）心电（皮肤电极）5050 V-5mV V-5mV 脑电（头皮电极）脑电（头皮电极）1010 V-300V-300 V V 肌电肌电 2020 V-10mV V-10mV 细胞电位细胞电位 100100 V-+200V-+200 V V 视网膜电位视网膜电位 0-1mV 0-1mV 眼电眼电 0.05mV-5mV 0.05mV-5mV 肾电位肾电位 1010 V-80mV V-80mV 心磁心磁 1010-10-10T T量级量级 脑磁脑磁 1010-12-12T T量级量级 眼磁眼磁 1010-11-11T T量级量级 肺磁肺磁 1010-8-8T T量级量级 表表:部分生物电和生物磁信号的幅度范围部分生物电和生物磁信号的幅度范围 被测信号 幅度范围 心电（皮肤电极）50V-5mV 脑电5o 生物体是一个极其复生物体是一个极其复杂的系的系统，如何从，如何从生物体中有效地提取被生物体中有效地提取被测信号，是生物医学信号，是生物医学测量的重要量的重要问题。在生物医学。在生物医学测量中，不量中，不仅要抑制要抑制仪器系器系统的噪声，更重要的是要充分的噪声，更重要的是要充分认识人体噪声的性人体噪声的性质和特点，采取有效和特点，采取有效办法法（如（如滤波、相关或自适波、相关或自适应处理，改理，改进信号耦信号耦合方法等），从人体噪声中提取有用信号。合方法等），从人体噪声中提取有用信号。二生物体内的噪声对测量有重要影响二生物体内的噪声对测量有重要影响 生物体是一个极其复杂的系统，如何从生物体中有效地提取6o三信息测量中容易引入外界环境的干扰三信息测量中容易引入外界环境的干扰（1 1）环境电场、磁场和电磁场的干扰）环境电场、磁场和电磁场的干扰 电场干扰：电场干扰：最常见的电场干扰是工频（最常见的电场干扰是工频（50Hz50Hz）电场的干扰。）电场的干扰。磁场干扰：磁场干扰：变压器、电动机和荧光灯的镇流器周围产生的交变压器、电动机和荧光灯的镇流器周围产生的交流磁场。流磁场。高频电磁场干扰：高频电磁场干扰：空中的电磁波空中的电磁波,通过测量系统与人体连接的导线通过测量系统与人体连接的导线引入。引入。三信息测量中容易引入外界环境的干扰（1）环境电场、磁场和7o三信息测量中容易引入外界环境的干扰三信息测量中容易引入外界环境的干扰（2 2）外界刺激对测量的干扰）外界刺激对测量的干扰外界刺激的干扰主要是通过生物体的感觉器官外界刺激的干扰主要是通过生物体的感觉器官引入体内，引入体内，引起生理状态的异常改变，造成测量结果的不引起生理状态的异常改变，造成测量结果的不稳定或产生伪差。稳定或产生伪差。三信息测量中容易引入外界环境的干扰（2）外界刺激对测量的干8o 各种生物体都是在内各种生物体都是在内环境与外境与外环境相适境相适应的条件下，的条件下，维持其新持其新陈代代谢和生命。和生命。为适适应各种外各种外环境的境的变化和差异，生物体内化和差异，生物体内各种系各种系统，包括一个，包括一个细胞、器官、功能系胞、器官、功能系统乃至整体，它乃至整体，它们的功能活的功能活动都在不停地都在不停地变化着，化着，调整着，以在内外整着，以在内外环境境间保持保持动态平衡。此外，平衡。此外，遗传因素也造成生物体各因素也造成生物体各种功能、状种功能、状态的个体差异。的个体差异。这些因素使被些因素使被测量的生物医学信息往往具有多量的生物医学信息往往具有多变性。性。四生物医学信息的多变性四生物医学信息的多变性 各种生物体都是在内环境与外环境相适应的条件下，维持其9o 为了了获取生物体内的信息予以取生物体内的信息予以测量，生量，生物医学物医学测量系量系统或或仪器一般需通器一般需通过传感器感器或或电极与生物体极与生物体联接，接，这些些传感器或感器或电极，极，有些置于体表（皮肤外），有些需插入或有些置于体表（皮肤外），有些需插入或植入机体内部，因此植入机体内部，因此产生了生了测量系量系统对生生物体的物体的电安全性、机械安全性和化学安全安全性、机械安全性和化学安全性等性等问题 五生物医学测量的安全要求五生物医学测量的安全要求 为了获取生物体内的信息予以测量，生物医学测量系统或仪10o 灵敏度灵敏度 灵敏度是指灵敏度是指仪器在器在稳态下下输出量出量变化化与与输入量入量变化之比，可表示化之比，可表示为:S S为灵敏度，为灵敏度，A A0 0和和 A Ai i分别为输出量变化和输入量变化分别为输出量变化和输入量变化 1.2.31.2.3生物医学测量仪器的主要技术指标生物医学测量仪器的主要技术指标 灵敏度S为灵敏度，A0和Ai分别为输出量变化和输11 频率特性频率特性 频率特性是指率特性是指仪器器输出量和相位与出量和相位与输入正弦信号入正弦信号频率的关系。使率的关系。使仪器的器的输出出幅度随幅度随频率的率的变化不超化不超过规定定值（如（如3dB3dB）的）的输入信号入信号频率范率范围称称为响响应频率，率，又称又称为通通频带。部分常。部分常见生理信号的生理信号的频率范率范围可参考表可参考表1-31-3。频率特性12生理信号生理信号 频率范围（频率范围（HZHZ）心电心电 0.01-250 0.01-250 脑电脑电 0-150 0-150 肌电肌电 0-10000 0-10000 眼电眼电/视网膜电视网膜电 0-50 0-50 胃电胃电 0.05-20 0.05-20 血流量血流量 0-30 0-30 动脉血压动脉血压 0-100 0-100 静脉血压静脉血压 0-50 0-50 脉搏波脉搏波 0.1-50 0.1-50 心音心音 2-2 000 2-2 000 呼吸率呼吸率 0.1-10 0.1-10 部分常见生理信号的频率范围部分常见生理信号的频率范围 生理信号 频率范围（HZ）心电 0.01-250 脑电 013 精密度精密度 精密度精密度简称精度，用相同条件下重复称精度，用相同条件下重复测量量间的最大偏差与的最大偏差与仪器器满量程之比表示，即量程之比表示，即 AiAi、AjAj分别为任意两次测量的结果值，为仪器的最大测量范围分别为任意两次测量的结果值，为仪器的最大测量范围 精密度Ai、Aj分别为任意两次测量的结果值，为仪器的最14 准确度准确度 准确度用准确度用仪器的器的实际测量量结果果值同真同真值（理（理想想值）间的最大偏差与的最大偏差与仪器器满量程之比来表示，量程之比来表示，即即 EaEa为仪器的测量准确度，为仪器的测量准确度，A maxA max为实测值与真值间的最大偏差，为实测值与真值间的最大偏差，H H为为仪器的满量程仪器的满量程 准确度 Ea为仪器的测量准确度，A max为实测值与15 非线性度非线性度 非非线性度用性度用实测值和与相和与相应输入量成正比关入量成正比关系的理系的理论值间最大偏差同最大偏差同满量程之比表示，即量程之比表示，即 E EL L为仪器的线性度，为仪器的线性度，A A L Lmaxmax为全量程内的实测值与理论值之间的为全量程内的实测值与理论值之间的最大偏差，最大偏差，H H为全量程为全量程 非线性度 EL为仪器的线性度，A Lmax为全量程内16仪器非线性度的示意图仪器非线性度的示意图 仪器非线性度的示意图 17 漂移漂移 漂移是指漂移是指仪器的器的输出量随出量随时间或外部或外部环境境变化而化而变化的程度，主要包括零点漂移、温度漂移化的程度，主要包括零点漂移、温度漂移和灵敏度温漂等指和灵敏度温漂等指标。零点漂移：用无零点漂移：用无输入信号和恒定入信号和恒定环境条件下的境条件下的仪器器输出量在一定出量在一定时间内的最大内的最大变化与化与满量程之比量程之比来表示，即来表示，即 DzDz为零点漂移，为零点漂移，Azmax Azmax 为指定时间内在输入量为零时输出量的最大为指定时间内在输入量为零时输出量的最大变化，变化，H H为仪器的满量程为仪器的满量程 漂移 Dz为零点漂移，Azmax 为指定时间内在输18温度漂移：用无温度漂移：用无输入信号条件下入信号条件下仪器的器的输出量随出量随环境温度的境温度的变化与化与仪器的器的满量之比来表示，即量之比来表示，即 DTDT为温度漂移，为温度漂移，ATAT为环境温度变化为环境温度变化 T T时引起的仪器输出量变化时引起的仪器输出量变化 温度漂移：用无输入信号条件下仪器的输出量随环境温度的变化与19 灵敏度温漂：用一定灵敏度温漂：用一定环境温度境温度变化范化范围内内仪器器灵敏度的最大相灵敏度的最大相对变化量来表示，即化量来表示，即 DsDs为灵敏度温漂，为灵敏度温漂，SmaxSmax为一定温度变化范围内仪器灵敏度的最大变为一定温度变化范围内仪器灵敏度的最大变化化 灵敏度温漂：用一定环境温度变化范围内仪器灵敏度的最大相对20 分辨力分辨力 分辨力是指分辨力是指仪器分辨出最小的信息器分辨出最小的信息变化的能化的能力。按被力。按被测信息的性信息的性质和和仪器用途的不同，器用途的不同，仪器器分辨力分分辨力分为幅度分辨率、幅度分辨率、频率分辨率、率分辨率、时间分辨分辨率和空率和空间分辨力等指分辨力等指标。幅度分辨率一般用。幅度分辨率一般用仪器器最小可分辨的最小可分辨的输出信号幅度或大小与出信号幅度或大小与仪器器满量程量程之比来表示，即之比来表示，即 R R为幅度分辨率，又称为分辨率，为幅度分辨率，又称为分辨率，AminAmin为仪器最小可分辨的输出信号为仪器最小可分辨的输出信号幅值或大小，幅值或大小，H H为仪器的满量程。为仪器的满量程。R R愈小，仪器的幅度分辨率愈高愈小，仪器的幅度分辨率愈高 分辨力 R为幅度分辨率，又称为分辨率，Amin为仪器最小21 输入阻抗和输出阻抗输入阻抗和输出阻抗 输入阻抗：指从一入阻抗：指从一测量系量系统或或线路路环节的的输入端入端测得的系得的系统自身的阻抗，即自身的阻抗，即 ZiZi为系统的输入阻抗，为系统的输入阻抗，ViVi和和IiIi分别为从系统输入端测得的输入电压和分别为从系统输入端测得的输入电压和输入电流输入电流 输入阻抗和输出阻抗Zi为系统的输入阻抗，Vi和Ii分别为22 输出阻抗：指从一出阻抗：指从一测量系量系统或或线路路环节的的输出端出端测得的系得的系统自身的阻抗，即自身的阻抗，即 ZoZo为系统的输出阻抗，为系统的输出阻抗，ZhZh为输出端接入的负载阻抗，为输出端接入的负载阻抗，VoVo和和VhVh分别为分别为系统输出端开路和接入负载阻抗系统输出端开路和接入负载阻抗ZhZh时的输出电压时的输出电压 输出阻抗：指从一测量系统或线路环节的输出端测得的23漏电流漏电流 生物医学生物医学仪器器对人体人体电击危危险的主要来源，的主要来源，有三种：有三种：接地漏接地漏电流：流：仪器接地器接地导线流入大地的流入大地的电流。流。机壳漏机壳漏电流：流：仪器外壳器外壳经外部外部导体流入大地，或体流入大地，或流向系流向系统其它部分的其它部分的电流。流。患者漏患者漏电流：流：经联接患者身体的接患者身体的导线或被或被测患者患者身体流入大地的身体流入大地的电流。流。漏电流 245 脑电诊断仪器o脑电图机 o脑电阻仪 o脑电波分析仪 o脑地形图仪 o脑电实时分析记录仪5 脑电诊断仪器脑电图机 256 肌电诊断仪器o肌电图机6 肌电诊断仪器肌电图机267 其他生物电诊断仪器o眼动图仪 o眼震电图仪 o视网膜电图仪 o诱发电位检测系统（含视、听、体）7 其他生物电诊断仪器眼动图仪 278 电声诊断仪器o听力计 o小儿测听计 o心音图仪 o舌音图仪 o胃电图仪 o胃肠电流图仪8 电声诊断仪器听力计 289 无创监护仪器o病人监护仪 o心电监护仪 o血氧饱和度监护仪 o无创血压监护仪 o脉搏监护仪 o体温监护仪 o呼吸监护仪 o呼吸末二氧化碳监护仪 o麻醉气体监护仪 o呼吸功能监护仪 o睡眠评价系统 o分娩监护仪 9 无创监护仪器病人监护仪 呼吸监护仪 2910 呼吸功能及气体分析测定装置o综合肺功能测定仪 o呼吸功能测试仪 o氧浓度测定仪 o肺通气功能测试仪 oCO2浓度测定仪 o肺内气体分布功能测试仪 o弥散功能测试仪 o氮气计 o微量气体分析器 o压力型容积描绘仪 o肺量仪10 呼吸功能及气体分析测定装置综合肺功能测定仪 弥散功能3011 医用刺激器o心脏工作站电刺激器o声、光、电、磁刺激器11 医用刺激器心脏工作站电刺激器3112 血流量、容量测定装置o脑血流图仪 o阻抗血流图仪 o电磁血流量计 o无创心输出量计 o心脏血管功能综合测试仪12 血流量、容量测定装置脑血流图仪 3213 电子压力测定装置o电子血压脉搏仪 o动态血压监护仪13 电子压力测定装置电子血压脉搏仪 33谢谢大家！谢谢大家！34