治疗用电子仪器ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第七章,治疗用电子仪器,人类对抗疾病的过程分为四个阶段，即：预防、诊断、治疗及健康。其中治疗除了药物治疗和手术治疗外，各种新的物理治疗方法及相应的仪器现正发挥着日益重要的作用。,物理治疗,(,简称理疗,),就是利用热、光,(,包括辐射,),、电、磁、声、机械等物理能量作用于人体，达到治疗疾病或缓解病痛的目的。,理疗在我国有着悠久的历史。中医中的针炙、按摩、拔火罐、热疗、磁疗等治疗方法至今仍在使用。现代理疗技术，是伴随着现代科学技术的发展而兴起的，不仅出现了利用静电、交直流电、微波、射频电磁波、激光、红外、紫外、超声波、高能粒子等效应的新型物理治疗手段和方法，而且给传统的理疗方法注入了现代科学技术的新内容。本章主要介绍利用电、微波、射频电磁波、超声波等物理能量的治疗用电子仪器。,第七章 治疗用电子仪器 人类对抗疾,1,治疗用电子仪器,电刺激治疗仪,心脏除颤器,高频电刀,微波热疗治癌仪,射频热疗仪,超声治疗仪,体外冲击波碎石机,体外反搏装置,电化学治癌仪,远红外理疗仪,治疗用电子仪器 电刺激治疗仪 超声治疗仪,2,7.1,电刺激治疗仪,电刺激治疗仪利用低频率、小电流及低电压的脉冲电流来治疗某些类型的疾病。,医学上把频率从0,1000,Hz,的脉冲电流称为,低频电流，常用的低频电流波形有三角波、方波(单向脉冲)、梯形波、正弦波、双向非对称脉冲和双向对称脉冲。,最常用的是双向对称或不对称脉冲,。双向脉冲方向正负变化，在电极处无电解作用。,低频脉冲电流具有兴奋神经肌肉组织、促进局部血液循环、镇痛和消炎等多种生理作用，,在临床理疗上用来治疗周围神经麻痹、肌肉萎缩、关节肿痛、肩周炎、偏瘫、肌肉劳损、软组织损伤、神经痛等疾病。,7.1 电刺激治疗仪 电刺激治疗仪利用低频,3,电刺激治疗仪的电路结构形式很多，,现代的电刺激治疗仪都采用微机控制，由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、幅度以及刺激的起始时间及持续时间等也都用微机控制。,既可以恒压输出又可恒流输出，恒压输出最大可达,160,V,，,恒流输出最大可达,100,mA,。,电刺激治疗仪的电路结构形式很多，现代的电刺激治疗,4,上图是一种电刺激治疗仪的电路原理框图，由单片机、,D/A,转换器、可编程定时器、刺激脉冲合成、功率放大器、脉冲变压器、刺激电流检测及数码显示、过载保护等部分组成。,上图是一种电刺激治疗仪的电路原理框,5,D/A,转换器用来控制刺激脉冲的幅度,，即微机向,D/A,转换器输出一个数字量，由,D/A,转换为与某数字量成正比的模拟电压，此模拟电压的大小就决定了刺激脉冲的幅度。,可编程定时器通过编程产生的脉冲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幅度的双向脉冲送功率放大器。,在刺激器的,输出级采用脉冲变压器，,一方面起升压作用，另一方面起人体安全隔离作用。在变压器输出端，接有,高频滤波器，,以防止上电和关电时对病人可能产生的电冲击。,D/A转换器用来控制刺激脉冲的幅度，即微,6,电流检测电路的用途是检测输出刺激电流的大小，以进行恒流输出反馈控制以及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输出回路中串联一个测流电阻，在这个电阻上可得到与刺激电流成正比的脉冲电压信号，此信号经光电耦合后送,A/D,转换器，由微机实时采集电流大小，再由微机根据刺激电流的大小实时调节,D/A,输出，从而调节刺激电流保持恒定，这也就是通过微机自动控制刺激电流的大小及恒定，而不是采用电流负反馈电路自动调节。另一方面，微机将电流大小送显示数码管实时显示。,电流检测电路的用途是检测输出刺激电流的大小,7,电流检测的另一个目的是过载保护，,当刺激电流超过一个设定的安全值时，过载保护电路会停止刺激脉冲合成电路的输出，从而保证了由于意外情况对病人造成的伤害。,电刺激治疗仪采用光电隔离和变压器隔离保护措施，以保证人身的电气安全。,电流检测的另一个目的是过载保护，当刺激电流,8,7.2,心脏除颤器,心脏除颤器是一种能将脉冲电流输入心脏，以消除心脏颤动，使之恢复窦性心律的近代医疗电子仪器。,心脏发生纤维性颤动,(,分心房纤维性颤动和心室纤维性颤动，简称房颤和室颤,),，特别是发生室颤时非常危险，不及时抢救就会死亡。而一种有效的抢救方法就是对心脏进行电除颤,(,defibrillation),。,心脏起搏与心脏除颤的区别是：后者除颤时将一次瞬时高能脉冲作用于心脏，一般持续时间是,410,ms,，,电能在,40400,焦耳（瓦秒）内。,7.2 心脏除颤器 心脏除颤器是一种能将脉,9,心脏除颤器的原理是利用,LC,电路进行高压直流充放电。,高压发生器能将,+,l5V,的低电压转变为,3.5,kV6kV,的直流高压。经过高压继电器,K,的常闭触头向高压电容器,C,充电。对病人除颤时，一个电极放在胸前胸骨部位，另一个放在胸前心尖部位，医生按下放电按钮，高压继电器,K,动作，使放电的一对触头闭合，电容,C,中的电荷迅速通过电感线圈,L,和两个电极在人的心脏区域作短时间的放电，给心脏一个大电流刺激。这样，往往可以纠正室颤，使心脏恢复正常跳动。,心脏除颤器的原理是利用LC电路进行高压直流充放,10,除颤器的电源用交流电或直流电,(,镍镉蓄电池,),。高压发生器将交流电整流滤波后所得的,+,l5V,直流电或蓄电池的,+,l5V,直流电通过,DC/DC(,直流,/,直流,),变换电路变成直流高电压，即将,+,l5V,直流电通过电子开关变为交变脉冲电压，再通过升压变压器升压，并经高压整流后变成直流高压，向高压电容器,C,充电。因为除颤器是非常重要的抢救用仪器，所以现代除颤器大多是便携式和交直流两用的，内有镍镉可充电电池，平常充电或一直处于充足电状态，以便随时急用。,除颤器的电源用交流电或直流电(镍镉,11,除颤器对人体放电是用能量,(,单位：焦耳,),来计量的。,医生根据病情决定用多少能量并可以调节。除颤器的能量有两种表示方法：一是电容器贮存能量，二是传递能量。传递能量是贮存能量经电路损耗后实际给人体的能量。贮存能量由下式决定：（焦耳），其中,C,是高压电容器的电容值，一般取,1630,F,，,U,是电容器的充电电压，最大值一般为,3.5,kV6.0 kV,。,W,一般最大为,400,焦耳。贮存能量用并联在高压电容器两端的能量计来测量。传递能量一般为贮存能量的,80%,，最大为,320,焦耳。,除颤器对人体放电是用能量(单位：焦耳)来计量的,12,电容器放电时的峰值电流很大，约几十安培，电流脉冲宽度一般在几个,ms,之内。在电容器,C,的放电回路中串联一个电感线圈,L,，,其作用是为了得到一个单次的大电流脉冲，而峰值电流又受到限制而不致过大。,电容器放电时的峰值电流很大，约几十安培，电流脉,13,现代除颤器上还有心电监护仪部分，心电测量电极与除颤电极共用，心室除颤后立刻可以看到心电波形，判断病人是否转复。,心电监,护的另一个用途是使除颤脉冲的释放与心电,R,波同步，以保证除颤的安全和疗效。,这是因为房颤的病人还有心电波形和节律，这时就不允许随便什么时刻除颤，因为如果除颤脉冲恰好打在心电,T,波上（易激期），会引起心室纤颤而有致命危险，所以除颤脉冲只允许落在,R,波下降沿。因此，除颤脉冲在心电监护电路检测到,R,波的下降沿时才立刻释放，这就称为,R,波同步除颤,。,现代除颤器上还有心电监护仪部分，心电测量电极与除,14,7.3,高频电刀,高频电刀,(,High-Frequency Electrotome),（,高频手术器）是一种新型的取代机械手术刀进行组织切割的电外科器械。它通过电极,(,电刀笔和敷肌板,),将高频电流送入人体，在电刀笔下的局部组织中形成高密度电流，从而使局部产生高热而达到,切割和凝结,两种电外科效果。使用高频电刀切口小，可以减少流血甚至做到不流血，目前已得到广泛应用。,7.3 高频电刀 高频电刀(High-Frequ,15,高频电刀自,1920,年应用于临床至今，已有,70,多年的历史了，经历了,火花塞放电,大功率电子管,大功率晶体管,大功率,MOS,管,四代的变更。随着计算机技术的普及应用和发展，目前，,高性能的单片机广泛应用在高频电刀的整机控制中，实施了对各种功能下功率波形、电压、电流的自动调节，各种安全指标的检测，以及程序化控制和故障的检测及指示。因而大大提高了设备本身的安全性和可靠性，简化了医生的操作过程。,国内,60,年代就出现了电子管式和火花放电式高频电刀，,90,年代出现了采用先进的,VMOS,场效应功率管的高频电刀。,高频电刀自1920年应用于临床至今，已有70多年,16,高频电刀由主机和电极,(,电刀笔、敷肌板,),两部分组成。,主机由振荡器、调制器、功率放大、单片机控制等电路组成。振荡器频率一般采用,500,KHz,正弦波，调制频率采用,25,KHz,方波，有,25%50%,的占空比。功率放大器采用,VMOS,场效应功率管，,电切,(,纯切,),时输出开路电压要求为,3000,V,，,最大输出功率,300,W,，,电凝时输出开路电压要求为,7000,V,，,最大输出功率,120,W,。,单片机控制输出功率的大小，并有按键选择及数码管显示输出功率的大小，而且还有安全保护功能。,高频电刀由主机和电极(电刀笔、敷肌板)两部分组,17,现代高频电刀在电刀笔头处通以氩气，以获得特殊的凝血效果，这类仪器叫氩气高频电刀。,高频电刀具有电切,(,纯切、混切,),、电灼、电凝,(,单极电凝、双极电凝,),等功能。根据不同的手术需要，设定不同的输出功率。适用于普通外科、心脏外科、泌尿外科、妇科等手术。,现代高频电刀在电刀笔头处通以氩气，以获得特,18,7.4,微波热疗治癌仪,手术、放疗、化疗及免疫治疗是常用的治疗恶性肿瘤的四种方法，但仍有约,1/3,的患者由于肿瘤得不到控制而死亡。,20,世纪,90,年代以来，又有了一种新的治疗方法热疗，可以将癌症治愈率提高，已迅速成为癌症治疗的第五种方法。,热疗有多种透热方法，有射频疗法、激光疗法、超声波疗法以及微波疗法等。目前在我国使用较多的是微波疗法。,7.4 微波热疗治癌仪 手术、放疗,19,加热治癌的机理为：微波等各种辐射波都具有穿透能力。癌细胞富含水分，微波等各种辐射波照射到癌组织后被吸收并转化成热能，,当癌肿区被加热到,41.543,时，即可抑制癌细胞核糖核酸,(,RNA),和脱氧核糖核酸,(,DNA),的合成，导致癌细胞死亡。,热疗时，正常组织也受到不同程度的加热，但因正常组织血液循环加速，使得组织内热量消散。而癌细胞本身的低氧张力使其,pH,值略低，而,pH,值低的细胞对热敏感，因此癌部温度升高，且体内血液循环相对较差，也使癌肿区局部温度升高。,加热治癌的机理为：微波等各种辐射波都具有穿透能力,20,微波热疗治癌仪的组成包括以下四部分：微波源、辐射器、测温及微机控制。,微波源是微波热疗仪的关键部件。使用频率一般为,915,MHz,和,2450,MHz,两种。,工作频率与透热深度成反比，即工作频率升高，加热深度变浅。,915,MHZ,的微波穿透深度可达,5,7,c,。,微波源的功率大小可根据肿瘤情况及加热方式,(,体内、体外,),的不同而合理选择，仪器功率范围一般为,10,40,W,。,微波源有普通微波源和固态微波源两种。普通微波源采用磁控管或金属陶瓷三、四极管微波器件；固态微波源采用微波固态器件。为了适应不同方式和加热的需要，一台仪器中往往采用多个微波源器件，即可分源使用，又可合成使用。,微波热疗治癌仪的组成包括以下四部分：微波源、辐射,21,辐射器的作用是将微波能集中在一定范围内，而且能有效地辐射到所需加热区，而对健康组织少升温或不升温。,根据加热方式的不同，有各种形状的辐射器。体外加热用的有圆形和方形；体内加热用的有杆形直肠辐射器、棒状颈辐射器、尿道辐射器、食道辐射器、鼻腔辐射器等；而组织间加热使用针状辐射器；