醫(yī)學(xué)儀器第四講醫(yī)用診斷儀器(詳細(xì))

醫(yī)學(xué)儀器第四講醫(yī)用診斷儀器(詳細(xì))第一頁，共33頁。醫(yī)用診斷儀器心電診斷儀器腦電診斷儀器肌電圖機(jī)其他生物電診斷儀器電聲診斷儀器無創(chuàng)監(jiān)護(hù)儀器呼吸功能及氣體分析測定裝置血流量、容量測定裝置電子壓力測定裝置等第二頁，共33頁。4心電診斷儀器單導(dǎo)心電圖機(jī)多導(dǎo)心電圖機(jī)胎兒心電圖機(jī)心電向量圖機(jī)心電圖綜合測試儀晚電位測試儀無損傷心功能檢測儀心率變異性檢測儀心電分析儀運(yùn)動(dòng)心電功量計(jì)心電多相分析儀心電遙測儀心電電話傳遞系統(tǒng)實(shí)時(shí)心律分析記錄儀長程心電記錄儀心電標(biāo)測圖儀心電工作站第三頁，共33頁。生物醫(yī)學(xué)測量屬于弱信號測量范疇，具有弱信號測量的共同特點(diǎn)，即要求測量系統(tǒng)的靈敏度高、分辨力強(qiáng)、抑制噪聲和抗干擾能力好。這一特點(diǎn)在生物電、生物磁信號的測量中尤為突出。

部分生物電和生物磁信號幅度范圍見下表生物醫(yī)學(xué)測量的基本特點(diǎn)

一.生物醫(yī)學(xué)測量基本屬于弱信號測量第四頁，共33頁。被測信號幅度范圍心電（皮膚電極）50V-5mV腦電（頭皮電極）10V-300V肌電20V-10mV細(xì)胞電位

100V-+200V視網(wǎng)膜電位0-1mV眼電0.05mV-5mV腎電位10V-80mV心磁10-10T量級腦磁10-12T量級眼磁10-11T量級肺磁10-8T量級表:部分生物電和生物磁信號的幅度范圍

第五頁，共33頁。生物體是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，如何從生物體中有效地提取被測信號，是生物醫(yī)學(xué)測量的重要問題。在生物醫(yī)學(xué)測量中，不僅要抑制儀器系統(tǒng)的噪聲，更重要的是要充分認(rèn)識人體噪聲的性質(zhì)和特點(diǎn)，采取有效辦法（如濾波、相關(guān)或自適應(yīng)處理，改進(jìn)信號耦合方法等），從人體噪聲中提取有用信號。二．生物體內(nèi)的噪聲對測量有重要影響第六頁，共33頁。三．信息測量中容易引入外界環(huán)境的干擾

（1）環(huán)境電場、磁場和電磁場的干擾①電場干擾：最常見的電場干擾是工頻（50Hz）電場的干擾。②磁場干擾：變壓器、電動(dòng)機(jī)和熒光燈的鎮(zhèn)流器周圍產(chǎn)生的交流磁場。③高頻電磁場干擾：空中的電磁波,通過測量系統(tǒng)與人體連接的導(dǎo)線引入。第七頁，共33頁。三．信息測量中容易引入外界環(huán)境的干擾（2）外界刺激對測量的干擾外界刺激的干擾主要是通過生物體的感覺器官引入體內(nèi)，引起生理狀態(tài)的異常改變，造成測量結(jié)果的不穩(wěn)定或產(chǎn)生偽差。

第八頁，共33頁。各種生物體都是在內(nèi)環(huán)境與外環(huán)境相適應(yīng)的條件下，維持其新陳代謝和生命。為適應(yīng)各種外環(huán)境的變化和差異，生物體內(nèi)各種系統(tǒng)，包括一個(gè)細(xì)胞、器官、功能系統(tǒng)乃至整體，它們的功能活動(dòng)都在不停地變化著，調(diào)整著，以在內(nèi)外環(huán)境間保持動(dòng)態(tài)平衡。此外，遺傳因素也造成生物體各種功能、狀態(tài)的個(gè)體差異。這些因素使被測量的生物醫(yī)學(xué)信息往往具有多變性。四．生物醫(yī)學(xué)信息的多變性第九頁，共33頁。

為了獲取生物體內(nèi)的信息予以測量，生物醫(yī)學(xué)測量系統(tǒng)或儀器一般需通過傳感器或電極與生物體聯(lián)接，這些傳感器或電極，有些置于體表（皮膚外），有些需插入或植入機(jī)體內(nèi)部，因此產(chǎn)生了測量系統(tǒng)對生物體的電安全性、機(jī)械安全性和化學(xué)安全性等問題五．生物醫(yī)學(xué)測量的安全要求第十頁，共33頁。

靈敏度

靈敏度是指儀器在穩(wěn)態(tài)下輸出量變化與輸入量變化之比，可表示為:S為靈敏度，A0 和Ai分別為輸出量變化和輸入量變化

1.2.3生物醫(yī)學(xué)測量儀器的主要技術(shù)指標(biāo)第十一頁，共33頁。

頻率特性

頻率特性是指儀器輸出量和相位與輸入正弦信號頻率的關(guān)系。使儀器的輸出幅度隨頻率的變化不超過規(guī)定值（如3dB）的輸入信號頻率范圍稱為響應(yīng)頻率，又稱為通頻帶。部分常見生理信號的頻率范圍可參考表1-3。第十二頁，共33頁。生理信號頻率范圍（HZ）心電0.01-250腦電0-150肌電0-10000眼電/視網(wǎng)膜電0-50胃電0.05-20血流量0-30動(dòng)脈血壓0-100靜脈血壓0-50脈搏波0.1-50心音2-2000呼吸率0.1-10部分常見生理信號的頻率范圍

第十三頁，共33頁。

精密度精密度簡稱精度，用相同條件下重復(fù)測量間的最大偏差與儀器滿量程之比表示，即

Ai、Aj分別為任意兩次測量的結(jié)果值，Ｈ為儀器的最大測量范圍第十四頁，共33頁。

準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度用儀器的實(shí)際測量結(jié)果值同真值（理想值）間的最大偏差與儀器滿量程之比來表示，即

Ea為儀器的測量準(zhǔn)確度，Amax為實(shí)測值與真值間的最大偏差，H為儀器的滿量程第十五頁，共33頁。

非線性度

非線性度用實(shí)測值和與相應(yīng)輸入量成正比關(guān)系的理論值間最大偏差同滿量程之比表示，即

EL為儀器的線性度，

ALmax為全量程內(nèi)的實(shí)測值與理論值之間的最大偏差，H為全量程第十六頁，共33頁。儀器非線性度的示意圖第十七頁，共33頁。

漂移漂移是指儀器的輸出量隨時(shí)間或外部環(huán)境變化而變化的程度，主要包括零點(diǎn)漂移、溫度漂移和靈敏度溫漂等指標(biāo)。①零點(diǎn)漂移：用無輸入信號和恒定環(huán)境條件下的儀器輸出量在一定時(shí)間內(nèi)的最大變化與滿量程之比來表示，即

Dz為零點(diǎn)漂移，Azmax為指定時(shí)間內(nèi)在輸入量為零時(shí)輸出量的最大變化，H為儀器的滿量程

第十八頁，共33頁。②溫度漂移：用無輸入信號條件下儀器的輸出量隨環(huán)境溫度的變化與儀器的滿量之比來表示，即

DT為溫度漂移，AT為環(huán)境溫度變化T時(shí)引起的儀器輸出量變化

第十九頁，共33頁。③靈敏度溫漂：用一定環(huán)境溫度變化范圍內(nèi)儀器靈敏度的最大相對變化量來表示，即

Ds為靈敏度溫漂，Smax為一定溫度變化范圍內(nèi)儀器靈敏度的最大變化

第二十頁，共33頁。

分辨力

分辨力是指儀器分辨出最小的信息變化的能力。按被測信息的性質(zhì)和儀器用途的不同，儀器分辨力分為幅度分辨率、頻率分辨率、時(shí)間分辨率和空間分辨力等指標(biāo)。幅度分辨率一般用儀器最小可分辨的輸出信號幅度或大小與儀器滿量程之比來表示，即R為幅度分辨率，又稱為分辨率，Amin為儀器最小可分辨的輸出信號幅值或大小，H為儀器的滿量程。R愈小，儀器的幅度分辨率愈高第二十一頁，共33頁。輸入阻抗和輸出阻抗輸入阻抗：指從一測量系統(tǒng)或線路環(huán)節(jié)的輸入端測得的系統(tǒng)自身的阻抗，即

Zi為系統(tǒng)的輸入阻抗，Vi和Ii分別為從系統(tǒng)輸入端測得的輸入電壓和輸入電流

第二十二頁，共33頁。輸出阻抗：指從一測量系統(tǒng)或線路環(huán)節(jié)的輸出端測得的系統(tǒng)自身的阻抗，即

Zo為系統(tǒng)的輸出阻抗，Zh為輸出端接入的負(fù)載阻抗，Vo和Vh分別為系統(tǒng)輸出端開路和接入負(fù)載阻抗Zh時(shí)的輸出電壓

第二十三頁，共33頁。漏電流

生物醫(yī)學(xué)儀器對人體電擊危險(xiǎn)的主要來源，有三種：接地漏電流：儀器接地導(dǎo)線流入大地的電流。機(jī)殼漏電流：儀器外殼經(jīng)外部導(dǎo)體流入大地，或流向系統(tǒng)其它部分的電流?；颊呗╇娏鳎航?jīng)聯(lián)接患者身體的導(dǎo)線或被測患者身體流入大地的電流。第二十四頁，共33頁。5腦電診斷儀器腦電圖機(jī)腦電阻儀腦電波分析儀腦地形圖儀腦電實(shí)時(shí)分析記錄儀第二十五頁，共33頁。6肌電診斷儀器肌電圖機(jī)第二十六頁，共33頁。7其他生物電診斷儀器眼動(dòng)圖儀眼震電圖儀視網(wǎng)膜電圖儀誘發(fā)電位檢測系統(tǒng)（含視、聽、體）第二十七頁，共33頁。8電聲診斷儀器聽力計(jì)小兒測聽計(jì)心音圖儀舌音圖儀胃電圖儀胃腸電流圖儀第二十八頁，共33頁。9無創(chuàng)監(jiān)護(hù)儀器病人監(jiān)護(hù)儀心電監(jiān)護(hù)儀血氧飽和度監(jiān)護(hù)儀無創(chuàng)血壓監(jiān)護(hù)儀脈搏監(jiān)護(hù)儀體溫監(jiān)護(hù)儀呼吸監(jiān)護(hù)儀呼吸末二氧化碳監(jiān)護(hù)儀麻醉氣體監(jiān)護(hù)儀呼吸功能監(jiān)護(hù)儀睡眠評價(jià)系統(tǒng)分娩監(jiān)護(hù)儀第二十九頁，共33頁。10呼吸功能及氣體分析測定裝置綜合肺功能測定儀呼吸功能測試儀氧濃度測定儀肺通氣功能測試儀CO2濃度測定儀肺內(nèi)氣體分布功能測試儀