現(xiàn)代醫(yī)學電子儀器原理與設(shè)計課件第二版_第一章.ppt

1、現(xiàn)代醫(yī)學電子設(shè)備的原理和設(shè)計第二板塊主編呂學洙，葉鋼，課程要求，課程要求：課程要求：缺席渡邊杏，遲到早退渡邊杏。作業(yè)，課外(星期四下午科系)?？荚嚦煽儯浩綍r成績20%，實驗10%，考試70%。本課程含義：專業(yè)市場定位：醫(yī)療器械設(shè)計、使用和維護。學習醫(yī)療器械的結(jié)構(gòu)和原理。掌握醫(yī)療器械的設(shè)計、使用、維護方法。為就業(yè)和工作打下一定的基礎(chǔ)。第一章醫(yī)學儀器概述，醫(yī)學儀器：主要用于診斷和治療人體的疾病，其作用對象是復(fù)雜的人體，因此醫(yī)學儀器比其他儀器具有特殊性。在醫(yī)學機構(gòu)沒有出現(xiàn)太多之前，醫(yī)生主要通過經(jīng)驗通過手和五官獲得診斷信息。目前，醫(yī)學儀器可以為醫(yī)生觀察和診斷提供人體的各種信息。第一次生物信號知識介紹，

2、人體系統(tǒng)的特征人體由復(fù)雜的自然系統(tǒng)、運動、循環(huán)、呼吸、消化、排泄、神經(jīng)、內(nèi)分泌、生殖系統(tǒng)等八大系統(tǒng)組成。人體控制功能的特征負反饋機制：人體系統(tǒng)對外部干擾穩(wěn)定。反饋：將輸出信息作為輸入傳遞稱為反饋。負反饋：輸出反饋與輸入量的極性相反。負反饋角色：雙重支配：生物體不是由一個變量的正值和負值單獨控制的。多層：高級循環(huán)控制下一級循環(huán)。適應(yīng)性：根據(jù)外部刺激改變控制系統(tǒng)本身。非線性：生物信息的基本特性不穩(wěn)定性：心電圖，血壓等精神緊張，心電圖畸變，血壓上升。非線性：概率性：生物特征信息檢測和處理生物特征信號檢測：微弱和低頻信號檢測。生物信號處理：時域，頻域信號處理。2節(jié)醫(yī)療器械的結(jié)構(gòu)和工作原理、醫(yī)療器械的基

3、本配置、信號收集、信號預(yù)處理、信號處理、記錄顯示器、數(shù)據(jù)存儲、信號校準、資料傳輸、刺激激勵、反饋控制生物信號處理系統(tǒng)：信號預(yù)處理、信號處理；生物信號記錄顯示系統(tǒng)：直接記錄、存儲記錄、數(shù)字顯示輔助系統(tǒng)：控制和反饋、數(shù)據(jù)存儲和傳輸、標準信號生成和附加能量等；醫(yī)療設(shè)備工作方式直接和間接方法：直接工作方法：間接工作方法：實時和延遲方法：實時工作方法：延遲工作方法：間歇性和連續(xù)：模擬，頻率響應(yīng)：儀器保持線性輸出時允許輸入頻率變化的范圍。信噪比：信號功率與噪聲功率的比率。噪音：除已測試信號外的所有干擾。儀器內(nèi)部噪聲：輸入短路的噪聲電壓。零漂移：輸入量恒定(或沒有輸入信號)時，輸出量偏離原始起始值，上下浮動

4、，緩慢變化的現(xiàn)象。共模抑制比：微分模式增益；共同模式增益。醫(yī)療器械的特殊性生物信號檢測(醫(yī)療診斷機):生物系統(tǒng)與物理系統(tǒng)不同，在檢查過程中不能停止分解。因此，人體和生物信息的特殊性構(gòu)成了醫(yī)療器械的特殊性。噪音特性：生物信號通常是微弱的低頻信號，常見的交流檢測噪音和電磁感應(yīng)噪音的危險很大。一般來說，限制噪音比擴大信號更有意義。個人差異和系統(tǒng)性：個人差異相當大，醫(yī)療器械必須適應(yīng)人體差異。人體還需要用復(fù)雜的系統(tǒng)來測量特定的功能狀態(tài)時，考慮相關(guān)因素的影響。，生理功能的自然：檢測時，儀器(探針、傳感器)因接觸而測量的對象的生理功能需要防止變化。接觸接口的多樣性：傳感器(電極)和測試對象之間有適當接觸的接

5、口。操作和安全：醫(yī)療器械的檢查對象是人體。必須保證電氣安全、輻射安全、熱安全和機械安全，有時也不允許操作失誤造成的損害。操作員是醫(yī)生或醫(yī)療輔助人員，儀器操作要簡單、安全、適用、可靠。典型醫(yī)學參數(shù)(理解)P9表11醫(yī)療器械分類，第四節(jié)生理系統(tǒng)建模和儀器設(shè)計建立了實際系統(tǒng)模型，對模型進行了實驗，成為系統(tǒng)分析、研究的非常有效的手段。為了實現(xiàn)系統(tǒng)研究的目的，系統(tǒng)模型用于收集系統(tǒng)相關(guān)信息和說明系統(tǒng)相關(guān)實體。也就是說，模型是用于創(chuàng)建運動數(shù)據(jù)的指令集，可以用數(shù)學公式、圖片、表等表示。模型是對該實際對象和實際關(guān)系中有用和有趣特性的抽象，是對系統(tǒng)某些本質(zhì)的說明，并以多種形式提供了所研究系統(tǒng)的說明信息。生理系統(tǒng)建

6、模：是對整個系統(tǒng)的所有級別的行為、參數(shù)及其關(guān)系的數(shù)學模型制定工作，最終我想用數(shù)學形式表達。建模的目的：更好地理解生物系統(tǒng)的行為和規(guī)律，為生物控制打下基礎(chǔ)。意義：生物系統(tǒng)建模及模擬將生物系統(tǒng)簡化為數(shù)學模型，對牙齒模型進行計算分析，將實際的復(fù)雜、器官、昂貴、無法實現(xiàn)的實驗大大提高研究效率和定量性，研究人工發(fā)揮控制條件，影響生物系統(tǒng)運行過程。系統(tǒng)模型和建模關(guān)系在選擇模型結(jié)構(gòu)時必須滿足兩個茄子先決條件。一是具體化模型研究的目的。二是了解特定建模目標和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)屬性之間的關(guān)系。系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)具有以下特征：相似性：模型和正在研究的系統(tǒng)在特性上具有相似的特性和變形規(guī)律。簡單：在實用的前提下，模型越簡單越好。多

7、面性：可以為同一系統(tǒng)徐璐創(chuàng)建與不同層次相對應(yīng)的多個模型。模型的有效性通過適合性來測量，可以分為三個茄子模型有效級別。復(fù)制有效：模型的輸入輸出與從物理系統(tǒng)獲得的輸入輸出數(shù)據(jù)相匹配。預(yù)測有效：您可以預(yù)測實際系統(tǒng)未來的狀態(tài)和行為變化，并在獲取實際系統(tǒng)數(shù)據(jù)之前在模型中查看這些數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)效果：建模者可以了解實際系統(tǒng)內(nèi)部之間的工作關(guān)系，了解實際系統(tǒng)的內(nèi)部分解結(jié)構(gòu)，并將實際系統(tǒng)描述為多個子系統(tǒng)徐璐連接的整體。建立生理系統(tǒng)模型的基本方法建模：即在特定方面建立與真實系統(tǒng)相似的系統(tǒng)。實際系統(tǒng)稱為原型，類似的系統(tǒng)稱為原型。模型通常分為三個茄子類別：物理模型、數(shù)學模型和說明模型。物理系統(tǒng)，模型，物理空間解決方案，模型空間解決方案，圖1-3生理系統(tǒng)建模的基本方法，(3)，描述模型描述模型：抽象(沒有物理實體)，不能(至少目前很難)用數(shù)學方程表示，只能用語言(自然)表示(大衛(wèi)亞設(shè)，北美國電視電視劇，理論)構(gòu)建生理模型的一般方法和實例(1)，理論分析建模：分析、演繹、歸納在自然科學過程中證明的正確理論、原理和定理，構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)學模型。(b)，模擬分析建模：如果可以用相同形式的數(shù)學模型描述兩個不同的系統(tǒng)，則可以徐璐比喻這兩個系統(tǒng)。也就是說，類比分析是根據(jù)兩個茄子(或兩個茄子)系統(tǒng)的特定