《现代医学仪器概论》PPT课件
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医学仪器原理课件
医学仪器的未来趋势
技术创新
未来医学仪器将继续借助科技的力量进行技术创新，如人工智能、云计算、物联网等技术 的应用将进一步提高医学仪器的智能化程度和诊断效率。
个性化治疗
随着精准医疗的发展，医学仪器将更加注重个性化治疗，通过对病人的基因、生理等数据 的分析，为病人提供更加精准的治疗方案。
远程医疗
随着全球老龄化问题的加剧，远程医疗将越来越受到重视，医学仪器将更加注重远程诊疗 和康复治疗的需求和应用。
性等特点，以满足临床需求和患者体验。
02
硬件设计原则
医学仪器硬件设计需考虑输入和输出接口、电源、电磁兼容性、安全
性和可靠性等方面的要求，以确保仪器能够长时间稳定运行。
03
软件设计原则
医学仪器软件设计应具备实时性、准确性、易用性和可扩展性等特点
，能够满足临床诊断和治疗的需求。
医学图像处理技术及应用
CT图像处理技术
由于市场监管不严格，存在一些质量不佳的 医学仪器，需要加强市场监管和质量控制， 确保医学仪器的质量和安全。
THANKS
一名重症患者在进行大手术过程中 ，医生使用呼吸机和麻醉机对患者 进行呼吸支持和镇静处理，成功地 保障了手术的顺利进行。
06
展望未来：医学仪器的发展趋势与挑战
医学仪器的发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习的发展，医学仪器将越 来越智能化，能够自动识别、分析和预测疾病， 提高诊断和治疗的准确性和效率。
医学仪器原理课件
xx年xx月xx日
目 录
• 医学仪器概述 • 医学仪器基本原理 • 常用医学仪器 • 医学仪器设计与应用 • 医学仪器在临床上的应用及案例分析 • 展望未来：医学仪器的发展趋势与挑战
《医学仪器概述》PPT课件
a
26
数学模型－静态数学模型
静态数学模型
静态数学模型是当一个实体（系统）处于平衡 状态时的取值，在模型中不含时间因素，其数学 式通常是一个或一组代数方程。
a
27
数学模型－静态数学模型
线性统计模型
YAX E
自变量
X{x1,x2, ,xn}T
因变量
Y{y1,y2, ,ym}T
误差项
E{e1,e2, ,em}T
a
3
第一章 医学仪器概述
生物信息知识 医学仪器的基本构成、特性及分类 医学仪器的设计及发展展望
a
4
第一节 生物信息知识
人体系统的特征 生物医学信息的类型 生物医学参数的特点 典型生物医学参数 生物电信号 医学参数测量的特殊性
a
5
人体系统的特征
人体是一个复杂的自然系统，它由神经系统、运动系统、循环系统、呼吸系统 等分系统组成，分系统间既互相独立，又保持有机的联系，共同维持生命。
a
8
典型生物医学参数
典型参数
心电（ECG） 脑电（EEG） 肌电（EMG） 胃电（ECG） 心音（PCG） 眼电图（EOG）
神经电位 血流（主动脉） 皮肤电反射（GSR）
心阻抗 体温
幅度范围
0.01~5mV 2~200uV 0.02~5mV 0.01~1mV
50~3500uV 0.01~3mV 1~300mL/s 1k~500k Ω 15~500Ω 32~40℃
1. 静态物理模型
2. 动态物理模型
a
21
物理模型－静态物理模型
静态物理模型
模型属性值与时间无关，模型反映的是系统处于相对静止状态时的情况
✓ 地球仪 ✓ 苯分子的环状结构模型 ✓ DNA的双螺旋结构模型
医疗器械概论说课课件ppt
课程定位
1。医院之所以成为医院除了有医生，就是因为拥有各 种先进的医疗器械。没有足够先进的医疗器械只能称之为 诊所，即便诊所也离不开医疗器械。 2.医生工作需要。目前的医疗环境要求医生在诊疗活动 中离不开医疗器械辅助诊断 诊疗，只要一个听诊器就可以 行医的时代已经过去了。 3.医学生与普通大学学生的区别就是对医学技术的掌握 ，目前 将来可以不会看病，但是不能不懂得做什么检查 需要什么仪器，什么医疗器械有什么样的作用，这是亲人 朋友及所有知道您学医的人对您的基本要求。
1
课程定位
2
培养目标
3
课程内容
4
重点难点
5
课程实施
6
课程考核
课程定位
《医疗器械概论》是医疗器械类专业基础 课程。通过学习使学生掌握医疗器械的种类， 医疗器械的基本应用原理和各自的特点、相关 的基本概念、名词及术语；了解医疗器械的基 本结构组成和发展历程及发展方向。
课程定位
医疗器械是社会现代化程度的重要标志， 是医疗、科研、教研、教学工作最基本要素， 也是不断提高医学科学技术水平的基本条件。 临床学科的发展在很大程度上取决于仪器的 发展，甚至起决定性作用。因此，医疗器械 已成为现代医疗的一个重要领域。
培养目标
学情分析 培养目标
培养目标
学情分析
授课对象：有志于或即将从事医疗或相关行业的学生。 求知欲强，学习认真。 具有一定的理解、分析问题的能力。 对医学有兴趣。 社会、家庭对学生有一定的督促作用。
培养目标
知识目标
培养 目标
能力目标 素质目标
培养目标
1.熟练掌握医疗器械的种类，各自得基本
重点难点
MRI
重点难点
（五）核医学成像与治疗设备 了解放射性核素成像原理；
第一章 医学仪器PPT课件
■ 图像能直接显示脏器的功能，属于功能成像。
1.2 医学仪器发展简史
■ 核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)成为一种谱分析方法，早在 1946年就由F.Bloch提出并用于化学分析，但 直到1973年才分别由美国科学家保罗·劳特布 尔(uterbur)和英国科学家彼特·曼斯菲 尔德(P.Mansfield)独立地研制出临床实用的 磁共振成像仪(magnetic resonance imaging，MRI)。获2003年生理学与医学诺 贝尔奖。
1.2 医学仪器发展简史
■ X线计算机体层成像设备
X线－CT成像
■ CT以高密度分辨率和无重叠的清晰的体层图像， 显示出普通X线检查所不能显示的病变，显著地 提高了临床诊断的正确性和效率。
■ 适合对头部、胸腔的检查，分辨率高于超声。
1.2 医学仪器发展简史
■ 核医学影像类仪器，均是基于给病人施加放射性标记 药物，在人体外部探测所发射的γ射线而成像的。自 从1958年的H.O.Anger研制成功医用Gama照相机 后，借助于类似X射线断层成像技术，SPECT(单电子 发射计算机断层成像)以及PET(正电子发射断层成像) 已应用于临床。它们提供了X射线成像技术不能提供 的人体生理代谢方面的重要信息。
与方法，从工程学的角度，在多种层次上研究生物体， 特别是人体的结构、功能和其他生命现象；研究用于防 病、治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、 装置和系统的工程原理的学科。
医学仪器
1.1 医学仪器定义
■ 严格的定义
国际标准化组织对医疗器械(medical device)的定 义，医学仪器（medical instrument）通常是指那些单 纯或者组合应用于人体的仪器，包括所需的软件。 其使用目的是： （1）疾病的预防、诊断、治疗、监护或者缓解； （2）损伤或残疾的诊断、治疗、监护、缓解或者补偿； （3）解剖或生理过程的研究、替代或者调节； （4）妊娠控制。
1.2 医学仪器发展简史
■ 核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)成为一种谱分析方法，早在 1946年就由F.Bloch提出并用于化学分析，但 直到1973年才分别由美国科学家保罗·劳特布 尔(uterbur)和英国科学家彼特·曼斯菲 尔德(P.Mansfield)独立地研制出临床实用的 磁共振成像仪(magnetic resonance imaging，MRI)。获2003年生理学与医学诺 贝尔奖。
1.2 医学仪器发展简史
■ X线计算机体层成像设备
X线－CT成像
■ CT以高密度分辨率和无重叠的清晰的体层图像， 显示出普通X线检查所不能显示的病变，显著地 提高了临床诊断的正确性和效率。
■ 适合对头部、胸腔的检查，分辨率高于超声。
1.2 医学仪器发展简史
■ 核医学影像类仪器，均是基于给病人施加放射性标记 药物，在人体外部探测所发射的γ射线而成像的。自 从1958年的H.O.Anger研制成功医用Gama照相机 后，借助于类似X射线断层成像技术，SPECT(单电子 发射计算机断层成像)以及PET(正电子发射断层成像) 已应用于临床。它们提供了X射线成像技术不能提供 的人体生理代谢方面的重要信息。
与方法，从工程学的角度，在多种层次上研究生物体， 特别是人体的结构、功能和其他生命现象；研究用于防 病、治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、 装置和系统的工程原理的学科。
医学仪器
1.1 医学仪器定义
■ 严格的定义
国际标准化组织对医疗器械(medical device)的定 义，医学仪器（medical instrument）通常是指那些单 纯或者组合应用于人体的仪器，包括所需的软件。 其使用目的是： （1）疾病的预防、诊断、治疗、监护或者缓解； （2）损伤或残疾的诊断、治疗、监护、缓解或者补偿； （3）解剖或生理过程的研究、替代或者调节； （4）妊娠控制。
医学仪器课件
放大器与滤波器
放大器用于将微弱的电信号进行放大，以便后续处理和 分析。滤波器则用于去除噪声和其他干扰信号。
A/D转换器
A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，以便计算机进 行处理和分析。
03
常用医学仪器
生理信号采集仪
采集人体生理信号的仪器，如心电图、血压、血氧等 。
不同的生理信号采集仪可针对不同部位和功能进行监 测。
VS
同时，高精度医学仪器也需要不断 改进和优化，以满足临床不断变化 的需求。例如，一些高精度医学仪 器需要更高的灵敏度和特异性，以 便更好地检测和识别疾病。另外， 一些高精度医学仪器也需要更好的 稳定性和耐用性，以便更长时间的 使用和更广泛的推广。
远程医疗技术的结合
随着互联网技术的不断发展，远程医疗技术已经成为医学仪器的一个重要应用领域。通过将高精度医学仪器与远程医疗技术相 结合，医生可以在不需要亲自到场的情况下，对患者的病情进行远程诊断和治疗。这不仅可以减轻医生和患者的负担，还可以 提高医疗服务的效率和质量。
详细描述
CT扫描是一种断层扫描技术，可以逐层扫 描人体，并生成清晰的图像。通过CT扫描 ，医生可以发现肺部的小结节、肿块等异 常病变，进而进行病理学检查和确诊是否 为肺癌。此外，CT扫描还可以评估肺癌的 分期和制定治疗方案。
MRI在脑部疾病诊断中的应用
总结词
MRI具有高பைடு நூலகம்辨率和无辐射的特点，是脑部疾病诊断的 重要手段之一。
诊断类仪器包括心电图机、超声诊断仪、X射线机等 ，用于疾病的发现和诊断。
治疗类仪器包括放疗设备、手术器械、药物制 备和输液装置等，用于疾病的治疗和护理。
护理类仪器包括呼吸机、血压计、血糖仪等， 用于监测病人的生命体征和护理操作。
放大器用于将微弱的电信号进行放大，以便后续处理和 分析。滤波器则用于去除噪声和其他干扰信号。
A/D转换器
A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，以便计算机进 行处理和分析。
03
常用医学仪器
生理信号采集仪
采集人体生理信号的仪器，如心电图、血压、血氧等 。
不同的生理信号采集仪可针对不同部位和功能进行监 测。
VS
同时，高精度医学仪器也需要不断 改进和优化，以满足临床不断变化 的需求。例如，一些高精度医学仪 器需要更高的灵敏度和特异性，以 便更好地检测和识别疾病。另外， 一些高精度医学仪器也需要更好的 稳定性和耐用性，以便更长时间的 使用和更广泛的推广。
远程医疗技术的结合
随着互联网技术的不断发展，远程医疗技术已经成为医学仪器的一个重要应用领域。通过将高精度医学仪器与远程医疗技术相 结合，医生可以在不需要亲自到场的情况下，对患者的病情进行远程诊断和治疗。这不仅可以减轻医生和患者的负担，还可以 提高医疗服务的效率和质量。
详细描述
CT扫描是一种断层扫描技术，可以逐层扫 描人体，并生成清晰的图像。通过CT扫描 ，医生可以发现肺部的小结节、肿块等异 常病变，进而进行病理学检查和确诊是否 为肺癌。此外，CT扫描还可以评估肺癌的 分期和制定治疗方案。
MRI在脑部疾病诊断中的应用
总结词
MRI具有高பைடு நூலகம்辨率和无辐射的特点，是脑部疾病诊断的 重要手段之一。
诊断类仪器包括心电图机、超声诊断仪、X射线机等 ，用于疾病的发现和诊断。
治疗类仪器包括放疗设备、手术器械、药物制 备和输液装置等，用于疾病的治疗和护理。
护理类仪器包括呼吸机、血压计、血糖仪等， 用于监测病人的生命体征和护理操作。
医疗器械概论第3章课件
多生理参数床边台。
为了减轻床边台与中央台的通信压力，各种趋势图由 中央台自身产生。中央台实时地采集上述波形和数据 后送至彩色显示器进行监测，并根据需要进行心律失 常分析。
第二十七页，编辑于星期三：点 四十一分。
多生理参数监护中央台的软件：该系统软件支持中、英文 显示界面，可对来自床边台的参数报警，ST段报警和心律 失常报警进行二次通告及报警管理；
根据所测参数和所用传感器的不同放大电路也不同，用于 测量生物电位的放大器称为生物电放大器，生物电放大器 比一般的放大器更严格。
在监护仪中，最常用的生物电放大器是心电放大器，其 次是脑电放大器。
第十三页，编辑于星期三：点 四十一分。
计算机部分：这部分是今后系统发展很重要的 部分，它包括信号的运算、分析及诊断。根据 监护仪的不同功能，有简单和复杂之分。简单 的处理是实现上下限报警，例如血压低于某一 规定的值、体温超过某一限度等；复杂的处理 包括整台计算机和相应的输入、控制设备以及 软件和硬件。
第十八页，编辑于星期三：点 四十一分。
信号处理部分一般包括信号的模拟处理(放大、滤波、 校正、变换、匹配、抗干扰等)和数字信号处理(计算 、滤波、变换、分析、识别、分类等)两部分，前者往往 采用硬件(电子电路)来完成，后者采用计算机软件来实现
。
信号的显示、记录与报警部分是仪器的输出装置，是 监护仪与使用者进行信息交换的部分，其中显示大部 分采用CRT显示或液晶屏显示，并可提供图形或色光 报警信息，用扬声器可提供声报警，各类记录仪可将 被监护参数及趋势图进行记录、拷贝，作为永久记录 存档或进一步由医生分析判别。
(5)通信接口能实现与中央台的联网，实现监护信息的互传。
第十五页，编辑于星期三：点 四十一分。
多生理参数床边监护仪
为了减轻床边台与中央台的通信压力，各种趋势图由 中央台自身产生。中央台实时地采集上述波形和数据 后送至彩色显示器进行监测，并根据需要进行心律失 常分析。
第二十七页，编辑于星期三：点 四十一分。
多生理参数监护中央台的软件：该系统软件支持中、英文 显示界面，可对来自床边台的参数报警，ST段报警和心律 失常报警进行二次通告及报警管理；
根据所测参数和所用传感器的不同放大电路也不同，用于 测量生物电位的放大器称为生物电放大器，生物电放大器 比一般的放大器更严格。
在监护仪中，最常用的生物电放大器是心电放大器，其 次是脑电放大器。
第十三页，编辑于星期三：点 四十一分。
计算机部分：这部分是今后系统发展很重要的 部分，它包括信号的运算、分析及诊断。根据 监护仪的不同功能，有简单和复杂之分。简单 的处理是实现上下限报警，例如血压低于某一 规定的值、体温超过某一限度等；复杂的处理 包括整台计算机和相应的输入、控制设备以及 软件和硬件。
第十八页，编辑于星期三：点 四十一分。
信号处理部分一般包括信号的模拟处理(放大、滤波、 校正、变换、匹配、抗干扰等)和数字信号处理(计算 、滤波、变换、分析、识别、分类等)两部分，前者往往 采用硬件(电子电路)来完成，后者采用计算机软件来实现
。
信号的显示、记录与报警部分是仪器的输出装置，是 监护仪与使用者进行信息交换的部分，其中显示大部 分采用CRT显示或液晶屏显示，并可提供图形或色光 报警信息，用扬声器可提供声报警，各类记录仪可将 被监护参数及趋势图进行记录、拷贝，作为永久记录 存档或进一步由医生分析判别。
(5)通信接口能实现与中央台的联网，实现监护信息的互传。
第十五页，编辑于星期三：点 四十一分。
多生理参数床边监护仪
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感谢下 载
用的机理还没有充分理解。 • 在仪器的设计和检验的所有阶段，都必须考虑到病人和医
务人员的安全
1.6 医学仪器设计
影响仪器设计的的四个基本因素
• 信号因素
设计仪器时，应该首先考虑所获取的信号的大小、相位及其幅频响应 和相位响应。
• 环境因素
设计仪器需要考虑其在特定的使用环境所提出的技术要求。
• 医学因素
人体控制功能的特点：
• 负反馈机制
人体控制系统对任意的外界干扰是稳定的，对系统内参数变化的灵敏 度也较低，原因是系统存在负反馈机制。
• 双重支配性
生物体往往是各自存在着促进器官和抑制器官的控制，并以两者的协调 工作来支配系统，构成负反馈控制机制。
• 多重层次性
生物体内常见的控制功能是上一级环路对下一级负反馈环路进行高级控 制，从而使得人体系统控制功能有高可靠性。
输出显示 数据传输
可见输出信 号
被测对象:
系统测量的物理量、特征和形态，称为被测对象。 被测对象的可接近性是很重要的 ，因为它可能是身体内部 的、身体表面的或身体上发散出来的。
传感器：
传感器就是把能量从一种形势转换成另一种形势的器件，它 应当只响应于在被测对象中存在的能量形式，而排除所有其他的能量。
按用途可分为两大类：诊断用仪器和理疗用仪器
生物电诊断与监护仪器
诊断用仪器生人 人理体 体功组 组能织 织诊结 成断构 分与形 的监态 电护的 子仪影 分器像 析诊 检断 验仪 仪器 器
电疗机
理疗用仪器光超磁疗声疗机波机治疗机
1.3 工作方式
• 直接与间接方式 • 取样和连续方式 • 模拟和数字方式 • 实时和延时方式
• 根据转换的参数分类
能够容易比较任一参数的各种测试方法。
• 根据转换的原理分类
各种原理的不同用途，能用来加强对各种概念的理解，而且 也能更容易看到些新的用途。
• 根据各种生理系统分类
对于仅需熟悉某一专门范围的专科医生而言，确定了重要的 测试内容，但这使转换原理有了很多重叠。
• 根据临床医生分类
对于关心专门化仪器的医生而言是有价值的
1.4 医学仪器的未来发展趋势
医学模式的变革 生物——技术
生物——心理——社会——技术
医学模式变革的原因
• 当代疾病的流行趋势发生改变 • 医疗费用的急剧上升令患者难以承担 • 现有模式失去了对疾病预防和早期诊断的便宜时机 • 技术发展使需求成为现实
医学仪器技术发展预测
• 仪器装置趋向于计算机化、智能化，远程医疗信息网络化 ，诊疗用机器人将被采用。
1.5 医学仪器的限制条件
医学仪器是为测量各种医学和生理学参数而设计的
• 每种参数的主要测量范围和频率范围是决定仪器组成部分 设计的主要因素。
• 活体里的许多关键变量难以得到，因为没有合适的被测对 象—传感器界面。
• 从人体身上测出的变量是不确定的。 • 各种类型的能量安全电平是难以测定的，因为许多相互作
信号条件化：
信号条件化可以补偿传感器的不良特性，也可以对周期信号求 平均值以减小噪声；或者把信息从时间领域变换到频率领域。
输出显示：
显示的最好形式，可以是数字的或图形的，离散的或连续的 ，永久的或暂时的，这取决于特定的被测对象和操作人员的操作。
辅助部分
医学仪器定义：
通常是指那些单纯或者组合应用于人体的仪器，包括 所需的软件。其使用目的是：
• 适应性
人体系统具有能根据外界刺激改变控制系统本身控制特性的适应性。
• 非线性
人体系统控制功能表现为非线性的本质。
生物信息的基本特性 • 不稳定性 • 非线性 • 概率性
1 医学仪器的基本原理
1.1 广义的仪器系统
控制和反馈
初级敏感元件
被测对象
校准信号
辐射、电流或其 他外加能量
变换元件
信号处理 数据存储
• 1816年听诊器和1850年临床体温计问世 • 1895年11月伦琴射线（X射线）被发现 • 1903年第一台心电图仪诞生 • 1924年首次记录到人脑的电活动 • 1958年医用超声仪出现 • 20世纪60年代放射性同位素在医学上应用 • 1972年CT问世 • 1973年MRI问世
1.2.2 医学仪器的分类
环境因素
特征 信号噪声比 稳定性 电源要求 安装尺寸和形状
医学因素
界面要求 物质的毒性 电的安全 辐射和热耗散 病人的不适
成本 有效工作时间 保单 消耗品要求 与现有设备的兼容性
仪器的原始设计
样机试验
仪器的最终设计
管理部门认证
生产
Design process for medical instruments
首先考虑仪器与人体之间的作用方式；其次考虑传感器对人体组织 界面的具体要求，要求所用材料无腐蚀性、无毒；再则考虑仪器具有 一定的散热性能和抗辐射的能力以及仪器的安全绝缘性能。
• 经济因素
考虑仪器的价格、使用寿命、可靠性和兼容性，提高经济效益。
被测对象
信号因素
灵敏度 量程 差动的或绝对的输入信号 输入阻抗 暂态和频率响应 精度 线形 可靠性
（1）疾病的预防、诊断、治疗、监护或者缓解。 （2）损伤或残疾的诊断、治疗、监护、缓解或者补偿。 （3）解剖或生理过程的研究、替代或者调节。 （4）妊娠控制
医学仪器对于人体体表及体内的作用不是用药理学、 免疫学或代谢的手段获得，但可能有这些手段参与并 起一定的辅助作用。
1.2 医学仪器的分类
1.2.1 医学仪器的发展历程
• 形态和功能相结合的医学影像检测系统将得到发展。 • 介入性微创、无创诊疗技术在临床中将占有越来越来重要
地位，激光技术、纳米技术和植入型机器人将在医疗领域 发挥重要重要。 • 新兴给药技术和装置将会有重大发展。 • 研制精神分析、心理安抚等社会源性疾病的生物反馈型诊 疗设备将成为热点。 • 生物材料和组织工程中的人工器官将在临床中广泛应用。