11生物医学测量基本特点.pptx
生物医学测量的基本特点
生物医学测量的基本特点生物医学测量是指应用测量技术和方法来对生物医学问题进行定量测量和分析的过程。
它是生物医学研究的重要组成部分，可以帮助科研人员获取准确的数据，揭示生物医学现象的本质，为疾病的诊断、治疗和预防提供科学依据。
生物医学测量的基本特点如下：1. 精确性：生物医学测量需要达到较高的精确度，确保测量结果的准确性。
为了提高精确性，需要选择合适的测量仪器和方法，并进行严格的质量控制和校准。
2. 可重复性：生物医学测量的结果应该是可重复的，即在相同的条件下，可以重复得到相似的结果。
这对于科学研究的可靠性和可验证性非常重要。
3. 灵敏度：生物医学测量需要具有足够的灵敏度，能够检测到微小的变化和差异。
例如，在疾病诊断中，测量指标的变化可能是微小的，但对于疾病的判断和监测非常重要。
4. 特异性：生物医学测量需要具有良好的特异性，即能够准确地识别和测量所需的目标物质或生物指标，而不受其他干扰因素的影响。
5. 常见的生物医学测量方法包括：生化分析、免疫分析、细胞学分析、遗传学分析、影像学分析等。
这些方法可以通过测量生物体内的生物分子、细胞结构和功能、遗传物质等来获取有关健康和疾病状态的信息。
生物医学测量在疾病诊断中起着重要作用。
例如，在临床医学中，通过测量血液中的生化指标来评估患者的健康状况，如血糖、血脂、肝肾功能等。
这些指标的测量结果可以用于疾病的早期筛查、疾病的诊断和疾病的治疗监测。
另外，在生物医学研究中，测量生物体内的基因表达、蛋白质水平和细胞功能等也是非常重要的。
这些测量结果可以帮助科研人员揭示生物医学问题的本质，探索疾病的发生机制，寻找新的治疗方法。
生物医学测量的发展离不开技术的进步。
随着科学技术的不断发展，生物医学测量方法也在不断更新和完善。
例如，近年来，基因测序技术的发展使得基因组学研究取得了重大突破，可以更准确地研究基因与疾病之间的关系。
另外，影像学技术的进步也为生物医学研究提供了强大的工具，例如，计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）等技术可以帮助科研人员观察和分析人体内部的结构和功能。
1生物医学测量的基本特点
2.扩散型半导体应变片
I ABC I ADC
1 I 2
U0
1 1 I ( R R RT ) I ( R R RT ) 2 2 IR
恒流源供电的全桥差动电路
恒压源供电电桥：U 0 U BD R E R RT
恒流源供电电桥的输出电压与电阻变化成正比， 与恒流源电流成正比，测量不受温度的影响。
(1)单臂电桥 R1 R U 0 U R 4 R
(2)半桥
U0 U 灵敏度 S R / R 4
U R 2 R
S U0 U R / R 2
R1 R2 R
U0
(3)全桥 R1 R2 R3 R4 R
2.非线性误差及其补偿
实际应用中常采用等臂电桥，即R1= R2= R3=R4=R
R(R1 R2 R3 R4 ) R1R4 R2 R3 U0 U (2 R R1 R2 )( 2 R R3 R4 )
当ΔRi<< R ( i=1,2,3,4) 时，略去上式中的高阶微量，则 UK U R R2 R3 R4 U0 1 U0 1 2 3 4 4 R R R R 4
R3 R1 R1 ] R1 R1 R2 R2 R3 R4
R1＋⊿R1
R2－⊿R2
U0
R1＝R2＝R3＝R4=R，ΔR1＝ΔR2=ΔR U R U 0＝ 2 R 严格的线性关系，电桥灵敏度比单臂时提高 一倍，温度补偿作用 (2) 全桥差动电路 R1＋⊿R1 R2－⊿R2 R3 U R4
r1 ( L0 L)b0 r 2 Lb0
d0
电容变化量△ C与电介质移动量L呈线性关系
生物医学测量方法-概述 ppt课件
为方便起见，下面讨论分类时主要按照： 1）测量过程是否直接在生物活体上进行，分为离 体测量和在体测量； 2）根据被测量的性质分类，分为生物电测量和非 生物电测量。
t课件
8
1)离体测量与在体测量
A)离体测量(in vitro)
对离体的体液、尿、血、活体组织和病理标本之 类的生物样品进行的测量。
ppt课件
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2)生物电测量与非生物电测量
生物电测量 —— 对生物活体各部分的生物电位及 电学特性(阻抗或导纳等)的测量。 生物电位活动是生物存活的重要生命体征（Vital Sign）。 人体不同部位的生物电，如心电（ECG）、脑电 （ EEG ） 、 肌 电 （ EMG ） 、 神 经 电 （ Nerve Potential ）、眼电（ EOG ）、细胞电（ Cell Potential）及皮肤电（Skin Potential）等， 均与相应器官的功能密切有关，是诊断这些器官 疾病的重要手段。
生物医学测量是以人体的生命现象作为基本对象， 与工业测量及其他非生物医学测量相比，在测量 方法、测量结果以及对测量结果的认识上，具有 以下显著的特点，熟悉这些特点，对构建生物医 学测量系统、正确操作和使用医学仪器具有重要 意义。
ppt课件
25
1) 生命系统的多变量特性 (Multi-variability)
14喉科手术室急救室儿科妇产科生物医学测量方法概述常见临床监护装置仪器种类临床应用领域心电监护系统内科外科耳鼻喉科手术室急救室康复部儿科妇产科家庭病房手术监护系统外科妇产科手术室急救室围生期胎儿监护系统妇产科新生儿监护系统儿科妇产科呼吸监护系统手术室急救室监护病房血氧监护装置手术室急救室监护病房icu集中监护系统危重病人监护病房急救室ccu集中监护系统冠心病人监护病房急救室生物医学测量方法概述22生物医学测量的特点生物医学测量的特点v生物医学测量是以人体的生命现象作为基本对象与工业测量及其他非生物医学测量相比在测
第1章-生物医学检测技术-基本概念【可编辑的PPT文档】
教学参考书
第一章 生物医学检测系统基本概念
生物医学检测技术是运用工程的方法去测 量生物体的形态、生理机能及其他状态变 化的生理参数。
血流量
1.1 生物医学检测系统的组成
一、生物医学检测仪器分类： 1、临床用的检测仪器： 2、医学研究用 二、人体参数测量： 1、活体测量 2、离体测量
245.3x+9325.38y=20 044.5
解得 即
x=70.8 Ω y=0.288Ω/℃
r0=70.8Ω
y 0.288 4.07 10 3 /. C
R0 70.8
用矩阵求解, 则有
1 11 1 1 1 1 A′A= 19.1 25.0 30.1 36.0 40.0 45.1 50.0
令x=r0, y=αr0, 则误差方程可写为
76.3-(x+19.1y) =v1 77.8-(x+25.0y) =v2 79.75-(x+30.1y) =v3 80.80-(x+36.0y) =v4 82.35-(x+40.0y) =v5 83.9-(x+45.1y) =v6 85.10-(x+50.0y) =v7
ti(℃) Ri(Ω)
19.1 76.3
25.0 30.1 36.0 40.0 45.1 50.0 77.8 79.75 80.80 82.35 83.9 85.10
解：列出误差方程
rti r0 (1 ti ) vi (i=1,2,3, …,7)
式中: rti是在温度ti下测得铜电阻电阻值。
（四）最小检测量和分辨率
最小检测量——指系统能确切反映被测量的 最低极限量。
最小检测量愈小，表示系统检测微量的 能力愈高。由于系统的最小检测量易受噪 声的影响，所以一般用相当于噪声电子若 干倍的被测量为最小检测量。
生物医学测量与仪器课件课件
测量技术与医学的交叉融合
医学影像技术
将测量技术与医学影像技术相结合，实现疾病的早期发现、诊断和治疗。例如，医学影像导航技术能够提高手术的精准度和安全性。
生理监测技术
将测量技术与生理监测技术相结合，实现对人体生理参数的实时监测和预警。例如，可穿戴设备能够实时监测人体的心率、血压等生理参数。
利用人工智能技术对生物医学信号进行分析和处理，提高测量精度和效率。例如，深度学习算法能够自动识别和分析医学影像，辅助医生进行疾病诊断。
心血管疾病的监测与诊断
利用心电图、超声心动图等仪器，对心血管疾病进行早期监测和诊断。
生物医学测量与仪器在临床实践中的应用研究
THANKS
感谢您的观看。
尿酸仪
电解质分析仪
生化分析仪
01
02
04
03
用于检测肝功能、肾功能、血脂等生化指标。
用于快速测量血糖水平，辅助诊断糖尿病等疾病。
用于检测血液中钾、钠、钙等电解质浓度。
生化信号测量仪器
X光机
用于拍摄X光片，辅助诊断骨折、肺部疾病等。
CT扫描仪
利用X射线和计算机技术生成人体内部结构的三维图像。
MRI扫描仪
核医学成像技术
通过测量生物体内的电生理信号，如心电图、脑电图和肌电图等，对生理功能进行监测和诊断。
生物电测量技术
新型生物医学测量技术的实验研究
微纳加工技术
利用微纳加工技术，制造出小型化、集成化的生物医学仪器，提高检测的灵敏度和便携性。
无线传感器技术
将传感器与无线通信技术结合，实现对生理参数的实时监测和远程传输。
测量误差与数据处理
02
CHAPTER
生物医学常用测量仪器
用于测量人体血压，是评估心血管健康的重要工具。
生物医学测量与仪器课件
医学影像设备
X线机
CT（计算机断层扫描）机
利用X射线成像，用于骨骼系统和部分软组 织的检查。
利用X射线多角度扫描和计算机重建技术， 生成三维图像，用于全身各部位的检查。
MRI（磁共振成像）机
超声成像设备
利用磁场和射频脉冲，生成人体各部位的 图像，尤其适合脑、软组织、关节等结构 的检查。
利用声波反射原理，无创检查人体内部结 构，常用于心脏、血管、腹部、妇产科等 领域。
人工智能与机器学习在生物医学测量与仪器中…
利用人工智能和机器学习算法，实现生物医学数据的自动分析和智能 解读，提高诊断准确性和预测能力。
纳米技术在生物医学测量与仪器中的应用
利用纳米材料和纳米技术，实现高灵敏度、高选择性的生物医学检测 和成像，为早期诊断和治疗提供有力支持。
3D打印技术在生物医学测量与仪器中的应用
04
生物医学仪器的设计与应用
生物医学仪器的设计原则
安全性原则
生物医学仪器应确保使用者的安全，避免对 使用者造成伤害或意外事故。
易用性原则
生物医学仪器应具备良好的人机交互界面， 方便使用者操作和使用。
有效性原则
生物医学仪器应具备准确、可靠的测量性能 ，能够满足临床或科研的需求。
可靠性原则
生物医学仪器应具备稳定的性能和长寿命， 确保测量结果的可靠性和稳定性。
生物医学仪器的维护与保养
日常维护
定期清洁仪器表面，检查仪 器线缆和接口是否完好，确 保仪器放置在干燥、通风的 环境中。
定期校准
根据仪器使用情况和厂商建 议，定期进行校准，以确保 测量结果的准确性和可靠性 。
故障排查
当仪器出现故障时，应尽快 进行排查和修复，如无法修 复应及时联系厂商或专业维 修人员进行维修。
06生物医学测量概述共74页PPT资料
单维测量、多维测量；
接触式测量、非接触 式测量；
生物电测量、非生物 电测量；
形态测量、功能测量
常用的测量方法分类
按照测量过程是否直接在生物活体 上进行：离体测量和在体测量
按照被测量的性质来进行分类：生 物电测量和非生物电测量
离体测量（in vitro）
离体测量：对离 体的体液、尿、 血、活体组织和 病理标本之类的 生物样品进行的 测量。
非生物电量的转换
非生物电量的测量涉及能量的转换的问题。 为测量、处理与记录方便起见，通常由各 类换能器（传感器）将各种非生物电量转 换为相关的电量后进行测量，这就是非电 量的电测技术
传感方法与技术 （1）
生物电
心电（ECG），脑电 （EEG），肌电 （EMG），眼电，胃 电，皮肤电，细胞电。
离体测量的特点： 离体测量检测条 件稳定性和准确 度高，已广泛用 于病理检查和生 化分析中。
在体测量（in vivo）
在人体和实验 动物活体的原 位对机体的结 构与功能状态 进行的测量
按照测量系统 是否侵入机体 内部，在体测 量又可分为无 创测量和有创 测量两类。
无创测量
在体表测量，又 特点：不会造成
波、维纳滤波、自适应处理等，是医学图 像处理、生理系统辨识与建模等研究工作 的基础） 生物医学控制（生理参数控制）
生物医学信息与生理相结合 （1）
生物电学
研究生物与人体的电学特性和生物电活动 规律的科学，将大量生物电信号与同生物 体的活动联系起来。
细胞与组织的电学特性、生物电阻抗、人 体电图（心电图、脑电图）
宏电极（铜、铂、银、 Ag/AgCl、液体）， 微电极（玻璃、金属）
传感方法与技术 （2）
生物医学测量方法概述课件
测量技术，是新的研究方向。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
2)生物电测量与非生物电测量
❖ 生 物电 测量 ——对 生 物活 体各 部分 的 生 物电 位及 电学特性(阻抗或导纳等)的测量。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
❖非生物电测量－是除生物电量以外的各种生命现 象、状态、性质和变量的测量。
➢ 生物体尤其是人体中的非生物电量之间，【包括 物理量（压力、体温等），化学量（血气，电解 质等），生物量（酶，蛋白质等），生理量（各 种感觉信息）】存在着错综复杂而有序的联系， 各种非生物电量也与生物电量一样是生命活动的 表征，它们偏移正常范围会导致人体器官功能的 失衡而引发各类病变。
➢ 非生物电量的测量涉及能量变换的问题。为测量、 处理与记录方便起见，通常由各类换能器或传感 器（Transducer, Sensor）将各种非生物电量 转换为相关的电量后进行测量，这就是非电量的 电测技术。
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典型生理、生化参数在采用生物电测量及 非生物电测量时所用的传感方法与技术
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测量方法分类
可按照不同途径，对生物医学测量方法进行分类 ❖有创测量，Invasive Measurement ❖无创测量；non-invasive measurement
❖无线测量，wireless measurement ❖有线测量；wired measurement
人体参数
生物医学测量的基本特点
第1章 生物医学测量的基本特点第1章 生物医学测量的基本特点1.1 生物医学测量仪器的组成 1.2 人体测量的特点 1.3 人体系统的控制模式 1.4 人体生理信息测量条件 1.5 电流的生理效应和损伤防护 1.6 生物医学测量方法和测量模型返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点本章重点 1. 测量仪器的组成 2. 人体测量的特点 3. 测量系统的控制模式 4. 生理信息测量条件 5. 生理效应和损伤防护返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点1.1 生物医学测量仪器的组成生物医学测量的目的是为了获得生物医学有 用信息，生物医学测量是各种生物医学仪器的基 础。
采用工程技术方法获取生物医学信息通常采 用适合的生物医学测量的传感技术和检测技术来 实现。
一.生物医学测量仪器的组成生物医学测量仪器一般可以分解为三个主要部 分：传感器（包括电极）、放大器和测量电路、数 据处理和显示装置。
示意图如下：返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点 返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点1.传感器： 在生物医学测量仪器的组成中，传感器的功能是把各种生理信息转换成可供测量的电信 号或其他可用信号，而电极的功能主要是把各 种生物电信号转换成可供测量的电信号。
传感器可以根据生理参数进行分类，生理 参数一般有：力、位移、速度、加速度、压 力、流量、温度、时间、声、光、电、离子浓 度等物理或化学量。
传感器能否准确地转换这 些量，对于测量来说是十分重要的。
返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点2.放大器和测量电路： 放大器和测量电路的功能是把传感器所获得的微弱信号加以放大、转换、去伪存真，从 而得到数据处理和显示装置可以处理的信号。
3.数据处理和显示装置：数据处理和显示装置对于现代化的仪器来 讲，一般用计算机完成数据的记录、储存、计 算或显示。
返回 上页 下页第1章 生物医学测量的基本特点生物医学测量中应用较多的是电子技术， 把人体的各种信号转换成电信号进行测量，然 后把测量结果作为信息，应用信号处理的方法 ，根据不同目的进行适当的处理。
生物医学测量法的优缺点PPT课件
护理研究
（五）国外量表的翻译
国外量表翻译步骤 翻译
➢ 两个或多个有经验的翻译者，彼此独立地将量表翻译成 汉语。
➢ 直译与意译相结合，适合中国文化习俗。
回译
➢ 语言功底好、对源量表不知情的一位或多位翻译者将翻 译成中文的量表再翻译回去。
➢ 请双语专家对源量表与回译后的“源量表’’进行比较、 分析和修改。
– 是指观察者完全以参与者的身份进入观察领域。 – 观察者本身就是被观察群体中的一员，所以可以获得一些
局外人所不能获得的资料，但也会因此忽视某些现象或因 习以为常而忽略很多应记录的内容，同时也可能因身处其 境而不能客观地分析现象。
18
护理研究
二、观察法的优缺点
优点 • 能提供深入具体的资料； • 适合于对任何个体行为和活动等情形的研究，尤其是不
• 网络问卷法
– 省时省力，回收率不高，对网络技术要求高。
护理研究
（三）提高问卷法的应答率 • 介绍研究背景和填写问卷的要求 • 问卷内容应清晰易懂 • 选择合适的问卷调查时机 • 其他：贴邮票、小礼物等
护理研究
（四）问卷的编制
问卷编制的基本程序 • 确定测验的目的 • 制定编题计划 • 编辑题目 • 题目的试测与分析 • 集合成测验 • 将测验标准化 • 对测验的鉴定 • 编写测验说明书
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护理研究
• 使用下面的观察表对痴呆患者异常行为进 行观察。
异常行为
次/天
反复讲话或问问题
发出奇怪声音(哭声/笑声)
尖叫
藏东西 咬人 打人或打自己
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护理研究
（三）按照观察者与研究对象的关系
• 完全观察者（complete observer）
– 亦称局外观察者。观察者经正式介绍后进入观察领域，但 不参与被观察者的活动。
赵晓云--生物医学测量法
奚兴,郭桂芳.如何利用二手资料进行护理研究.中国护理管理,2014,14 （3）：334-336
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练习
1.应用生物医学测量法收集资料时，不恰当的做 法是： A.用不同型号的测量工具 B.规范测量的程序和方法 C.规定结果的判定标准 D.事先培训测量者 E.控制测量现场的干扰因素
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练习
2.生物医学测量法的优点是： A.省时、省力、省钱
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一、二手资料的概述
一手数据资料：被讨论的数据是由研究者（或研 究者作为其中一成员的研究团队）为了研究中的 特定目的而收集的。 二手数据资料：数据是由别人因为其他目的而收 集的。
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二、二手资料的来源与特点
来源： 调查或者普查所获得的所有数据；日记、录像 资料、访谈资料等。
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二、二手资料的来源与特点
奚兴,郭桂芳.如何利用二手资料进行护理研究.中国护理管理 ,2014,14（3）：334-336
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缺点： 研究者所需要的信息资料可能没有收集，或是没有 收集完全；数据可能因保密原则不能向二手资料研 究者开放；变量的定义和分类可能与研究者所选的 分类方法或定义不同；难以判断数据质量。
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二、二手资料的收集与分析
适用范围：以呼吸系统疾病为首选；腹部、 盆腔实质脏器疾病需要增强扫描；神经系统急 性疾病；官腔系统疾病；外伤等。
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影像解剖学研究方法
优点：快速、确切，无禁忌症。
缺点：具有放射性，常需要造影剂增强检查。
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影像解剖学研究方法
（2）磁共振成像 特点：利用T1、T2两种基本影像就可以对大 多数疾病做出诊断；不需要造影剂就可以进行 血管造影、肾盂造影、胆道造影等；利用频谱 的原理反映组织的生化改变。
生物医学测量的基本特点
生物医学测量的基本特点第1章生物医学测量的基本特点第1章生物医学测量的基本特点1.1 生物医学测量仪器的组成 1.2 人体测量的特点 1.3 人体系统的控制模式1.4 人体生理信息测量条件1.5 电流的生理效应和损伤防护1.6 生物医学测量方法和测量模型返回上页下页第1章生物医学测量的基本特点本章重点 1. 测量仪器的组成 2. 人体测量的特点 3. 测量系统的控制模式 4. 生理信息测量条件 5. 生理效应和损伤防护返回上页下页第1章生物医学测量的基本特点1.1 生物医学测量仪器的组成生物医学测量的目的是为了获得生物医学有用信息，生物医学测量是各种生物医学仪器的基础。
采用工程技术方法获取生物医学信息通常采用适合的生物医学测量的传感技术和检测技术来实现。
一.生物医学测量仪器的组成生物医学测量仪器一般可以分解为三个主要部分：传感器（包括电极）、放大器和测量电路、数据处理和显示装置。
示意图如下：返回上页下页第1章生物医学测量的基本特点返回上页下页第1章生物医学测量的基本特点1.传感器：在生物医学测量仪器的组成中，传感器的功能是把各种生理信息转换成可供测量的电信号或其他可用信号，而电极的功能主要是把各种生物电信号转换成可供测量的电信号。
传感器可以根据生理参数进行分类，生理参数一般有：力、位移、速度、加速度、压力、流量、温度、时间、声、光、电、离子浓度等物理或化学量。
传感器能否准确地转换这些量，对于测量来说是十分重要的。
返回上页下页第1章生物医学测量的基本特点2.放大器和测量电路：放大器和测量电路的功能是把传感器所获得的微弱信号加以放大、转换、去伪存真，从而得到数据处理和显示装置可以处理的信号。
3.数据处理和显示装置：数据处理和显示装置对于现代化的仪器来讲，一般用计算机完成数据的记录、储存、计算或显示。
返回上页下页第1章生物医学测量的基本特点生物医学测量中应用较多的是电子技术，把人体的各种信号转换成电信号进行测量，然后把测量结果作为信息，应用信号处理的方法，根据不同目的进行适当的处理。
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• 引起生物体出现反应的各种环境变 化称为刺激，受到刺激后产生兴奋 的能力称为兴奋性。
• 感受细胞将所受刺激转变为生物电 信号，
• 生物电信号将信息传送到中枢神经 系统，
• 经过神经系统处理，仍然以生物电 的形式将信息传送到机体各部分的 效应细胞（如肌肉、腺体），激起 它们所特有的功能活力
康复训练中
手术室的监护设备
医生使用测量仪器
电子眼
• 人体测量的目的是诊断和治疗疾病， 这一过程可以看作为控制系统。
• 其模式有开环和闭环两种，如图所 示。
• 例如安置在患者身上的心脏起搏器， 早期的属于开环系统，现代的则是 闭环控制系统。
诊断治疗系统两种控制模式
• 1.3 人体系统的控制模式
• 包括： 1 电流的生理效应 2 宏电击与微电击 3 人体的阻抗及自然保护机理
• 1 电流的生理效应 • 通过人体的低频电流（直流～1KHz）
对人体的作用有三个方面：
• 产生焦耳热； • 刺激神经、肌肉等细胞； • 使离子、大分子等振动、运动、取向。
• 心脏：是电的最敏感器官,流过心脏电流 产生期外收缩,电流增加,心脏活动可能 完全停止。
• 表1.4-1 常见生理信号的典型幅值和 频率范围
• 医学生理参数的强度都很微弱，如 电压大多在微伏量级。频率范围都 在低频段，甚至是直流信号。
• （二）强噪声背景 • 干扰: 来自外界，特别是电磁场 • 噪声：被测对象和测量设备本身的
随机噪声。 • 其它：肌体的运动，其他未测生理
参数的影响
• 将被测信号淹没
• （三）安全性限制
• 为了获取人体信息或治疗，必须把 仪器与人体紧密地连接在一起。
• 心脏导管检查，探头放入人体，
• 仪器长期置在体内（如植入型心脏 起搏器），替代人体器官，维持生 命
• 人体测量的安全性是最终的测量限 制性条件
安全方面的三点基本考虑
（1）测量中施加于人体的各种能量
• 通过人体的电流、放射性射线、超声波、 高频能量、加速粒子等。
• 其它：心脏起搏器，超声仪器等等。
第一章 生物医学测量基本特点
• 1.1 生物医学测量仪器组成
• 生物医学测量仪器的种类愈来愈多 • 生物医学测量仪器已经成为生物医
学研究，诊断，治疗，自动监护等 工作必不可少的工具。
• 生物医学测量仪器分三个主要部分： • 传感器和电极：解决信息获取。 • 放大器和测量电路：实现信息的电子
• 学习目的：
• 掌握生物医学测量基本概念，原理。 正确制定实施方案。能自主进行设 计和技术实现（传感器和电子系 统）。
• 目标：进行生物医学仪器的设计。
• 生物医学仪器发展简史：
• 2500年前【黄帝内经】所述“九针”， 最早医疗仪器，用于针灸术
• 1816年听诊器
• 现代：1895年德国物理学家伦琴 （W.K.Roentgen)发现X射线，获得首 届（1901）诺贝尔生理学与医学奖。
• 人体所承受的力、加速度和振动，以及 声、光、放射性射线的作用，是有一定 限度的。
• 例如超声波给生物体加热、振荡、空化、 氧化、还原、调节渗透压等物理和化学
作用。
（2）测量的精确度和可靠性。
（3）测量中电防护
• 1.5 电流的生理效应和防护 医学测量都有电流通过人体。 必须采取有效方法防止电击。
• 1903年荷兰生理学家爱因多芬 (W.Einthoven)采用弦线电流计记录 心电图，获得1924年诺贝尔生理学 与医学奖。
• 1924年脑电图
• 1972年X-CT（X射线计算机断层扫 描仪）
• 1973年，美国科学家劳特布尔 (uterbur)和英国科学家曼斯 菲尔德(P.Mansfield)研制临床核磁 共振仪，获得2003年诺贝尔生理学 与医学奖。
• 放大器及测量线路：是把传感器所 获微弱信号加以转换、放大、调理， 得到可以进一步处理的信号。
• 数据处理和显示：一般用单片机， 计算机等完成数字信号处理，模型 和计算，数据的记录、贮存或显示。
• 从测量技术看，生物医学测量属于 强噪声背景下低频微弱信号测量
• 被测信号是由复杂的生命体发出的 不稳定的自然信号。从信号本身到 测量方式，都有它自己的特殊性。
• 人体各种功能调节都可以认为是负 反馈调节的自动控制系统
• 可将神经，体液或自身调节中的调 节部分（如反射中枢、内分泌腺等） 看作是控制部分，
• 将效应器官看作是 出变量
• 人体的运动与内环境稳态，依靠反馈对控 制信息的纠正和调整而达到调节。
• 人体控制的负反馈模式
1.2 人体测量的特点
• 人体测量是以医学、生理学为基础的。
• 生物医学测量的生理参数，有心电、脑 电、肌电等各种生物电的电量参数，
• 还有体温、血压、呼吸、血流量、脉搏、 心音等非电量参数，
• 生物医学被测量信号是生命系统的信息， 与工程测量具有本质的不同。
心脏与心电图
监护仪的界面
超声心动图和心电图
化。 • 数据处理和显示：解决临床实际使用。
• 发展：现代生物医学测量仪器包括诊 断，治疗组成的完整的自动化系统。 也包括基于网络的数据远程传输部分。
生物医学测量仪器示意图
• 传感器: 是把生理信息转换成可供测 量电信号。
• 电极:是传输生物电信号的传感器。
• 传感器确定仪器原理及组成方案。
• 生理参数可分为力、位移、速度、 加速度、流体压力、流量、温度、 时间、声、光、电、离子浓度等物 理或化学量。
生物医学传感器和检测技术
• 主要内容：包括生物医学传感器原 理和生物医学电子测量技术。
• 其特点是从测量对象（生物体）本 身的特点出发, 讨论生物医学电子测 量的基本原理和相应的实现方法， 技术。
• 讨论生物信号直接测量和基于模型 的测量。
• 先修基础：
• 生理学，模，数电和计算机硬，软 件技术等。
• 人体内环境稳态
• 例如体温调节：当体内、外某些重 大变动使体温升高时，体温变化的 反馈信息将在下丘脑内与参考信息 进行比较，由此产生“偏差信息”， 使体温调节中枢发出的控制信息相 应地发生改变，导致产热减少而散 热加速，于是使体温下降。
• 1.4 人体生理信息的测量条件 • （一）常见生理参数的测量范围