医学仪器原理及设计试题库(2016)

一、简答题第一章1、简述医疗器械的定义。

指那些单独或组合应用于人体的仪器、设备、器具、材料或其它物品，包括所需要的软件；2、简述生物医学信号的基本特征。

不稳定性非线性概率性3、简述医疗仪器的特殊性。

噪声特性、个体差异与系统性、生理机能的自然性、接触界面的多样性操作与安全性4、画出医学电子仪器的结构框图，简述各组成部分的作用（1）被测量（被测对象）：需要医学仪器测量的人体的物理量、化学量、特性和状态等。

（2）传感器：传感器是将一种能量转换成另一种能量的器件。

（3）生物信息的处理：为了从检测到的信号中获得更多的有用信息，同时使信息的特征更明确、更准确、更直观（4）生物信息的记录与显示系统：记录显示，供人可直接观察5、简述医学仪器的主要技术指标。

准确度：衡量仪器测量系统误差的一个尺度精密度：指仪器对测量结果区分程度的一种度量输入阻抗：外加稳态作用力输入变量X1 （如电压、力、压强等）与相应稳态流速输入变量X2 （如电流、速度、流量等）之比为仪器的输入阻抗。

灵敏度：指输出变化量与引起它变化的输入变化量之比。

频率响应：仪器保持线性输出时，允许其输入频率变化的范围，它是衡量系统增益随频率变化的一个尺度信噪比：定义为信号功率PS与噪声功率PN之比零点漂移：仪器的输入量在恒定不变（或无输入信号）和恒定条件下，输出量偏离原来起始值而上、下漂动、缓慢变化的现象共摸抑制比：放大差模信号和抑制共模信号的能力为共模抑制比6、简述医学仪器的设计步骤。

（1）建立生理模型（2）系统设计（3）试验样机设计（4）动物实验研究（5）临床试验（6）医疗仪器新产品的审批和注册第二章1、简述干扰耦合的途径。

（1）传导耦合：经导线传播将干扰引入测试系统称为传导耦合（2）经公共阻抗耦合：在测试系统内部各单元电路之间、或者两种测试系统之间存在公共阻抗，由电流流经公共阻抗形成压降造成干扰（3）电场和磁场耦合（4）近场感应耦合：电容性耦合与电感性耦合2、简述干扰形成的三个条件。

干扰源、耦合通道、敏感电路3、简述电磁兼容性设计原则。

抑制来自外部的干扰和抑制系统本身对外界其他设备的干扰4、生物电信号测量系统对来自测量系统之外的干扰十分敏感，简述其原因。

5、简述减少电感性耦合的基本措施。

（1）远离干扰源，削弱干扰源的影响（2）采用绞合线的走线方式：每个绞合结的微小面积所引起的感应电压大体相等，但由于相邻绞合结的方向相反，使局部的感应电压相互抵消（3）尽量减小耦合通路，即减小面积A和cos值6、简述减少电容性耦合的基本措施。

接地良好的优质屏蔽线7、简述噪声的一般性质。

均方值表示噪声的强度，概率密度表示噪声在幅度域中的分布密度，功率谱密度表示在频域中的特性。

8、简述生物医学测量系统中噪声的主要类型。

（1）1/f（2）热噪声：24t U kTR f =∆ ，()4S f kTR =（3）散粒噪声：22DC I qI f =∆9、带宽加倍，对于白噪声来说其噪声功率如何变化？粉红色噪声又将如何？10、噪声系数的定义，多级放大器的总噪声系数如何计算？+ 1p ns n P P A P +=•第三章1、对生物电前置放大器的有哪些基本要求？高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移；设置保护电路2、简述三运放差动放大器元器件选择的一般原则。

通过测量，确定共模抑制比严格对称的A1、A2（通常相差不应超过0.5dB ）和高共模抑制比参数的A3（通常大100dB ）3、简述选用集成仪用运算放大器要考虑的主要技术参数？输入阻抗、共模抑制比、偏置电流、输入失调电压、输入噪声4、简述浮地概念。

利用诸如电磁耦合或光电耦合等隔离技术，信号从浮地部分传递到接地部分，两部分之间没有电路上的直接联系5、生物电测量中采用隔离级设计的主要目的是什么？实现电气隔离一般有哪两种方法？（1）目的：保障从身安全，消除电源、地线干扰。

（2）方法：电磁耦合；光电耦合。

6、画出电磁耦合的原理框图，简述其工作原理。

工作原理：通过调制电路，把低频信号调制在高频载波上，经过变压器耦合，再解调，恢复生物信号。

主要由于变压器不传递低频、直流信号。

7、屏蔽驱动电路的主要作用是什么？并分析该电路是如何实现其功能的。

（1）作用是使引线屏蔽层分布电容的两端电压保持相等（2）第四章1、电极的主要功能是什么？电极除了必须具有传导电流的能力外，主要的功能是完成一个换能的作用，因为电流在体内是靠离子传导的，而在电极和导线中则是靠电子传导的。

因此电极必须起换能器的作用，将离子电流转换成电子电流。

2、画出电极/电解液界面等效电路，简述各元件的意义。

在电流密度很小时，电极与电解液界面可用如图的等效电路表示。

Ehc ——半电池电位Cd ——代表电极与电解液界面双电层所表现的电容性Rd ——代表双电层的泄漏电阻Rs ——表示电解液电阻3、简述电极极化的概念，各列出一种极化电极和不极化电极。

在有电流通过电极/溶液界面时，电极电位便从平衡电极电位E（0）变为一个新的、与电流密度有关的电极电位E（i），将电极在有电流通过时的电极电位与它没有电流通过时的平衡电极电位发生偏离的现象称为极化现象。

极化电极：惰性金属。

不极化电极：银/氯化银（Ag/AgCl）电极、甘汞电极。

4、列出心电图的标准十二导联并说明它们分别是如何形成的。

5、威尔逊中心电端是怎样形成的？画出威尔逊网络（可不标明电阻值）。

将左上肢、右上肢和左下肢的三个电位各通过相等的电阻连接到一点，其电位始终稳定，接近于零。

6、列出心电图机的主要性能指标。

输入阻抗，灵敏度，噪声，时间常数，线性误差，共模抑制比，阻尼，频率响应，走纸速度，绝缘性。

7、画出普通心电图机的原理框图8、简述心电图机前置级的保护措施。

9、什么是可兴奋细胞的静息电位和动作电位？它们的形成机理。

单个可兴奋细胞的内在环境和周围环境之间保持着稳定的电位差，称为静息电位。

由于细胞内外离子浓度不同，存在通过细胞膜的扩散梯度，在静息状态下，钾离子的通透性高，主要是钾离子沿扩散梯度移动，其方向是由细胞内移向细胞外。

由此形成膜电位差。

当可兴奋细胞的膜上某点受适度刺激时，由激动所产生的跨膜电位，称为跨膜动作电位，简称动作电位。

当可兴奋细胞的膜上某点受适度刺激时，受刺激处的细胞膜对Na+ 的通透性突然升高，因此细胞外液中的大量Na+渗入到细胞内，使细胞内Na+ 大量增加，细胞内电位由-90毫伏突然升高到+20～+30毫伏（跨膜电位逆转）。

10、体表电极运动伪差产生的原因和减少运动伪差的方法。

当一个可极化电极与电解质溶液接触时，在界面上便形成双电层，如果电极相对于电解液运动，则会搅乱界面处的电荷分布，使半电池电位产生瞬间变化。

一是尽量保持放置电极的局部皮肤不变形，使电极/导电膏/皮肤接界稳定；二是对皮肤进行充分打磨，以减少皮肤阻抗中的表皮阻抗部分。

11、正常心电波一般包含哪几个波形？各波形的意义？P波:由心房的激动所产生，前一半主要由右心房所产生，后一半主要由左心房所产生。

正常P波的宽度不超过0.11s，最高幅度不超过2.5mm。

QRS波群:反映左、右心室的电激动过程，称QRS波群的宽度为QRS时限，代表全部心室肌激动过程所需要的时间，正常人最高不超过0.10s。

T波:代表心室激动后复原时所产生的电位影响。

在R波为主的心电图上，T波不应低于R波的1/10。

U波:位于T波之后，可能是反映心肌激动后电位与时间的变化，人们对它的认识仍在探讨之中。

12、心电图机的输入部分一般包括哪些部件和电路？电极，滤波保护电路，导联选择器。

13、心电图机的放大部分一般包括哪些电路？前置放大器，隔离电路，驱动放大器（1mv定标）14、根据频率和振幅的不同一般将脑电波分为哪四种波？根据频率与振幅的不同将脑电信号分为α波、β波、θ波和δ波。

15、什么是诱发电位？其基本特征是什么？诱发电位(evoked potential，EP)是指对感觉器官施加适宜刺激，在中枢神经系统(包括部分周围神经结构)相应部位(头皮或身体其他部位)安放检测电极检测出的该刺激所激发的电活动。

基本特征是与刺激存在明显的锁时关系，重复刺激时波形及幅度基本相同，而自发脑电却无极性亦不规律，呈现杂乱的电位变化。

16、按刺激类型的不同，目前诱发电位分为哪三种？①躯体感觉诱发电位(SSEP):以微弱电流刺激被试者肢体或指(趾)端所引起的诱发电位。

②听觉诱发电位(AEP):以各种音响刺激、多为短声刺激所引起的诱发电位。

③视觉诱发电位(VEP):以闪光、各种图像和文字，甚至人物面部表情等视觉刺激所引起的诱发电位。

17、目前，脑电电极放置位置一般采用哪种标准？按电极的功能将脑电电极分为哪两种？虽然脑电图导联还没有统一的标准，但是脑电电极的放置却有比较统一的方案，这就是10-20系统电极法。

脑电图的电极分为作用电极和参考电极。

18、脑电图的导联分为哪两类？单极导联和双极导联。

19、脑电图机的放大电路与心电图机有和异同？说明造成这些差异的原因。

脑电图机和心电图机都属于人体生物电信号检测和记录仪器，两者的工作原理基本相同，但由于脑电信号与心电信号在幅度和频率上的差异以及测量部位的不同，使得两者在细节上还是有很大的不同。

第五章1、什么是收缩压、舒张压、平均压和脉压差？收缩压：心脏收缩时所达到的最高压力称为收缩压。

它把血液推进到主动脉，并维持全身循环。

舒张压：心脏扩张时所达到的最低压力称为舒张压，它使血液能回流到右心房。

平均压：是在整个心动周期动脉压的平均值。

脉压差：收缩压和舒张压的差称为脉压差，它表示血压脉动量，一定程度上反映心脏的收缩能力，是反映动脉系统特性的重要指标。

2、简述血压测量技术的分类？血压测量技术可分为直接法和间接法两种3、简述动能和势能对血压测量的影响？势能的影响：传感器的压力膜片应和测压点处于同一水平，如不能做到，应进行修正，1mmHg/1.3cm。

动能的影响：当流速高时，动能的影响变得严重。

4、简述血压直接测量的基本原理，比较血压直接测量方法中传感器置于体内和置于体外的优缺点？由偏置电源电路（A1、A2）、前置处理电路（A3～A6）、显示电路（A7）和压力传感器组成。

5、在血压直接测量中，导管送到血管中或心腔内时，其测压端口方向不同，“动压”会导致测压误差。

试分析测压端口与血流方向相对、相同和垂直三种情况下，动压对测量误差的影响。

6、目前，比较常用的间接血压测量方法是哪三种？柯氏音法，超声发，测振法7、简述柯氏音法无创血压测量的原理。

它由血压计、袖带和听诊器组成，袖带内部由无弹性纤维覆盖的橡皮囊构成。

把它绕在上臂的臂动脉或腿部的大腿动脉上一周，袖带与压力计及充气球相连。

8、简述超声法无创血压测量的原理。

超声法的原理是利用超声波对血流和血管壁运动的多普勒效应来检测收缩压和舒张压。