2.1 生物医学测量方法-概述

❖接触式测量， Touched ❖ 非接触式测量；non-touched
❖生物电测量， bio-electricity ❖ 非生物电测量；non-bioelecrticity
❖ 形态测量， ❖ 功能测量.
morphological measurement
Functional measurement
➢ 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（Transห้องสมุดไป่ตู้ucer, 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。
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
人体参数
传感方法与技术
➢ 优点：采用植入式测量时，人体可处在无拘束的 自然状态，测量结果准确，可进行实时、动态、 长期监测，是生物医学测量发展的方向之一。
D）微创测量技术
➢ 吸取有创测量和无创测量的优点，研究多种微创 测量技术，是新的研究方向。
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。
❖直接测量，Direct measurement ❖间接测量；Indirect Measurement
❖在体测量，in vivo ❖离体测量；in virto
❖体表测量，Body Surface ❖ 体内测量；Inside
❖单维测量，Single Variable ❖ 多维测量；Multi-dimension
生物电：心电(ECG)，脑电 宏电极(铜、铂，银、Ag/AgCl、 (EEG)，肌电(EMG)，眼电 液体) （EOG），胃电（EGG），皮 微电极(玻璃、金属) 肤电，细胞电
压力：血压，心内压，脑内压， 金属应力计，半导体应变片， 胃内压，胸腔内压，肺泡内压， 差动变压器，压电晶体 眼球内压
流量与流速：血流，呼气及吸 铂电极，核磁共振，热敏电阻，
B)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：
A)无创测量：在体表测量，又称非侵入式测量，通 常采用间接测量方法。
➢ 优点：无创测量不会造成机体的创伤，易被受试 者接受；
➢ 问题：大部分方法的准确度和稳定性较差。
痛觉，味觉）以及生理活动信息等。
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
1 生物医学测量方法的分类
❖ 测量的对象：涉及人体各个系统的形态与功能。 ❖ 被测量（或信息）包括： ➢ 物理量—生物电、光、声、热、压力、流量、速
度、温度等; ➢ 化学量—血气、代谢产物、呼吸气体、体液中的
电解质等; ➢ 生物量—酶活性、免疫、蛋白质等; ➢ 生理量—如各种感觉（听觉，视觉，嗅觉，触觉，
§2.1 概 述
❖ 生物医学测量是对生物体中包含的生命现象、状 态、性质、变量和成分等信息进行检测和量化的 技术。
❖ 生物医学测量在生命科学和临床医学的许多领域 中，都是十分重要的基础性技术。例如：生命科 学研究，医学基础研究，临床诊断，病人监护， 治疗控制，人工器官及其测评，运动医学研究等 等。
❖ 在生物医学工程的所有领域，包括生物力学、生 物材料、生物医学电磁学、生理系统的建模与仿 真等，都必须直接或间接应用到生物医学测量技 术。
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。
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。
➢ 优点：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。
B)有创测量：一般在体内测量，又称侵入式测量， 通常采用直接测量的方法。
➢ 缺点：有创测量由于探测部分侵入机体，对机体 会造成一定程度的创伤，给患者带来一定的痛苦，
➢ 优点：原理明确、方法可靠、测量数据精确，因 此经常用于手术过程及术后的监测，以及作为无 创测量方法的对照评估。
C）植入式测量
➢ 随着微电子技术的发展，已有许多测量装置可埋 人人体内部进行植入式测量。
➢ 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。
血管音，柯尔苛夫音， 可动线轮、电容微音器、磁应
负颤音
变振动子、光电管、光二极管、
水银加速度计等
时间：知觉时间，反应 用电子电路作计数器，同位素 时间，脉波时间，传播 稀释法 时间,气吸气时间，脉 波间隔
温度：皮肤温度，直肠温度，热敏电阻，电阻温度计，容
❖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。
气的流量的流量，血液的出血 电磁法，超声多普勒法，色素
速度，排尿速度
稀释法，热稀释法，同位素
变量与位移：心脏的位 应变片，半导体应变片，差动
置，皮肤的厚度，皮下 变压器，电气测微仪，可变电
脂肪的厚度，肿瘤的位 极电容，光电位计，光电管，
置
光二极管，超声波法
振动：心音，呼吸音， 与测量压力传感器相同，另有