现代医学电子仪器原理与设计课件第二版_第五章
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现代医学电子仪器原理与设计(3、7、8小结)PPT课件
04.02.2021
18
第三章 信号处理 4.前置级共模抑制能力的提高
（一）屏蔽驱动
（二）右腿驱动技术
04.02.2021
19
第三章 信号处理
第二节 隔离级设计
隔离：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。
实现电气隔离有两种方案：电磁耦合；光电耦
合。
第三节 生理放大器滤波电路设计
Ad
Ad1Ad2
12R'F RW
RF R1
则两级放大电路的总共模抑制比为
C M R RA dA d1C M R R 12C M R R 3 A c A d1C M R R 3C M R R 12
04.02.2021
13
第三章 信号处理
(二)同相串联结构的前置放大电路 外电阻匹配为
R1 RF2 RF RF1 R2 R
第一级电压增益
Ad 1
1
2R 'F RW
结论：（1）第一级的输出回路里不产生共模
电流，电路的共模抑制能力与外回路电阻是
否匹配完全无关。（2）并联结构的电路能方
便地实现增益的调节。（3）电路具有完全对
称形式，有利于克服失调、漂移的影响。
04.02.2021
11
第三章 信号处理 第一级输出端存在共模误差的输出电压：
CMRRD
A 'd A 'c
共模输出电压uoc折合到放大器输入端的共
模误差电压，即 u ' i c
04.02.2021
u 'ic
uic CMRRD
8
第三章 信号处理
结论：共模输入电压因为转化成差模电压而形 成共模干扰电压。
现代医学电子仪器原理与设计
一、本门课程的内容
医学仪器
输入或输出的物理量 不是电压或电流 超声、放射等设备
输入或输出的物理量 是电压或电流
医学电子仪器
医学电子仪器
测量、诊断
心电 脑电 肌电 诱发 电位
监 护 仪 血压 测量 仪器
治疗类仪器
心 脏 起 搏 器 心 脏 除 颤 器
高 频 电 刀
微弱信号处理 电气安全
二、本课程基本要求
发展预测
未来5年医学仪器的六大发展方向： 1、计算机相关技术：计算机辅助诊断、智 能器械、机器人和网络技术（HIS-hospital information system and PACS—picture archiving and communication system医学影像存档与传输 系统），小型化生化和光学生物传感器融合 方式出现的仪器。 2、分子医学仪器：包括遗传诊断、遗传治 疗和组织工程化仪器以及生物传感器。
7、自1958年H.O.Anger研制成功医用Gama 照相机，核医学影像类仪器开始应用于临 床，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射线而成像的，随 着CT技术的发展，有ECT（放射性同位素断 层成像），单光子放射断层成像SPECT，正 电子发射断层成像PET，能提供生理代谢方 面的信息。
（一）噪声特性 从人体拾取的生物信号不仅幅度微小， 而且频率也低。必须尽量采取各种抑制措 施，使噪声影响减至最小。一般来说， 限 制噪声比放大信号更有意义。
（二）个体差异与系统性 人体个体差异相当大，用医学仪器作检测 时，应从适应人体的差异性出发，要有相应的 测量手段。 人体又是一个复杂的系统，测定人体某部 分的机能状态时，必须考虑与之相关因素的影 响。要选择适当的检测方法，消除相互影响， 保持人体的系统性相对稳定。
现代医学电子仪器原理与设计省一等奖课件第二版 第一章
直接和间接方式：
直接工作方式： 间接工作方式：
实时和延时方式：
实时工作方式： 延时工作方式：
间断和连续: 模拟和数字:
Z＝
Vi Ii
第三节 医学仪器的特性与分类
一． 医学仪器的主要技术特性
1.
2.
准确度：
理论值 测量值 准确度 100% 理论值
精密度：在相同条件下用同一种方法多次测量所 得数值的接近程度。
生理系统建模：是对系统整体各个层次的行 为、参数及其关系建立数学模型的工作，最 终希望用数学的形式表达出来。 建模的目的：是为了更好地了解生物系统的 行为及规律，为生物控制奠定基础。 意义：生物系统建模与仿真可以将生物系统 简化为数学模型并对此模型进行计算分析， 从而代替实际的复杂、长期、昂贵及至无法 实现的实验，大大提高研究效率和定量性， 并可研究人为施加控制条件以影响生物系统 运行过程。
刺激 激励
信号校准
数据 存储
数据 传输
图1-1 医学电子仪器结构框图
生物信号采集系统：被测对象，传感 器； 生物信号处理系统：信号预处理、信 号处理； 生物信号的记录显示系统：直接记录， 存储记录，数字式显示； 辅助系统：控制和反馈、数据存储和 传输、标准信号产生和外加能量等。
二． 医学仪器的工作方式
第一章 医学仪器概述
医学仪器：主要用于对人体的疾病进 行诊断和治疗，其作用对象是复杂的 人体，所以医学仪器与其它仪器相比 有其特殊性。 在医学仪器没有大量出现前，医生主 要凭经验通过手和五官来获取诊断信 息。现在，医学仪器可以将人体的各 种信息提供给医生观察和诊断。
y kx b
第一节 生物信号知识简介
仪器内部噪声：输入端短路时的噪声电压。
现代医学电子仪器原理与设计复习指导(含答案)
现代医学电子仪器原理与设计复习指导(含答案)现代医学电子仪器原理与设计复指导（含答案）第一章医学仪器概述医学仪器的工作方式分为直接和间接、实时和延时、间断和连续、模拟和数字。
根据用途不同，医学仪器通常分为诊断用仪器和理疗用仪器。
诊断用仪器包括生物电诊断与监护、生理功能诊断与监护、人体组织成分的电子分析、人体组织结构形态影像诊断。
理疗用仪器包括电疗、光疗、磁疗与超声波治疗。
生理系统的建模与仿真方法是为了研究、分析生理系统而建立的一个与真实系统具有某种相似性的模型，然后利用这一模型对生理系统进行一系列实验，这种在模型上进行实验的过程就称为系统仿真。
建模是医学仪器设计的第一步和关键，是对生命对象进行科学定量描述的产物。
建模关系即模型的有效性度量主要包括复制有效，在系统输入与输出上认识系统；预测有效，对系统内部状态及总体结构认识清楚；结构有效，内部状态、总体结构及分解结构均有了解等三个层次。
广义而言，生理系统的模型不仅包括人造的物理或数学的模型，也应包括动物模型。
建模即建立一个在某一特定方面与真实系统具有相似性的系统，真实系统称为原型，而这种相似性的系统就称为该原型系统的模型。
模型的建立蕴含的三层意思即理想化、抽象化和简单化。
模型可分为数学模型、物理模型和描述模型三种。
按照真实系统的性质而构造的实体模型即物理模型。
对生理系统而言，其物理模型通常是由非生物物质构成的，根据其与原型相似的形式可分为如下四种类型：几何相似模型、力学相似模型、生理特性相似模型、等效电路模型。
数学模型是用数学表达式来描述事物的数学特性，它不像物理模型那样追求与客观事物的几何结构或物理结构的相似性，但可较好地刻划系统内在的数量联系，从而可定量地探求系统的运转规律。
构造一个数学模型主要包括系统中各个作用环节的描述即寻求一个适当的数学运算关系来描述系统的结构、功能和内在联系和表征系统的固有特征量的提取即主要来源于实验数据的参量提取两个方面的内容。
现代医学电子仪器原理与设计课件第二版第五章
血管内传感器（传感器置体内的测量）
光纤压力传感器的重要传感元件是法布利-比洛特(FP)型光学干涉仪。干涉仪的两面镜子分别是位于一端的薄膜内表面和位于另一端的光纤尖端。所施加的压力P引起了薄膜的偏移，而此偏移又直接转换成了FP 干涉仪空腔长度的变化。
这种导管顶端压力传感器的缺点是比其它类型传感器贵，同时用过后容易破碎，从而造成每次使用成本增加。 光纤压力传感器可以克服上述缺点并可制造成各种大小规格，并且成本低。
血压测量的参考点
人体除了器官和组织产生生理压力之外，还有重力和大气压力产生的非生理压力。在有些测量中要求将生理压力与非生理压力量分开。 大气压力在人体中分布是均匀的，当测量人体相对压力值时，大气压力变化不会影响测量结果。但是，当测量绝对压力时，大气压的变化就必须考虑，即在测量过程中应随时标测当时的大气压。 重力效应较为复杂，如果忽略阻力和动力等因素引起的血压下降，则血液两点之间的压差等于重力位势之差，大约为ρgh，显然每点的压力会因体位的变化而变化。
1
血管内传感器有导管顶端压力传感器、光纤压力传感器等。
2
血管外传感器系统中的导管传感器系统的频率响应特性由于受到系统耦合液体特性的限制，而导管顶端压力传感器在压力源和传感器元件之间不需要通过导管内液体的连接，因此测量压力时可以得到更高的频响和消除时延的影响。
3
导管顶端压力传感器有很多商品化产品可供选择，包括各种应变片，这些应变片一般固定在柔性的膜上并安装在导管顶端。在设计中应变片大多按惠斯通电桥方式连接以解决温漂造成的影响。
图5-14所示为一血压直接测量的便携式血压计的原理电路。它由偏置电源电路（A1、A2）、前置处理电路（A3～A6）、显示电路（A7）和压力传感器组成。Rp1为调零电位器
01
光纤压力传感器的重要传感元件是法布利-比洛特(FP)型光学干涉仪。干涉仪的两面镜子分别是位于一端的薄膜内表面和位于另一端的光纤尖端。所施加的压力P引起了薄膜的偏移，而此偏移又直接转换成了FP 干涉仪空腔长度的变化。
这种导管顶端压力传感器的缺点是比其它类型传感器贵，同时用过后容易破碎，从而造成每次使用成本增加。 光纤压力传感器可以克服上述缺点并可制造成各种大小规格，并且成本低。
血压测量的参考点
人体除了器官和组织产生生理压力之外，还有重力和大气压力产生的非生理压力。在有些测量中要求将生理压力与非生理压力量分开。 大气压力在人体中分布是均匀的，当测量人体相对压力值时，大气压力变化不会影响测量结果。但是，当测量绝对压力时，大气压的变化就必须考虑，即在测量过程中应随时标测当时的大气压。 重力效应较为复杂，如果忽略阻力和动力等因素引起的血压下降，则血液两点之间的压差等于重力位势之差，大约为ρgh，显然每点的压力会因体位的变化而变化。
1
血管内传感器有导管顶端压力传感器、光纤压力传感器等。
2
血管外传感器系统中的导管传感器系统的频率响应特性由于受到系统耦合液体特性的限制，而导管顶端压力传感器在压力源和传感器元件之间不需要通过导管内液体的连接，因此测量压力时可以得到更高的频响和消除时延的影响。
3
导管顶端压力传感器有很多商品化产品可供选择，包括各种应变片，这些应变片一般固定在柔性的膜上并安装在导管顶端。在设计中应变片大多按惠斯通电桥方式连接以解决温漂造成的影响。
图5-14所示为一血压直接测量的便携式血压计的原理电路。它由偏置电源电路（A1、A2）、前置处理电路（A3～A6）、显示电路（A7）和压力传感器组成。Rp1为调零电位器
01
现代医学电子仪器原理与设计课件第二版_第二章[46P][5.65MB]
![现代医学电子仪器原理与设计课件第二版_第二章[46P][5.65MB]](https://img.taocdn.com/s3/m/facc227d8e9951e79b8927cf.png)
放大器内所有噪声源贡献的噪声，用与输入端串 联的阻抗为零的噪声电压发生器Un和与输入端并 联的阻抗为无穷大的噪声电流In以及二者的相关系 数C来表示。
设放大器输出端噪声为U no , 是由U ns ,U n 和I n 造成， 它们各自对U no的贡献：
U ns : U o1 U ns
Zi A Rs Z i
b)
I.
干扰耦合途径
传导耦合：经导线传播把干扰引入测试系统。 如：交流电源线、测试系统中的长线 。 经公共阻抗耦合： Rcs
Vc1 Vcs
II.
前 置 级
电 路 I
电 路 II
Rce
III.
近场： 远场： 2 2
电场和磁场耦合
：电磁波波长
电场干扰：主要以电容耦合引入。 磁场干扰：主要以电感性耦合引入干扰。 近场干扰： 1MHz 近场＜300m 30kHz 近场＜10km。
第一节 人体电子测量系统中的电磁干扰
一． 干扰的引入
干扰形成的三个条件：干扰源、耦合通道（即引 入方式）与敏感电路（即接收电路）。
干扰源 耦合通道 敏感电路
a)
干扰源：能产生一定的电磁能量而影响周围电路 正常工作的物体或设备。
自然界的干扰 外界干扰源： 周围电气、电子设备的干扰 50Hz工频干扰
Zin
Zin
ZG
Cd2 ZG
人体内位移电流通过右腿接地电阻ZG产生共模 干扰，在理想情况下，共模干扰通过系统的高共 模抑制比被克服。
VI.
生物电测量中磁场的电感性耦合(图2-14)
在人体和测试系统输入回路构成环路时，将在环路中感 应出干扰电压，其幅度为： SB cos
一般病室中B cos 3.2 10 7 Wb / m 2 则50 Hz感应电压 100 S ( V )。 回路面积限定在0.1m 2以下方可使电感耦合干扰电压小于10V
设放大器输出端噪声为U no , 是由U ns ,U n 和I n 造成， 它们各自对U no的贡献：
U ns : U o1 U ns
Zi A Rs Z i
b)
I.
干扰耦合途径
传导耦合：经导线传播把干扰引入测试系统。 如：交流电源线、测试系统中的长线 。 经公共阻抗耦合： Rcs
Vc1 Vcs
II.
前 置 级
电 路 I
电 路 II
Rce
III.
近场： 远场： 2 2
电场和磁场耦合
：电磁波波长
电场干扰：主要以电容耦合引入。 磁场干扰：主要以电感性耦合引入干扰。 近场干扰： 1MHz 近场＜300m 30kHz 近场＜10km。
第一节 人体电子测量系统中的电磁干扰
一． 干扰的引入
干扰形成的三个条件：干扰源、耦合通道（即引 入方式）与敏感电路（即接收电路）。
干扰源 耦合通道 敏感电路
a)
干扰源：能产生一定的电磁能量而影响周围电路 正常工作的物体或设备。
自然界的干扰 外界干扰源： 周围电气、电子设备的干扰 50Hz工频干扰
Zin
Zin
ZG
Cd2 ZG
人体内位移电流通过右腿接地电阻ZG产生共模 干扰，在理想情况下，共模干扰通过系统的高共 模抑制比被克服。
VI.
生物电测量中磁场的电感性耦合(图2-14)
在人体和测试系统输入回路构成环路时，将在环路中感 应出干扰电压，其幅度为： SB cos
一般病室中B cos 3.2 10 7 Wb / m 2 则50 Hz感应电压 100 S ( V )。 回路面积限定在0.1m 2以下方可使电感耦合干扰电压小于10V
医学仪器原理精选演示PPT
•2
第一章 总论
•3
一、医疗仪器与生物医学工程
•4
生物医学工程学
(Biomedical Engineering, BME) 生物医学工程学是运用现代自然科学和
工程技术的原理与方法，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。
本课程为72学时，课中要求学生分组分专题查找医 疗设备和生产厂商的资料写出专题报告并演讲和讨论。 熟悉医疗设备功能和相关的制造和销售厂商。
先修课程： 电子学、解剖学、生理学。 使用教材：王成编《现代医学仪器导论》 主要参考书：《世界医疗器械》、《常规医疗装备》
（香港科讯交流有限公司出版，月刊）
•25
医疗仪器的作用
从发展医学科学角度认识，一种先进的 科学技术成果很快地应用到医学上来， 对于促进医学科学水平的提高往往起到 决定性作用。它使人们对疾病的认识从 细胞水平深入到分子量子水平，从定性 到定量、定位。可以说，装备水平已是 医院现代化程度的一个重要标志。
•26
•12
与普通的精密仪器相比，医疗 仪器有如下特点
对被测体必须是无害的，最理想的是无损伤 的
要考虑电极或传感器对测量结果产生影响； 生物信号弱小，而干扰强大。信号可能只有
干扰的千分之一； 能量的限制，我们不可能为了提高信噪比或
提高治疗效果而无限制地提高外加能量，这 会造成机体的损伤； 安全考虑，由于病人本身已比较衰弱，安全 问题就比较突出。
•13
三、医疗仪器的种类
•14
按使用风险大小分类
国家对医疗器械实行分类管理。国家有专门机构对医 疗器械的研发、生产、销售和使用进行管理和监督。
第一章 总论
•3
一、医疗仪器与生物医学工程
•4
生物医学工程学
(Biomedical Engineering, BME) 生物医学工程学是运用现代自然科学和
工程技术的原理与方法，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。
本课程为72学时，课中要求学生分组分专题查找医 疗设备和生产厂商的资料写出专题报告并演讲和讨论。 熟悉医疗设备功能和相关的制造和销售厂商。
先修课程： 电子学、解剖学、生理学。 使用教材：王成编《现代医学仪器导论》 主要参考书：《世界医疗器械》、《常规医疗装备》
（香港科讯交流有限公司出版，月刊）
•25
医疗仪器的作用
从发展医学科学角度认识，一种先进的 科学技术成果很快地应用到医学上来， 对于促进医学科学水平的提高往往起到 决定性作用。它使人们对疾病的认识从 细胞水平深入到分子量子水平，从定性 到定量、定位。可以说，装备水平已是 医院现代化程度的一个重要标志。
•26
•12
与普通的精密仪器相比，医疗 仪器有如下特点
对被测体必须是无害的，最理想的是无损伤 的
要考虑电极或传感器对测量结果产生影响； 生物信号弱小，而干扰强大。信号可能只有
干扰的千分之一； 能量的限制，我们不可能为了提高信噪比或
提高治疗效果而无限制地提高外加能量，这 会造成机体的损伤； 安全考虑，由于病人本身已比较衰弱，安全 问题就比较突出。
•13
三、医疗仪器的种类
•14
按使用风险大小分类
国家对医疗器械实行分类管理。国家有专门机构对医 疗器械的研发、生产、销售和使用进行管理和监督。
现代医学电子仪器原理与设计版
2. 测振法
五．血氧饱和度
血液中的有效氧分子,通过与血红蛋白（Hb)结合 后形成氧合血红蛋白（HbO2），氧合血红蛋白占 全部血红蛋白的百分比称为血氧饱和度。血氧饱 和度是衡量人体血液携带氧的能力的重要参数。
血氧饱和度的测量通常分电化学法和光学法两类。
以往大部分采用电化学法，如临床和实验室常用 的血气分析仪，它要取血样来检测，尽管可以得 到精确的结果，但该方法属于有创测量，操作复 杂，分析周期长，不能连续监测。
监护仪监测的生理和生化参数：如心电图监测、呼 吸监测、无创血压监测、有创血压监测、气道二氧 化碳监测、气道氧气监测、血液体积辅助监测、血 氧饱和度/血液体积监测、温度监测、pH值监测、血 气监测等
医用监护仪除有监护功能外，还有疾病诊断和治疗 的功能，同时还有抢救功能，如动态心电图 （HOLTER）和血压监测信、心脏除颤监护仪等。
瞬时心率是指心电图两个相邻R-R间期的 倒数。即：
F 1 次 /s 6(次 0/m i n 式 )：中 为 TR R 间期
T
T
平均心率是在已知时间内计算脉搏数，即 用R波个数来决定 。即：
F N 次 /s 6N 0 次 /m i式 n：是 中 T 计 ；是 N 数 R 波。 时 个
T
T
AHA IEC
表6-1 监护导联线电极的颜色标识
右臂R、 右上胸部
白色
电极
左臂L、 左腿F、 右腿N、 胸部或
左上胸部 左下胸部 右下胸部 V1～V6
黑色 红色 绿色 棕色
红色
黄色
绿色
黑色
白色
当监护仪有3个监护电极时，监护电极放置于胸部的 位置如图6-2所示。
2. 影响ECG精确测量的因素
⑴ 电极放置正确；⑵ 电极与皮肤接触良好； ⑶ 导联选择正确；⑷ 排除外部干扰。
五．血氧饱和度
血液中的有效氧分子,通过与血红蛋白（Hb)结合 后形成氧合血红蛋白（HbO2），氧合血红蛋白占 全部血红蛋白的百分比称为血氧饱和度。血氧饱 和度是衡量人体血液携带氧的能力的重要参数。
血氧饱和度的测量通常分电化学法和光学法两类。
以往大部分采用电化学法，如临床和实验室常用 的血气分析仪，它要取血样来检测，尽管可以得 到精确的结果，但该方法属于有创测量，操作复 杂，分析周期长，不能连续监测。
监护仪监测的生理和生化参数：如心电图监测、呼 吸监测、无创血压监测、有创血压监测、气道二氧 化碳监测、气道氧气监测、血液体积辅助监测、血 氧饱和度/血液体积监测、温度监测、pH值监测、血 气监测等
医用监护仪除有监护功能外，还有疾病诊断和治疗 的功能，同时还有抢救功能，如动态心电图 （HOLTER）和血压监测信、心脏除颤监护仪等。
瞬时心率是指心电图两个相邻R-R间期的 倒数。即：
F 1 次 /s 6(次 0/m i n 式 )：中 为 TR R 间期
T
T
平均心率是在已知时间内计算脉搏数，即 用R波个数来决定 。即：
F N 次 /s 6N 0 次 /m i式 n：是 中 T 计 ；是 N 数 R 波。 时 个
T
T
AHA IEC
表6-1 监护导联线电极的颜色标识
右臂R、 右上胸部
白色
电极
左臂L、 左腿F、 右腿N、 胸部或
左上胸部 左下胸部 右下胸部 V1～V6
黑色 红色 绿色 棕色
红色
黄色
绿色
黑色
白色
当监护仪有3个监护电极时，监护电极放置于胸部的 位置如图6-2所示。
2. 影响ECG精确测量的因素
⑴ 电极放置正确；⑵ 电极与皮肤接触良好； ⑶ 导联选择正确；⑷ 排除外部干扰。
现代医学电子仪器原理和设计
第十五页，共48页。
典型参数
幅度范围
频率范围
心 电 （ ECG ） 0.01~5mV 脑 电 （ EEG ） 2~200μV
0.05~100Hz 0.1~100Hz
肌电（EMG） 0.02~5mV
胃电（EGG） 0.01~1mV
心 音 （ PCG ）
血流（主动 脉）
输出量
1~300mL/s 4~25L/min
第三十四页，共48页。
作用对象
信号因素
有有有有有有 有有有有有有有有有有 有有有有 有有有有有有有 有有有有有有有有有
环境因素 医学因素 经济因素 时代因素
有有有有有有有 有有有有有有有有有 有有有有有有有 有有有有有 有有有有 有有有有有有有
有有有有有有有有有 有有有有有有有有 有有有有有 有有有有 有有有有有有 有有有有有
第三页，共48页。
常见的现代医学仪器
医用X线诊断装置
计算机断层成像系统(CT)
磁共振成像系统 (MRI)
核医学诊断仪器及设备 （ECT、PET）
超声设备
放射治疗装置 （钴60、X-刀、γ-刀）
医用光学仪器 （医用内窥镜等） 生理量测量仪器 （ECG、EMG、EEG、IBP、NIBP、
第二十页，共48页。
（二）精密度(Precision) 精密度是指仪器对测量结果区分程度的一种 度量。表示从所选定的已知数据中可能分辨 的数值。
第二十一页，共48页。
（三）输入阻抗(Input impedence)
通常称外加输入变量（如电压、力、压强等） 与相应应变量（如电流、速度、流量等）之比 为仪器的输入阻抗。
2.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
典型参数
幅度范围
频率范围
心 电 （ ECG ） 0.01~5mV 脑 电 （ EEG ） 2~200μV
0.05~100Hz 0.1~100Hz
肌电（EMG） 0.02~5mV
胃电（EGG） 0.01~1mV
心 音 （ PCG ）
血流（主动 脉）
输出量
1~300mL/s 4~25L/min
第三十四页，共48页。
作用对象
信号因素
有有有有有有 有有有有有有有有有有 有有有有 有有有有有有有 有有有有有有有有有
环境因素 医学因素 经济因素 时代因素
有有有有有有有 有有有有有有有有有 有有有有有有有 有有有有有 有有有有 有有有有有有有
有有有有有有有有有 有有有有有有有有 有有有有有 有有有有 有有有有有有 有有有有有
第三页，共48页。
常见的现代医学仪器
医用X线诊断装置
计算机断层成像系统(CT)
磁共振成像系统 (MRI)
核医学诊断仪器及设备 （ECT、PET）
超声设备
放射治疗装置 （钴60、X-刀、γ-刀）
医用光学仪器 （医用内窥镜等） 生理量测量仪器 （ECG、EMG、EEG、IBP、NIBP、
第二十页，共48页。
（二）精密度(Precision) 精密度是指仪器对测量结果区分程度的一种 度量。表示从所选定的已知数据中可能分辨 的数值。
第二十一页，共48页。
（三）输入阻抗(Input impedence)
通常称外加输入变量（如电压、力、压强等） 与相应应变量（如电流、速度、流量等）之比 为仪器的输入阻抗。
2.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
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在心血管系统中，右心房压最稳定，几乎不 受人体姿态变化的影响，这一重要特征，对 于使人体在运动中保持循环系统的稳定起到 了很重要的作用。
当对右心房血压进行测量时，体位引起的血 压变化很小，故临床大多在上臂进行血压检 查是很恰当的，因为它几乎与右心房在同一 水平线上。而在别的高度上测量血压时，应 根据高度差进行校正。
第一章 概述 医用电子仪器，结构各工作方式； 主要技术特性； 医学仪器的特殊性；
复 医学仪器设计原则与步骤 习 第二章 噪声和干扰
人体电子测量中的电磁干扰
总 干扰形成的三个条件：干扰源、耦合通道、 敏感电路
结 测试系统的噪声，低噪声放大器设计 第三章 信号处理 生物电放大器前置级原理 隔离级设计 生理放大器滤波电路设计
⑵ 主动脉压：约为130/75，左心室约为130/5，左心
房为9/5，右心室为25/0，右心房为3/0，肺动脉为25/12。
⑶ 毛细血管：为2.6～4.0kPa(20～30mmHg)，静脉为
0～2．67 kPa(0～20mmHg)。
二． 血压测量的参考点
人体除了器官和组织产生生理压力之外，还有重 力和大气压力产生的非生理压力。在有些测量中 要求将生理压力与非生理压力量分开。
人体血液循环系统模型
图5-1 人体血液循环系统模型图
心血管Байду номын сангаас统血压分布
图5-2 心血管系统血压分布图
左心室主动脉大动脉小动脉微动脉 毛细血管(血液在毛细血管处进行物质交换 以供应人体所必需的营养。回流的血液成为 静脉血。)静脉血小静脉大静脉最后从 上、下腔静脉进人右心房右心室血液通 过肺动脉和吸人的氧气结合氧合后的血液变 成动脉血左心房左心室，周而复始地循 环。
心血管系统的压力测量，是人类生理压力测量 中最重要的部分，其中动脉压尤为重要。
1. 收缩压（SP）和舒张压（DP）
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。
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。
5. 中心静脉压（CVP）
中心静脉压一般指右心房、上腔静脉或锁 骨下静脉血液所给出的压力。
绝对压力：工程上相对于真空(零大气压) 来测量压力，所测得的压力称为绝对压力。
标准压力：如果相对于大气压进行测量， 所测得的压力则称为标准压力。 (76mmHg) 压力单位及关系
单位：P(帕)(Nm2)；mmHg
2. 平均压（MP）
平均压：是在整个心动周期动脉压一平均值，由 下式计算： MP D P S P D P (51 )
3
MP通常用以评价整个心血管系统的状况。
例如：整个心血管的阻力（SVR）便可用平均压 （MP），中心静脉压（CVP）和心排量（CO） 求得。 S ( M V C R C P ) V 8 O ( 5 0 P 2 ) 3. 左心室压
大气压力在人体中分布是均匀的，当测量人体相 对压力值时，大气压力变化不会影响测量结果。 但是，当测量绝对压力时，大气压的变化就必须 考虑，即在测量过程中应随时标测当时的大气压。
重力效应较为复杂，如果忽略阻力和动力等因素 引起的血压下降，则血液两点之间的压差等于重 力位势之差，大约为ρgh，显然每点的压力会因体 位的变化而变化。
对健康的成人，心血管系统各不同部位的正常血压 值如下：
⑴ 臂动脉：
收缩压：一般在12.67～18.67 kPa(95～140 mmHg)范 围内，平均值为14.67～16kPa(110～120mmHg)；
正常舒张压为8～12 kPa(60～90mmHg)，平均值为 10.67kPa(80mmHg)。脉动血压一般用分数形式来表示： 120／80，分子代表收缩压，分母代表舒张压。
第四章 生物电测量仪器 生物电产生机理 生物医学电极 心电图机：心电图知识；心电图导联；ECG6511心电图机 脑电图机 肌电图机
第五章 血压测量
第一节 概 述
血压是反映血流动力学状态的最主要的指标 之一。影响人体血压的因素很多，诸如心率、 外周循环阻力、每搏输出量、循环血量及动 脉管壁的弹性等。通过机体的正常调节，可 使血压维持在相对稳定状态；若血压过高， 则心室射血量必然要对抗较大的血管阻力， 使心脏负荷增大，心脏易于疲劳；若血压过 低，则心室射出的血流量不能满足组织的正 常代谢需要。通过测量心脏的不同房室和外 围血管系统的血压值，有助于医生判断心血 管系统的整体功能。
一． 常见的血压参数
血压：血管内血液在血管壁单位面积上垂直作用 的力称为血压。
血压信号是 随心动周期变化 的动态时间函数。 血液循环系统中 各部位测量到的 血压值是不同的， 临床上通常测量 的有动脉血压和 心脏各腔室的压 力。
图5-3 心脏各腔室压力
PM
1 T
t2
P(t)dt
t1
图5-4 动脉血压波形
左心室压反映左心室的泵作用，心室压力曲线的 上升斜率反映了心室收缩初期的力度，作为心血 管系统的重要功能指标。舒张期末端压则代表了 在射血开始前对心室的灌注压力。
4. 右心室压和肺动脉压
右心室压和肺动脉压由右心室收缩引起， 在正常血液循环中，这两种压力低于系统 动脉压。
肺楔压（PCWP）它是将导管楔入动脉的 某一分支处测得的压力，代表了毛细管与 左心房压之间的压差。对肺楔压的测量可 评估左心房的压力。
右心房可作为血压测量的参考点，该参考点 大致位于胸纵轴的中央处，具体位于胸腔左 右第四肋之间的空间、中央肋软骨节前，离 后背约10cm处。
相互关系：1个标准大气压 = 760mmHg
7m 60 m g H h 1 .g 6 3 13 (k 0 /m g 3 )9 .8 (N /k)g 0 .7 (m 6 )
1 .0 1 1 5 (N 0 /m 2 )P 1k 0 P 1
1mmHg=0.133kPa
脉动血压一般用分数形式来表示：120／80，分子 代表收缩压，分母代表舒张压。