12医学仪器原理09

医用治疗设备的一般结构
病人 接口
输出
控制器
监护
操纵器
图1.1 医用治疗设备的一般结构
输出：产生治疗的能量，具有多种能量形式。 接口：传输能量。体内、体外。
如：压电晶体；电极；金属丝环；呼吸回路；辐射。 控制器：控制能量——调整、聚焦、屏蔽，
调整——强度、波长、持续时间。 监护：体检、使用者的反馈或自动。 操纵器：操作输入接口，操作者输入指令。
对生物体有益的影响大，副作用 小
监护设备
在治疗进程中监视病人的状 况
对生物体的影响极小，趋势测定
临床治疗手段与治疗设备的关系
治疗法
主要内容
药剂治疗（内科） 食疗，营养，内服，注射，外用，坐药，吸入
手术治疗（外科） 切除，止血，缝合，烧灼，冻结，蒸发，移植
人工脏器治疗
形态修补，脏器机能代偿，机能辅助，辅助循环，运动机能代偿， 免疫机能辅助，机能增强，新机能
物理治疗 放射治疗
温热，寒冷，水疗，温泉，电疗，光线，按摩，运动，作业，针 灸，高气压，机械力
X射线，γ射线，中性粒子射线，中间粒子，重粒子射线
精神治疗
精神分析，劝说，暗示，鼓励，催眠，自律训练，作业，游戏
各种治疗手段 都可能（或多或少）使用治疗设备 如：内科： 超声雾化器、注射泵
外科：切开—电刀等。止血—电刀凝结等。缝合—手术显微镜。 人工脏器：人工肾、人工心肺、呼吸机
» 手术治疗：用激光、高频电磁波、放射线、 微波、超声等单独的或配合传统手术的治疗；
» 非手术治疗（康复理疗）：用电疗、磁疗、 光疗、热疗、放疗等宏观无创的方式进行治 疗；
国际情况
全靠医生和药物的治疗疾病的时代 已经过去,自己的健康,自己来维 护 !!!
——世界
卫生组织阿鲁玛宣言 — —
国内情况
激光——聚集。 X射线——组织频率特性——穿透深度与波长成比例 电流——组织频率特性——穿透深度与频率成比例 电灼——探头几何形状——聚集
⒉ 能量大小限制 一般通过皮肤损伤的能量密度阈值： E=100mW/cm2
图1.2 治疗能量与主作用和副作用之间的关系
主作用线：E相对于M的关系。起始于E=0 副作用线：E相对于S的关系。起始于E=E0=100mW/cm2。 M1——治疗阈值， E1——主作用线上对应于M1 S2——致死界限， E2——副作用线上对应于S2，
二．改造结构以增强机能 常见类型：切割、割断组织、凝血 要求：失血少，时间短
三．功能的直接辅助 对特定器官机能增进。如：除颤器，起搏器。 设定时，须全面了解被辅助器官的生理、病理状况。 选择时，维持生命比改善生活质量更重要。
四．丧失功能的替代 替代器、假体、人工脏器 有：功能替代，结构替代，外形替代 如：人工心脏瓣膜——功能替代 人工髋关节——结构替代 人工眼球——外形替代。
能量类型 超声 X射线 电
诊断用能量水平 ＜1 mW ～50 keV
1.6 mW（阻抗体积描记）
治疗用能量水平 1.5 W/cm2 3～25 MeV
20 kW（体外除颤） 15 mW（体内起搏）
» 所需能量：治疗>>诊断。
治疗要求： 疗效>>副作用 ⒈ 能量范围限制：
方式：屏蔽、聚焦、接口形状 如：射线治疗——屏蔽——准直器、铅屏蔽。
治疗设备的内科或外科目的
一．维持或重建内环境稳定 体内平衡：温度、血气、血糖、肌张力、血压、电解质、
体液等的平衡。 调节途径：植物神经系统、循环系统、呼吸系统、脾脏、
肝脏和胰腺等的相互作用。
医用治疗设备： (1)直接代替有缺陷的器官。如，血液透析器、呼吸机 (2)直接影响所有的机能。如，早产婴儿恒温箱
医用治疗设备的输出能量
能量形式 能量状态
设备实例
电磁波 低频波 除颤器，低频治疗器，心脏起搏器，静电治疗器，电麻醉器， 神经、肌肉刺激装置，直流电浴
热
放射线 机械力
高频波 电手术刀，超短波治疗器，微波治疗器 光波 光治疗器，激光治疗器，光凝固装置 低温 冷冻手术器 常温 石蜡浴装置，电热包扎带，输液加温器，保育箱 高温 电烧灼器 电子射线 X线治疗装置，电子感应加速器，回旋加速器 粒子射线 直线加速器 静压 高压氧气室，加压水按摩装置，牵引器，吸引器，脊椎矫正
重庆大学生物医学工程系 2012
电治疗类仪器 激光治疗类仪器 微波治疗类仪器 超声治疗类仪器 。。。
医用治疗设备的目的和要求
ห้องสมุดไป่ตู้
诊断、治疗和监护设备的区别和关系 医疗 = 诊断＋治疗＋监护
↓
↓
↓
设备 设备 设备
分类
应用目的
要求
诊断设备 确定机能失常的原因和程度 对生物体的影响极小，精确测量
治疗设备 改善机能或变更病程
高频：辐射传输，包括电磁场、相干光及非相干光。产生效应：热（活 血、凝血、气化）、化学（效果、副作用）. 例如：电外科设备、射频 透热疗机、红外、紫外、 激光治疗机
⒉热辐射：一种电磁能形式。
传输：对流、传导、辐射.产生效应：热效应.如：呼吸机——对流热；婴 儿保温箱——辐射热；心肺机——传导热。
⒊放射线：电离辐射，γ射线、X射线等。有防护要求。 控制方式：直线加速器——通过选择参数。 放射性核设备——通过承载器的机械结构。
⒋机械能：可表现为压力或流的形式， 如：呼吸机——压强气流，牵引器——静张力。
⒌超声波：是振动的传播，也是机械能， 超声能→热、化学效应→治疗效果。
⒍化学能：化学能→生理效果——如麻醉系统 化学势→弥散→体液平衡——如透折器
器
动压 心按摩器，气囊泵装置，气泡浴装置，人工呼吸器，输液泵， 振动器，结石粉碎机
声波 超声波 超声波吸引器，超声喷雾器，温热治疗器，超声波治疗器
化学
血液透析机，麻醉器，血液氧合器
治疗设备：能量→生物系统→效果。 能量：直接、继发产生生物学效应
⒈电磁波：低频（中频）、高频、光波
中低频：电极传输，产生效应：生理、热（高能）、化学（长时）. 例 如：中、低频治疗机、心脏起搏器、除颤器。
» 我国医学仪器发展重点
（摘自科技部制定的2002－2010年《医药科学技术政策》）
“开展社区医疗及家庭保健工程研究，发展安全可靠、 家用小型化的检测、监测、救护、康复、保健医疗设 备和相关技术;利用宽带网技术建立进人家庭的、个 性化的、以社区为核心的医疗保健网络系统。”
康复理疗产品成为China Med 2007的新亮点