2018生物医学电子学1概论.ppt

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1、《医学电子学》本课程是在模拟电子技术和数字电子技术的基础上阐述生物医学领域的信号提取、检测和医学仪器设计等方面的问题。主要研究内容包括生物医学信号的特点与提取方法、生物医学信号放大电路设计、预处理电路设计、生物遥测系统以及信号分析与处理知识和现代生物医学中常用的设备。为学生奠定有关医学电子仪器的设计与开发，维修等基础知识，培养学生用理论解决实际问题的能力。要求学生通过课堂和实验教学后，掌握多种医学电子电路及设备的原理，设计及应用，并具有简单的电子及影像设备的初步分析设计与实际应用能力。绪论心电信号及检测肌电信号原理及应用脑电、红外、光电、血氧检测压力传感生物信号检测第一章概论内容提要1.1生物

2、电子学发展简史1.2研究医学电子学的意义1.3常用医学电子仪器1.4学习方法1.5医学测量仪器中的噪声和干扰1.1生物电子学发展简史18世纪，意大利神经生理学家伽尔伐尼由观察蛙的神经肌肉收缩现象，建立了生物电（bioelectricity）的理论。1786年有一天，伽伐尼在实验室解剖青蛙，把剥了皮的蛙腿，用刀尖碰蛙腿上外露的神经时，蛙腿剧烈地痉挛，同时出现电火花。经过反复实验，他认为痉挛起因于动物体上本来就存在的电，他还把这种电叫做"动物电"。生物体内不同的生命活动，能产生不同形式的生物电，如人体心脏的跳动、肌肉的收缩、大脑的思维等等。1733年，英国牧师S.Hales作了第一个血压测量的实验

3、。生物电子学发展简史1819年，法国医生laennaec发明听诊器。1875年，发现了脑的生物电现象。1889年，A.C.Waller首先提出了心脏的电偶极子模型。1895年，德国物理学家W.C.伦琴在实验室研究阴极射线时，偶然发现了x射线。1895年11月8日发现了X射线，为开创医疗影像技术铺平了道路，1901年被授予首次诺贝尔物理学奖。这一发现不仅对医学诊断有重大影响，还直接影响了20世纪许多重大科学发现。例如安东尼·亨利·贝克勒尔就因发现天然放射性，与居里夫妇共同获得1903年的诺贝尔物理学奖。威廉·康拉德·伦琴，1845年3月27日-1923年2月10日)，德国物理学家生物电子学发展简

4、史1903年，著名的心电图之父WilliamEinthoven根据前人的许多研究成果，制成了第一部用于记录心脏电位的心电图机。1929年，德国医生HansBerger用检流计在开颅的情况下记录了人的脑电图，从此揭开了人类认识大脑的新纪元。1952年Zoll将体外心脏起搏器引入至医学临床。Maekay和Jaeobson于1957年制做的一个体积小于1cm3的无线电丸药用于最早的生物遥测。使患者处于无拘束的自然状态下连续测定消化道器官各部分的pH值、温度、出血部位、压力、消化酶活性等美国联邦通信委员会(FCC)已将用于植入用途(MICS和MEDS频带)的频带分配在400MHz范围内，以便在体内时达

5、到最佳性能。植入的无线电还需要极低的功耗、泄漏电流和有效的唤醒机制来启动通讯。生物电子学发展简史生理信号类：脑电图（EEG）、心电图（ECG）、肌电图（EMG）、心音、血流、血压、体温等生化分析类：生化仪，三、五分类血球仪，血气分析仪、电解质分析仪影像类：X光机、CT、MRI、超声等……从简单的生物电的发现和测量历史表明：电子学与生命科学的结合已有150年的历史。现代科学研究表明：生命的最小单位是细胞，而存在电活动是细胞表现生命活性的基本特征。换言之，生命的本质在于“电”。因此通过检测细胞或生物组织的电活动，可以了解细胞或生物组织的生理状态或病理状态。通过各种各样的传感器也可以将检测生物“电”

6、延伸到测量温度、压力、流量、成份、成像……，通过这些测量，人们可以研究各种生命现象，诊断各种疾病。1.2研究医学电子学的意义常见的生物电信号或生理参数生物医学测量的各种参量1.3常用医学电子仪器从临床应用功能来分：诊断仪器，治疗仪器，辅助仪器（或设备）掌握医学电子类仪器的基本原理、基本结构、基本电路；培养基本应用能力（仪器分析、仪器设计、仪器维护）生理信息监测仪器：心电图机、脑电图机、床边监护系统、胎儿监护仪、血氧饱和度监护仪医用成像仪器：X射线诊断仪器（普通、数字化）、计算机断层扫描仪(CT)、超声诊断仪器(B超,彩超)、磁共振成像仪器、热成像仪器(红外)、核医学成像装置(PET)医用检验仪

7、器：生化分析仪、血液分类仪、血气分析仪、电解质分析仪医用光学仪器：内窥镜、光学显微镜等诊断仪器利用机械能的设备：呼吸机、麻醉机、透析机超声治疗设备：体外冲击波碎石机除颤仪高频治疗设备：电刀、射频消融利用磁场治疗的设备：低频磁场治疗仪（脉冲磁场治疗仪）微波治疗仪放射治疗装置：直线加速器、X刀、γ刀、钴60治疗仪器一部分与医疗有关的仪器或软件,既不直接用于作疾病诊断，也不直接用于疾病的治疗，但在现代医