复习 什么是生物医学工程？ 生物医学工程的主要学科领域有哪些？ 生物医学工程与医疗仪器是什么关系？ 什么是医疗器械？什么是医疗仪器？ 医疗仪器如何分类？ 常见的医疗仪器有哪些？各是哪类仪器？ 医疗仪器的作用和地位

医疗仪器的历史回顾 细胞的发现是借助于显微镜的发明（十九世纪）。 细胞的发现是借助于显微镜的发明（十九世纪）。　 １８９５年荷兰生理学家W. Einthovon首次从体表记录到心电波形。W. Einthovon获得１９２４年诺贝尔奖。

医疗仪器的历史回顾2 １８９５年１１月８日德国物理学家伦琴发现了X线，１８９７年德累斯特一家医院安装了伦琴机。伦琴获１９０１年诺贝尔奖。 １９７２年，英国EMI Ltd. 将计算机和X线技术结合而发明了X-CT，发明人Cormark（解析法）和Hounsfield（迭加法）获得了七九年诺贝尔生理学和医学奖。

医疗仪器的历史回顾3 2003年诺贝尔生理学和医学奖颁发给美国的Paul C Lauterbur and 英国的Peter Mansfield 以表彰他们为 “磁共振成像”作出的原创性贡献.

Paul C Lauterbur 1929出生于美国伊利诺斯州。1973年，他发现了在主磁场中引入梯度磁场用以创建二维图像的可能性，通过分析所发射的无线电波的特点，他能确定它的发射源。这使得可以形成用其他方法无法得到的结构的二维图像。 Sir Peter Mansfield 1933出生于英国诺丁汉郡。他进一步开发了梯度磁场的使用，提出了怎样从数学上分析所得到的信号，从而为开发有用的成像技术提供了可能 。他还指出了怎样实现快速成像的方法（echo-planar scanning ），从技术上为十年后在医学领域中的应用提供了基础。

五、医疗仪器的基本结构和要求

医疗仪器基本结构

使用性能 功能(包括先进性） 可操作性 正确性 可靠性 安全性

使用环境 显示 CPU 报警 预处理 传感器 能量 操作 人员 周围环境： 温湿度 供电系统 灰尘或气体 或其它 操作空间 支持系统 干扰： 医疗仪器 显示 CPU 报警 预处理 传感器 能量 操作 人员 供电系统 或其它 支持系统 周围环境： 温湿度 灰尘或气体 操作空间 干扰： 电气：50Hz 高频：电刀， 电梯 学历、责任感、受训、 经验、手册、 纪录（档案）、技术支持 病人 工程技术人员

六、医疗仪器技术管理

管理目标 医疗仪器是特殊的精密仪器，各国都有专门机构进行监管； 在医疗仪器使用过程中的监管责任是在于使用该仪器的医院，通过管理使医疗仪器能够有效地、安全的被使用，实现其医疗功用；同时医疗仪器也应该被合理的、高效的使用，使贵重的医疗资源得到充分利用。

医疗仪器的生命周期 需求分析 选购 入院检验 安装调试 使用培训 临床使用 维护维修 报废更新 设备厂商 医院设备部门

技术管理的内容 设备采购 入院检验 档案管理 计量管理 风险管理 维修保养

思考题 与医疗仪器直接相关的两个生理学和医学诺贝尔奖是关于什么的？ 医疗仪器的基本结构的解释 考察医疗仪器的使用性能有哪些方面？ 医疗仪器的使用环境受哪些因素影响？ 什么是医疗仪器的生命周期？与医疗仪器的设计和使用有什么关系？

第二章 生物电测量技术

2.1 生物电信号

生物电信号 名称 幅值 频率范围 心电 0.18mv 0100Hz 脑电 550μv 0.560Hz 肌电 20μv30mv 胃电 50μv2mv 0.00120Hz 视网膜电 50μv200μv DC20Hz

生物电信号的测量特点 信号微弱： 0.1μv~5mv； 信号的频率低：直流~几百赫兹以下 强噪声背景（信噪比小）：如50HZ干扰，其他生物电信号的干扰和测量设备本身的电子元器件噪声的干扰。 50Hz噪声干扰：电磁场干扰或仪器电源电压的干扰。 其它信号的干扰：如测量诱发脑电时自发脑电的干扰，测量胎儿心电时的母体心电的干扰等。 电子元器件噪声干扰：热噪声和PC结噪声干扰。 电极电位影响：电极之间的电位差可达300mv，不稳定，会形成基线漂移。（电极电位与电极材料有关，也与电极安放、电极面积、电流密度等有关系）

2.2 生物电放大器

生物电放大器基本要求 不影响所检测部位的生理功能； 测得的信号不能有畸变； 必须能将有用信号和干扰分离开来； 必须对可能的电击伤害提供有效的防护； 放大器本身应能经受得起除颤器、电刀等产生的大电流的冲击。

生物电放大器技术特点 采用差分放大器 高增益 低噪声 高输入阻抗 合适的通频带 电气隔离和保护

采用差分放大器： 只能测得两个电极之间的生物电的电位差值， 差分放大器仅对差模信号作正常放大，对共模信号有抑制作用。由于生物电信号在两个电极上是不同的，是差模信号，工频干扰信号在两个电极上的幅度和相位基本上是相同的，是共模信号。差分放大器可以对差模信号放大而对共模信号抑制。

高增益： 生物电信号非常弱小：通常放大器的增益达500倍至1000000倍左右，针对不同的信号应选择不同的增益。

低噪声： 由于信号弱小，放大器本身的噪声幅度必须远低于信号幅度，尤其是放大器的前置级噪声，它会与信号一起经后级放大器放大，因此，前置放大器的元件必须采用低噪声的。

高输入阻抗： 生物电信号的信号源内阻很高，提高放大器的输入阻抗可以提高信号拾取的比例。 高输入阻抗也能减少因各电极阻抗不一致造成的共模干扰。因此，提高输入阻抗也能提高信噪比。

合适的通频带： 通常是利用滤波器来完成。 高通滤波器可以用来消除电极电位漂移； 低通滤波器可以用来消除各种高频噪声，尤其是工频噪声及其谐波，也能用于限制信号的频宽以防采样时造成信号混叠。 不同生物电信号的频率范围不同，放大器的频率响应范围也是不同的。

电气隔离和保护： 现代生物电放大器都采用隔离放大器，使得连接病人的放大器输入级（应用部分）与放大器后级完全电器隔离的。 电器隔离的主要目的是防止病人受到电击，同时，该技术对抑制电源干扰的影响也有一定的作用。

生物电放大器框图 Vout 隔离放大器 10-1000倍 前置放大器 10-50倍 高通滤波器 低通滤波器 + -

思考题 生物电信号有哪些，他们的信号特征是什么？ 生物电放大器的基本要求和技术特点是什么？ 生物电放大器应有哪些部分组成？ 请考虑设计一个用于心电放大的生物电放大器。（先写出设计要求和技术指标）