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1、生物医学工程基础（五）生物医学仪器邹远文 副教授 材料学院学院生物医学工程系 望江校区 逸夫科技楼5楼 Tel.Tel.85405140(O) 85405140(O) 13550365591 (M) 13550365591 (M) 课程安排 生物医学工程概述 生物医学材料 生物力学 人工器官 生物医学仪器 生物医学图象技术发展事例（1/6）1903年荷兰生理学家艾萨文 (William Einthoven)研制成功了 第一台采用弦线式电流计记录的 心电图仪，创立的肢体标准导 联的概念，沿用至今，艾萨文开 创性的贡献使他获得了1924年医 学诺贝尔奖小 型 化 的 同 步 12 导 联 自 动
2、心 电 图 仪心电图设备技术发展事例（2/6）用于医学的分析仪器，主要沿袭了现 代化学分析仪的方法和手段，如谱分 析方法，电化学方法、各种分离技术 等，对人体成份进行离体分析，直接 针对活体内成份的测量，是医学分析 仪器的特殊处和极重要的方面，20世 纪末得益于生物工程技术和电子技术 的发展，使医用分析仪器在大规模测 量和小型化、快速分析等方面均取得 了重大进展。法国 ABX PENTRA120 血球计数仪 五分类26项全自动血液分析仪 l高解析立方图加RBC、BASO和PLT的3个直方图l样品可贮存48个小时,内存超过90000个结果l单针或多针消融电极是在单针或多针消融电极是在B B超或超
3、或CTCT引导下，直接刺入引导下，直接刺入 患者的肿瘤部位，患者的肿瘤部位，RFRF产生器通过消融电极、接地电产生器通过消融电极、接地电 极和机体组织构成了电流回路，机体组织中的导电离极和机体组织构成了电流回路，机体组织中的导电离 子和极化分子在射频交变电流的作用下快速改变其运子和极化分子在射频交变电流的作用下快速改变其运 动方向，但由于各种导电离子的体积不同、质量不同动方向，但由于各种导电离子的体积不同、质量不同 、以及所带有的电何量不同，它们的反转和运动速度、以及所带有的电何量不同，它们的反转和运动速度 也就不同，因此它们之间就会产生摩擦热，由于消融也就不同，因此它们之间就会产生摩擦热，由
4、于消融 电极周围的电流密度极高，因此电极周围就会形成一电极周围的电流密度极高，因此电极周围就会形成一 个局部高温区。当温度达到个局部高温区。当温度达到6060以上时，组织中的蛋以上时，组织中的蛋 白质会变性，肿瘤细胞成不可逆转性坏死。同时，在白质会变性，肿瘤细胞成不可逆转性坏死。同时，在 凝固坏死区外，还有凝固坏死区外，还有4343-60-60的热疗区，在此区域的热疗区，在此区域 内的肿瘤细胞被杀灭，而正常细胞可恢复。内的肿瘤细胞被杀灭，而正常细胞可恢复。技术发展事例（3/6） 射频肿瘤消融设备RFA-I型多极射频肿瘤消融系统 采用独有的分段式PID控 制加热热，温度自动动控制为为 902 设
5、设有双路超温保护电护电 极短 路保护护，电电极脱落（断路 ）报报警，电电极温度传传感器 损损坏报报警功能 有独立的针针道电电凝止血功 能，可以有效的防止针针道 出血及针针道种植 技术发展事例（4/6） 智能胶囊内窥镜技术 RF System lab于1998年4月开始这一计划并 取得了巨大成功，推出了Norika v1和Norika v2内窥镜胶囊，现已开始推出更先进 Norikav3，带喷药仓和取活检仓。并正致力 于更新款式的开发：带PH值分析器和手术 操作器。 接收从Norika胶囊发射的影像数据。 胶囊姿态控制，焦点调节和亮度控制等。 内置线圈的背心把电源发送至Norika胶囊中 的数据
6、接收天线。 由体外可无线遥控胶囊内LED的亮度。 不同的光影组合可产生三维图象的效果。RF System lab Norika技术发展事例（5/6） 伦琴因发现X射线获得1901年首届诺 贝尔物理学奖 1972年毫斯菲尔德(G.N.Hounfield)和 科马克(A.M.Cormack)，将计算机技 术与X线相结合，发明了X射线计算 机断层扫描CT(computer aided tomography scanner)重建技术，它能 从许多不同的投影图.计算出真正的二 维切片人体组织图像，此后人们还从 新获得的连续切层图通过组合计算出 各种角度的切片图，直到三维图像， 这一医学史上划时代的成果两
7、人共享 了1979年生理学与医学诺贝尔奖CT重建仿真技术发展事例（6/6）类似于X线层析成像技术先 后有SPECT(单光子发射计 算机断层成像)以及PET(正 电子发射层析成像)应用于 临床，它们提供了X成像技 术不能提供的人体生理代 谢功能等方面的重要信息SPECT设备四探头SPECT,专门用 于脑部SPECT检查，也 可进行小动物PET试验 。双探头SPECT,专门用于 心脏 SPECT检查 生物医学仪器及应用教材 王保华，生物医学测量与仪器， 复旦大学出版社，2003年6月， ￥38教材目录Ch1 绪论 Ch2 生物电测量及仪器 Ch3 生理参数测量及仪器 Ch4 生化参数检测及仪器 C
8、h5 病房监护系统 Ch6 生理参数的远程传输及检测技术 Ch7 医学超声测量及仪器 Ch8 植入式测量及仪器 Ch9 生物医学光子测量技术 Ch10细胞和分子层次的检测技术Ch1绪论 生物医学测量的范围 生物医学测量的基本特点 生物医学测量方法的分类 生物医学测量电极与传感器 生物医学测量仪器 生物医学测量及其仪器的发展简 史和趋势Ch2生物电测量及仪器 生物电测量电极 心电测量及仪器 脑电测量及仪器 肌电测量及仪器 其它生物电测量及仪器 多道生物电记录仪 生物磁测量：心磁图和脑磁图Ch3生理参数测量及仪器 生理参数的传感技术 血压及心输出量的测量技术 生物声测量 血流测量及仪器 体温测量
9、呼吸功能测量及仪器 血液流变学测量及仪器 在体无创及微创测量技术 Ch4生化参数检测及仪器 生化参数测量的特点 血气分析仪 经皮血气监测仪 电解质分析仪 自动生化分析仪 生化参数测量技术的发展方向 Ch5病房监护系统 心电床边监护仪 中央集中监护 动态监护 胎儿监护 监护系统的发展方向Ch6 生理参数的远程传输及检测技术 生物医学遥测的分类及系统组成 远程传输的几个核心技术 无线电遥测监护 生物参数的光遥测 电话线传输监护技术 基于LAN和WAN的远程诊断 利用卫星通信系统实现远程诊断 Ch7医学超声测量及仪器 医学超声的分类、特点及应用 医学超声诊断的声学基础 A型和M型超声波 B型超声测量
10、仪器 彩色超声血流成像 Ch8植入式测量及仪器 植入式电子系统概述 吞服式无线电遥测胶囊 植入式无线电遥测系统 植入式超声波遥测系统 植入式光遥测系统 植入式闭环测控系统Ch9生物医学光子测量技术 生物医学光子学概述 生物系统的光子辐射 激光共焦扫描显微技术 组织光学参数的测量方法与技术 医学光谱技术 光子成像原理Ch10 细胞和分子层次的检测技术 扫描隧道显微镜 细胞层次测电生理学方法 DNA测序仪 PCR技术 生物芯片及其应用 毛细管电泳仪 X射线衍射仪 正电子发射型计算机断层成像及其应用（ PECT） 细胞信号传导 示踪技术 纳米技术及应用INTRODUCTION TO BIOMEDIC
11、AL ENGINEERING SecondEditionCopyright 2005,ElsevierInc.主要内容（15）1 BIOMEDICAL ENGINEERING:A HISTORICAL PERSPECTIVE（生物 医学工程：历史全貌） MORAL AND ETHICAL ISSUES（ 道德与伦理的议题） ANATOMY AND PHYSIOLOGY（ 解剖与生理学） BIOMECHANICS（生物力学） REHABILITATION ENGINEERING AND ASSISTIVE TECHNOLOGY（ 康复工程与辅助技术）主要内容（611）6 BIOMATERIALS
12、（生物材料） 7 TISSUEENGINEERING（组织工程） 8 BIOINSTRUMENTATION（生物仪 器） 9 BIOMEDICAL SENSORS（生物医学 传感器） 10BIOSIGNAL PROCESSING（生物 信号处理） 11BIOELECTRIC PHENOMENA（生 物电现象）主要内容（1217）12PHYSIOLOGICAL MODELING（ 生理建模） 13GENOMICS AND BIOINFORMATICS（基因和生物信 息） 14COMPUTATIONAL CELL BIOLOGY AND COMPLEXITY（？ ？） 15RADIATION IM
13、AGING（放射成像 ） 16MEDICAL IMAGING（医学成像） 17BIOMEDICAL OPTICS AND LASERS（生物医学光学学与激光）BIOINSTRUMENTATIONBasic Bioinstrumentation System Charge, Current, Voltage, Power, and Energy Resistance Linear Network Analysis Linearity and Superposition Thevenins Theorem Inductors Capacitors A General Approach to Sol
14、ving Circuits Involving Resistors, Capacitors, and Inductors Operational Amplifiers Time-Varying Signals Active Analog Filters Bioinstrumentation DesignBIOMEDICAL SENSORS Introduction Biopotential Measurements Physical Measurements Blood Gases and pH Sensors Bioanalytical Sensors Optical Biosensors
15、BIOSIGNAL PROCESSING Physiological Origins of Biosignals Characteristics of Biosignals Signal Acquisition Frequency Domain Representation of Biological Signals Linear Systems Signal Averaging Wavelet Transform and Short-Time Fourier Transform Artificial Intelligence Techniques中国生物医学工程学会分会或专业委员会医学物理分会 胡逸民 中医药工程分会 刘保延 人工器官分会 顾汉卿 心律分会 胡大一 生物材料分会 奚廷斐 生物医学与传感技术分会 王时明 医学超声工程分会 徐智章 临床医学工程分会
