生物医学测量与仪器课件3.ppt
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生物医学检测技术 PPT课件
员所能感知的形式显示结果。显示形式可以是数
字的或图像的，也可以是连续的或离散的。多数
是依靠使用者的视觉，但也有采用听觉感知的办
法。数字式显示器是一种将信号以数字形式显示
供观察的器件，一般由计数器、译码器、驱动器
和数码管等组成。其中显示器分荧光数码管和液
晶显示两种。
20
从人体采得的信息具有二个特点：
生物医学检测系统包括信息的检测（采集）、 传播、存储、加工处理和监视读出。
5
6
在许多医学测量中，要求对某种形式的外部刺 激作出反应。用以产生提供刺激给被测对象的 设备是生物医学检测系统的一个重要组成部分。
7
刺激可以是视觉、听觉、触觉。也可以是对神
经系统某些部位的电刺激。系统人体生理系统
要做出反应。
注意:在测量过程中应保持两个变量之间关
系不变，并且应在两者关系失效时及时对测量结
果加以修正。
27
二、数据的易变性 从人体测得的量是易变的，即使所有可控制
的因素都固定，但大多数被测参数还是随时间变 化，每次测量会有不同结果。在完全相同的条件 下，各次测量结果与正常值总会有偏差。因此， 生理量不能认为是严格的定值，而应该用统计的 或概率分布的方式来处理。
11
将传感器输出的电信号进行放大、整理或作
其他变换的单元称为信号调节器（或称为信
号处理器）
12
它把采集到并已转换成电信号的信息进行放大 整理或做其他变换以满足系统的功能需要。13
将处理后的生物信息变为
可供人们直接观察的形式。
14
医学仪器对记录显示系统的要求是记录显示的效果
明显、清晰，便于观察和分析，正确反映输入信号
它们的不同之处主要在于测量对象不同。普通物 理测量的被测对象是物（如设备、机器、化学物 品、工程系统、环境等），而医学测量的对象是 人体复杂的生理系统。
生物医学测量与仪器课件2
生物医学测量与仪器课件2
汇报人： 日期:
contents
目录
• 生物医学测量基础 • 生物医学仪器基础 • 生物医学测量技术 • 生物医学仪器应用 • 生物医学测量与仪器发展趋势 • 生物医学测量与仪器实验教程
01
生物医学测量基础
测量误差与准确度
测量误差
测量误差是指实际测量值与理 想测量值之间的差异。为了减 少误差，需要使用高精度的测
行放大，以便后续处理和分析。
非线性信号处理
傅里叶变换
傅里叶变换是一种将时域信号转化为频域信号的方法，通过分析 频谱特征，可以揭示信号的内在规律。
小波变换
小波变换是一种时频分析方法，能够提供信号的时间和频率信息， 适用于处理非平稳信号。
神经网络
神经网络是一种模拟人脑神经元网络结构的计算模型，能够自适应 地学习和识别复杂的非线性信号。
光学测量技术
光学测量技术在生物医学领域的 应用也日益广泛，如光谱分析、 荧光检测等技术，可以用于检测 生物分子和细胞的结构和功能。
纳米测量技术
随着纳米技术的不断发展，纳米 测量技术在生物医学领域的应用 也日益广泛，如纳米探针、纳米 传感器等，可以用于检测生物分 子和细胞的三维结构。
集成化与微型化仪器
人工呼吸机与心脏起搏器
总结词
人工呼吸机和心脏起搏器是两种重要的生命支持设备。
详细描述
人工呼吸机通过机械通气来维持病人呼吸，适用于麻醉、昏迷、严重肺部疾病等情况下无法自主呼吸的病人。心脏起搏器则是一种植入式医疗设备，通过发放 电脉冲刺激心脏，以控制心率和心律。
临床应用
人工呼吸机和心脏起搏器对于抢救和治疗呼吸系统、心血管系统等疾病具有重要作用，广泛应用于医院和急救场所。
汇报人： 日期:
contents
目录
• 生物医学测量基础 • 生物医学仪器基础 • 生物医学测量技术 • 生物医学仪器应用 • 生物医学测量与仪器发展趋势 • 生物医学测量与仪器实验教程
01
生物医学测量基础
测量误差与准确度
测量误差
测量误差是指实际测量值与理 想测量值之间的差异。为了减 少误差，需要使用高精度的测
行放大，以便后续处理和分析。
非线性信号处理
傅里叶变换
傅里叶变换是一种将时域信号转化为频域信号的方法，通过分析 频谱特征，可以揭示信号的内在规律。
小波变换
小波变换是一种时频分析方法，能够提供信号的时间和频率信息， 适用于处理非平稳信号。
神经网络
神经网络是一种模拟人脑神经元网络结构的计算模型，能够自适应 地学习和识别复杂的非线性信号。
光学测量技术
光学测量技术在生物医学领域的 应用也日益广泛，如光谱分析、 荧光检测等技术，可以用于检测 生物分子和细胞的结构和功能。
纳米测量技术
随着纳米技术的不断发展，纳米 测量技术在生物医学领域的应用 也日益广泛，如纳米探针、纳米 传感器等，可以用于检测生物分 子和细胞的三维结构。
集成化与微型化仪器
人工呼吸机与心脏起搏器
总结词
人工呼吸机和心脏起搏器是两种重要的生命支持设备。
详细描述
人工呼吸机通过机械通气来维持病人呼吸，适用于麻醉、昏迷、严重肺部疾病等情况下无法自主呼吸的病人。心脏起搏器则是一种植入式医疗设备，通过发放 电脉冲刺激心脏，以控制心率和心律。
临床应用
人工呼吸机和心脏起搏器对于抢救和治疗呼吸系统、心血管系统等疾病具有重要作用，广泛应用于医院和急救场所。
生物医学测量方法-概述 ppt课件
ppt课件 7
为方便起见，下面讨论分类时主要按照： 1）测量过程是否直接在生物活体上进行，分为离 体测量和在体测量； 2）根据被测量的性质分类，分为生物电测量和非 生物电测量。
t课件
8
1)离体测量与在体测量
A)离体测量(in vitro)
对离体的体液、尿、血、活体组织和病理标本之 类的生物样品进行的测量。
ppt课件
13
2)生物电测量与非生物电测量
生物电测量 —— 对生物活体各部分的生物电位及 电学特性(阻抗或导纳等)的测量。 生物电位活动是生物存活的重要生命体征（Vital Sign）。 人体不同部位的生物电，如心电（ECG）、脑电 （ EEG ） 、 肌 电 （ EMG ） 、 神 经 电 （ Nerve Potential ）、眼电（ EOG ）、细胞电（ Cell Potential）及皮肤电（Skin Potential）等， 均与相应器官的功能密切有关，是诊断这些器官 疾病的重要手段。
生物医学测量是以人体的生命现象作为基本对象， 与工业测量及其他非生物医学测量相比，在测量 方法、测量结果以及对测量结果的认识上，具有 以下显著的特点，熟悉这些特点，对构建生物医 学测量系统、正确操作和使用医学仪器具有重要 意义。
ppt课件
25
1) 生命系统的多变量特性 (Multi-variability)
14喉科手术室急救室儿科妇产科生物医学测量方法概述常见临床监护装置仪器种类临床应用领域心电监护系统内科外科耳鼻喉科手术室急救室康复部儿科妇产科家庭病房手术监护系统外科妇产科手术室急救室围生期胎儿监护系统妇产科新生儿监护系统儿科妇产科呼吸监护系统手术室急救室监护病房血氧监护装置手术室急救室监护病房icu集中监护系统危重病人监护病房急救室ccu集中监护系统冠心病人监护病房急救室生物医学测量方法概述22生物医学测量的特点生物医学测量的特点v生物医学测量是以人体的生命现象作为基本对象与工业测量及其他非生物医学测量相比在测
为方便起见，下面讨论分类时主要按照： 1）测量过程是否直接在生物活体上进行，分为离 体测量和在体测量； 2）根据被测量的性质分类，分为生物电测量和非 生物电测量。
t课件
8
1)离体测量与在体测量
A)离体测量(in vitro)
对离体的体液、尿、血、活体组织和病理标本之 类的生物样品进行的测量。
ppt课件
13
2)生物电测量与非生物电测量
生物电测量 —— 对生物活体各部分的生物电位及 电学特性(阻抗或导纳等)的测量。 生物电位活动是生物存活的重要生命体征（Vital Sign）。 人体不同部位的生物电，如心电（ECG）、脑电 （ EEG ） 、 肌 电 （ EMG ） 、 神 经 电 （ Nerve Potential ）、眼电（ EOG ）、细胞电（ Cell Potential）及皮肤电（Skin Potential）等， 均与相应器官的功能密切有关，是诊断这些器官 疾病的重要手段。
生物医学测量是以人体的生命现象作为基本对象， 与工业测量及其他非生物医学测量相比，在测量 方法、测量结果以及对测量结果的认识上，具有 以下显著的特点，熟悉这些特点，对构建生物医 学测量系统、正确操作和使用医学仪器具有重要 意义。
ppt课件
25
1) 生命系统的多变量特性 (Multi-variability)
14喉科手术室急救室儿科妇产科生物医学测量方法概述常见临床监护装置仪器种类临床应用领域心电监护系统内科外科耳鼻喉科手术室急救室康复部儿科妇产科家庭病房手术监护系统外科妇产科手术室急救室围生期胎儿监护系统妇产科新生儿监护系统儿科妇产科呼吸监护系统手术室急救室监护病房血氧监护装置手术室急救室监护病房icu集中监护系统危重病人监护病房急救室ccu集中监护系统冠心病人监护病房急救室生物医学测量方法概述22生物医学测量的特点生物医学测量的特点v生物医学测量是以人体的生命现象作为基本对象与工业测量及其他非生物医学测量相比在测
第1章-生物医学检测技术-基本概念【可编辑的PPT文档】
生物医学检测技术
教学参考书
第一章 生物医学检测系统基本概念
生物医学检测技术是运用工程的方法去测 量生物体的形态、生理机能及其他状态变 化的生理参数。
血流量
1.1 生物医学检测系统的组成
一、生物医学检测仪器分类： 1、临床用的检测仪器： 2、医学研究用 二、人体参数测量： 1、活体测量 2、离体测量
245.3x+9325.38y=20 044.5
解得 即
x=70.8 Ω y=0.288Ω/℃
r0=70.8Ω
y 0.288 4.07 10 3 /. C
R0 70.8
用矩阵求解, 则有
1 11 1 1 1 1 A′A= 19.1 25.0 30.1 36.0 40.0 45.1 50.0
令x=r0, y=αr0, 则误差方程可写为
76.3-(x+19.1y) =v1 77.8-(x+25.0y) =v2 79.75-(x+30.1y) =v3 80.80-(x+36.0y) =v4 82.35-(x+40.0y) =v5 83.9-(x+45.1y) =v6 85.10-(x+50.0y) =v7
ti(℃) Ri(Ω)
19.1 76.3
25.0 30.1 36.0 40.0 45.1 50.0 77.8 79.75 80.80 82.35 83.9 85.10
解：列出误差方程
rti r0 (1 ti ) vi (i=1,2,3, …,7)
式中: rti是在温度ti下测得铜电阻电阻值。
（四）最小检测量和分辨率
最小检测量——指系统能确切反映被测量的 最低极限量。
最小检测量愈小，表示系统检测微量的 能力愈高。由于系统的最小检测量易受噪 声的影响，所以一般用相当于噪声电子若 干倍的被测量为最小检测量。
教学参考书
第一章 生物医学检测系统基本概念
生物医学检测技术是运用工程的方法去测 量生物体的形态、生理机能及其他状态变 化的生理参数。
血流量
1.1 生物医学检测系统的组成
一、生物医学检测仪器分类： 1、临床用的检测仪器： 2、医学研究用 二、人体参数测量： 1、活体测量 2、离体测量
245.3x+9325.38y=20 044.5
解得 即
x=70.8 Ω y=0.288Ω/℃
r0=70.8Ω
y 0.288 4.07 10 3 /. C
R0 70.8
用矩阵求解, 则有
1 11 1 1 1 1 A′A= 19.1 25.0 30.1 36.0 40.0 45.1 50.0
令x=r0, y=αr0, 则误差方程可写为
76.3-(x+19.1y) =v1 77.8-(x+25.0y) =v2 79.75-(x+30.1y) =v3 80.80-(x+36.0y) =v4 82.35-(x+40.0y) =v5 83.9-(x+45.1y) =v6 85.10-(x+50.0y) =v7
ti(℃) Ri(Ω)
19.1 76.3
25.0 30.1 36.0 40.0 45.1 50.0 77.8 79.75 80.80 82.35 83.9 85.10
解：列出误差方程
rti r0 (1 ti ) vi (i=1,2,3, …,7)
式中: rti是在温度ti下测得铜电阻电阻值。
（四）最小检测量和分辨率
最小检测量——指系统能确切反映被测量的 最低极限量。
最小检测量愈小，表示系统检测微量的 能力愈高。由于系统的最小检测量易受噪 声的影响，所以一般用相当于噪声电子若 干倍的被测量为最小检测量。
生物医学测量与仪器课件9
感谢您的观看
THANKS
详细描述
血液透析仪通过将患者的血液引出 体外，经过透析器进行物质交换， 去除体内的代谢废物和多余的水分 ，并将净化后的血液回输给患者。
血液透析仪具有清除体内代谢废 物和多余水分、稳定体内电解质 和酸碱平衡等作用。
04
详细描述
血液透析仪是治疗急慢性肾功能衰 竭的有效手段之一，可以帮助患者 维持生命并提高生活质量。同时， 血液透析仪在中毒抢救、人工肝等 领域也有重要应用价值。
总结词
详细描述
CT仪器具有高分辨率、快速扫描等优点， 广泛应用于临床诊断和手术导航领域。
CT仪器对于胸部、腹部、头部等部位的病 变具有重要诊断价值，同时还可以为介入手 术提供精确的定位引导。
生化分析仪
总结词
生化分析仪是一种用于检测 人体内化学成分的医疗设备 。
详细描述
生化分析仪通过采集患者的 血液或尿液样本，对样本中 的化学成分进行分析，可以 为医生提供患者体内代谢状 况和器官功能的信息。
03
生物力学信号测量技术
生物力学信号可以反映人体生理状态和运动状态。常用的生物力学信
号测量技术包括血压计、脉搏仪等。
医学信号处理方法与技术
滤波技术
医学信号常常受到噪声干扰， 需要通过滤波技术去除噪声， 提高信号的清晰度和可信度。 常用的滤波技术包括硬件滤波
和软件滤波。
放大技术
医学信号幅值通常较小，需要 通过放大技术将信号放大，以 便于后续分析和处理。常用的 放大技术包括差分放大和放大
心电监护仪具有操作简单、便携 、实时监测等优点，是临床必备 的医疗设备之一。
心电监护仪在手术室、急诊室、 重症监护室等场合应用广泛，有 助于及时发现并处理患者的心脏 问题，保障患者的生命安全。
生物医学测量与仪器课件课件
测量技术与医学的交叉融合
医学影像技术
将测量技术与医学影像技术相结合，实现疾病的早期发现、诊断和治疗。例如，医学影像导航技术能够提高手术的精准度和安全性。
生理监测技术
将测量技术与生理监测技术相结合，实现对人体生理参数的实时监测和预警。例如，可穿戴设备能够实时监测人体的心率、血压等生理参数。
利用人工智能技术对生物医学信号进行分析和处理，提高测量精度和效率。例如，深度学习算法能够自动识别和分析医学影像，辅助医生进行疾病诊断。
心血管疾病的监测与诊断
利用心电图、超声心动图等仪器，对心血管疾病进行早期监测和诊断。
生物医学测量与仪器在临床实践中的应用研究
THANKS
感谢您的观看。
尿酸仪
电解质分析仪
生化分析仪
01
02
04
03
用于检测肝功能、肾功能、血脂等生化指标。
用于快速测量血糖水平，辅助诊断糖尿病等疾病。
用于检测血液中钾、钠、钙等电解质浓度。
生化信号测量仪器
X光机
用于拍摄X光片，辅助诊断骨折、肺部疾病等。
CT扫描仪
利用X射线和计算机技术生成人体内部结构的三维图像。
MRI扫描仪
核医学成像技术
通过测量生物体内的电生理信号，如心电图、脑电图和肌电图等，对生理功能进行监测和诊断。
生物电测量技术
新型生物医学测量技术的实验研究
微纳加工技术
利用微纳加工技术，制造出小型化、集成化的生物医学仪器，提高检测的灵敏度和便携性。
无线传感器技术
将传感器与无线通信技术结合，实现对生理参数的实时监测和远程传输。
测量误差与数据处理
02
CHAPTER
生物医学常用测量仪器
用于测量人体血压，是评估心血管健康的重要工具。
生物医学测量与仪器课件
医学影像设备
X线机
CT（计算机断层扫描）机
利用X射线成像，用于骨骼系统和部分软组 织的检查。
利用X射线多角度扫描和计算机重建技术， 生成三维图像，用于全身各部位的检查。
MRI（磁共振成像）机
超声成像设备
利用磁场和射频脉冲，生成人体各部位的 图像，尤其适合脑、软组织、关节等结构 的检查。
利用声波反射原理，无创检查人体内部结 构，常用于心脏、血管、腹部、妇产科等 领域。
人工智能与机器学习在生物医学测量与仪器中…
利用人工智能和机器学习算法，实现生物医学数据的自动分析和智能 解读，提高诊断准确性和预测能力。
纳米技术在生物医学测量与仪器中的应用
利用纳米材料和纳米技术，实现高灵敏度、高选择性的生物医学检测 和成像，为早期诊断和治疗提供有力支持。
3D打印技术在生物医学测量与仪器中的应用
04
生物医学仪器的设计与应用
生物医学仪器的设计原则
安全性原则
生物医学仪器应确保使用者的安全，避免对 使用者造成伤害或意外事故。
易用性原则
生物医学仪器应具备良好的人机交互界面， 方便使用者操作和使用。
有效性原则
生物医学仪器应具备准确、可靠的测量性能 ，能够满足临床或科研的需求。
可靠性原则
生物医学仪器应具备稳定的性能和长寿命， 确保测量结果的可靠性和稳定性。
生物医学仪器的维护与保养
日常维护
定期清洁仪器表面，检查仪 器线缆和接口是否完好，确 保仪器放置在干燥、通风的 环境中。
定期校准
根据仪器使用情况和厂商建 议，定期进行校准，以确保 测量结果的准确性和可靠性 。
故障排查
当仪器出现故障时，应尽快 进行排查和修复，如无法修 复应及时联系厂商或专业维 修人员进行维修。
生物医学测量与仪器课件4.ppt
2020/12/23
2020/12/23
2020/12/23
2020/12/23
2020/12/23
三、超声法
2020/12/23
在一个心动周期内，随 着袖带压力的增加，血 管的开放和闭合的时间 间隔就随之减小，直到 开放和闭合二点重合， 该点即为收缩压。
当袖带压力减小时，开 放和闭合之间的时间间 隔增加，直到脉搏的闭 合信号与下一次脉搏的 开放信号重合，此时确 定为舒张压
生物医学测量与仪器课件4.ppt
4.1 血压及心输出量测量技术
4.1.1 引言
2020/12/23
MPDPSPDP 3
心血管系统的压力测量
（1）收缩压SP和舒张压DP
心室收缩期间，心主动脉瓣开放，此时动脉压反映心室的机 械活动。
心室舒张期间，心主动脉瓣关闭，动脉压反映的是主动脉向 外周血管系统的流动能力。
四、双袖带法
原理：
当血液流过一根被部 分阻断的动脉时，其 流速与动脉被阻断的 程度有关。
1、当袖带压力超过收缩压时，两个袖带下的动脉都被阻断，三个喷嘴都无 气流出现，热敏电阻1和2的温度保持不变。 2、当袖带缓慢放气达到收缩压时，两袖带下都开始出现搏动。由于袖带1先 从喷出气流而使热敏电阻2降温，接着血流到达袖带2时同样使喷嘴2和3出气， 使两热敏电阻同时降温。 3、当袖带压力降到舒张压时，血流速度快，可以认为袖带1和2的搏动几乎 同一时间。由于喷嘴1和2相互垂直，因此喷嘴2的气流被1吹偏方向，热敏2 不降202温0/12，/23 只有热敏1被喷嘴3降温。
2020/12/23
一、柯氏音法
2020/12/23
2020/12/23
测量方法精度较差的原因：
• 就心脏血压而论，血压读数随传感器的部位和高度而变。不在 心脏水平高度所得的读数应补加上以心脏为基准的相应读数。
2020/12/23
2020/12/23
2020/12/23
2020/12/23
三、超声法
2020/12/23
在一个心动周期内，随 着袖带压力的增加，血 管的开放和闭合的时间 间隔就随之减小，直到 开放和闭合二点重合， 该点即为收缩压。
当袖带压力减小时，开 放和闭合之间的时间间 隔增加，直到脉搏的闭 合信号与下一次脉搏的 开放信号重合，此时确 定为舒张压
生物医学测量与仪器课件4.ppt
4.1 血压及心输出量测量技术
4.1.1 引言
2020/12/23
MPDPSPDP 3
心血管系统的压力测量
（1）收缩压SP和舒张压DP
心室收缩期间，心主动脉瓣开放，此时动脉压反映心室的机 械活动。
心室舒张期间，心主动脉瓣关闭，动脉压反映的是主动脉向 外周血管系统的流动能力。
四、双袖带法
原理：
当血液流过一根被部 分阻断的动脉时，其 流速与动脉被阻断的 程度有关。
1、当袖带压力超过收缩压时，两个袖带下的动脉都被阻断，三个喷嘴都无 气流出现，热敏电阻1和2的温度保持不变。 2、当袖带缓慢放气达到收缩压时，两袖带下都开始出现搏动。由于袖带1先 从喷出气流而使热敏电阻2降温，接着血流到达袖带2时同样使喷嘴2和3出气， 使两热敏电阻同时降温。 3、当袖带压力降到舒张压时，血流速度快，可以认为袖带1和2的搏动几乎 同一时间。由于喷嘴1和2相互垂直，因此喷嘴2的气流被1吹偏方向，热敏2 不降202温0/12，/23 只有热敏1被喷嘴3降温。
2020/12/23
一、柯氏音法
2020/12/23
2020/12/23
测量方法精度较差的原因：
• 就心脏血压而论，血压读数随传感器的部位和高度而变。不在 心脏水平高度所得的读数应补加上以心脏为基准的相应读数。
生物医学测量与仪器课件2
生物医学测量的数据处理与分析
数据预处理
对采集到的原始数据进行预处 理，包括数据清洗、去除异常 值、数据变换等操作，以提高
数据的质量和可靠性。
统计分析
利用统计学方法对处理后的数 据进行统计分析，包括描述性 统计、推断性统计和多变量分 析等，以提取有意义的结果和
结论。
结果可视化
将统计分析结果进行可视化呈 现，例如绘制图表、制作图像 等，以更直观地展示数据和结 论，方便科学研究和交流。
THANK YOU.
脑电测量仪器
脑电测量仪器主要用于检测和分析大脑的电活动，包括脑电图机和动态脑电图机 等。
脑电图机可以记录大脑表面的电活动，用于诊断癫痫、精神疾病等，动态脑电图 机可以长时间记录脑电图，用于发现一过性癫痫发作和罕见的癫痫形式。
脑电测量仪器一般采用电极帽或头皮电极采集信号，将信号传输到放大器进行放 大，再通过滤波器和显示器进行显示和分析。
血糖测量仪器
血糖测量仪器主要分为生化法和光电法两大类，可以测量人体血糖浓度 。
生化法血糖测量仪器采用酶化学反应原理，将血糖与特定酶反应生成有 色物质，再通过光电传感器检测透光度来计算血糖浓度。
光电法血糖测量仪器采用光电化学反应原理，将血糖与特定试剂反应生 成有色物质，再通过光电传感器检测透光度来计算血糖浓度。
生物医学测量的发展
随着科技的进步和新技术的不断涌现，生物医学测量技术也在不断发展，如 无创检测、多参数监测、智能化仪器等。
生物医学测量的基本原理
电学原理
生物医学测量中常用的电学原理包括电阻抗测量 、电导测量和电位测量等，这些方法可用于测量 人体内部的生理参数和功能状态。
声学原理
声学原理在生物医学测量中应用也很广泛，如超 声波、多普勒效应等，这些方法可用于检测人体 内部的生理参数和功能状态。
第三篇生物医学测量与仪器ppt课件
第三篇
生物医学丈量与仪器
一、概述
• 定义：生物医学丈量是以人体及 其他生物体为对象，研讨对各种 生命景象、形状、性质和成份进 展丈量的原理和技术科学，是生 物医学工程的重要分支。
• 认识生命奥妙、了解生物体构造、 功能和疾病形状的方法和仪器。
• 促进生理学、诊断学及医学各领 域的提高，并带动各种医疗器械 的研讨和开发。
• 研讨对象--生物体，根本对象是 人体。
• 人体由生物分子—细胞—器官— 功能系统等各层次组成的复杂系 统。
• 丈量范围包括多生物体分子程度、 细胞程度、器官程度和系统程度个 层次的信息丈量。
• 有生物电、生物磁、非电磁生理参 数丈量和生物化学丈量等。总之， 生物体内的各种成分、性质、形状 和功能等信息的丈量。
• 化学平安性---电极的反复运用—交 叉感染；生物资料与体液的化学反 响等。
生物医学丈量方法
• 按丈量对像分：离体丈量与在体丈量
• 离体丈量---丈量过程中要坚持生物样 本的活性，环境最大限制接近体内环 境。如离体的血、尿、活体组织或病 理标本。
• 在体丈量---丈量过程坚持生物体的自 然生理形状，实时反映生物体各被测 参数。如生理检查、病人监护和治疗 或康复医学中的时实控制。
肌电
20 μ V~10mV 脑 磁
10-12 T量级
细胞电位 视网膜电位 眼电
-100~+200 μ V 眼 磁
0~1mV
肺磁
0.05~5mV
10-11 T量级 10-8 T量级
• 特点是信号弱、取样量少。
• 要求丈量系统具有：灵敏度高、分 辨率强、抑制噪声和抗干扰才干好。
• 生物体内的噪声对丈量有重要影响
• 生理、生化参数的丈量通常采用各 类传感器，以将各种非电人体参数 〔血压、体温等〕转换成易于放大、 处置、传输的电信号。
生物医学丈量与仪器
一、概述
• 定义：生物医学丈量是以人体及 其他生物体为对象，研讨对各种 生命景象、形状、性质和成份进 展丈量的原理和技术科学，是生 物医学工程的重要分支。
• 认识生命奥妙、了解生物体构造、 功能和疾病形状的方法和仪器。
• 促进生理学、诊断学及医学各领 域的提高，并带动各种医疗器械 的研讨和开发。
• 研讨对象--生物体，根本对象是 人体。
• 人体由生物分子—细胞—器官— 功能系统等各层次组成的复杂系 统。
• 丈量范围包括多生物体分子程度、 细胞程度、器官程度和系统程度个 层次的信息丈量。
• 有生物电、生物磁、非电磁生理参 数丈量和生物化学丈量等。总之， 生物体内的各种成分、性质、形状 和功能等信息的丈量。
• 化学平安性---电极的反复运用—交 叉感染；生物资料与体液的化学反 响等。
生物医学丈量方法
• 按丈量对像分：离体丈量与在体丈量
• 离体丈量---丈量过程中要坚持生物样 本的活性，环境最大限制接近体内环 境。如离体的血、尿、活体组织或病 理标本。
• 在体丈量---丈量过程坚持生物体的自 然生理形状，实时反映生物体各被测 参数。如生理检查、病人监护和治疗 或康复医学中的时实控制。
肌电
20 μ V~10mV 脑 磁
10-12 T量级
细胞电位 视网膜电位 眼电
-100~+200 μ V 眼 磁
0~1mV
肺磁
0.05~5mV
10-11 T量级 10-8 T量级
• 特点是信号弱、取样量少。
• 要求丈量系统具有：灵敏度高、分 辨率强、抑制噪声和抗干扰才干好。
• 生物体内的噪声对丈量有重要影响
• 生理、生化参数的丈量通常采用各 类传感器，以将各种非电人体参数 〔血压、体温等〕转换成易于放大、 处置、传输的电信号。
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T波：是继QRS波群后的一个波幅较低而波宽较长的电波，反映心室兴奋后再极化过程
U波：T波后0.02～0.04秒出现宽而低的波，波高多在0.05mv以下，波宽约0.20秒。一般
认为可能由心舒张时各部产生的负后电位形成，也有人认为是浦肯野氏纤维再极化的结果。
3.2.2 体表心电图导联
标准导联
导联 I II III
生物医学测量与仪器课件3.ppt
第三章生物电测量及仪器
3.1 生物电测量电极
一、电极理论和特性
半电池电位 当电极与生物体的组织表面相接触时，会在电极和组织之
间出现半电池的电动势。 电极的极化与电极电位 电极电位往往比被测生物电信号大很多，而且是一个变化 量。测量时应尽量使电极电位稳定，而且降低其数值。 跨膜电位 不同电解质的溶液之间的界面上以及同一种电解质而溶度 不同的两溶液之间的界面上，也可以产生电位，原因在于 溶液中离子的扩散速度不同。
1.前置放大器
（四）走纸传动装置
2.1mV标准信号发生器 （五）电源部分
3.时间常数电路
4.中间放大器
5.功率放大器
1 输入电路
（1）输入缓冲电路
HL100~HL108 高压保护电路 C100~C108 抗高频干扰电容 IC100~IC102 集成电压跟随器 D100~D117输入保护电路
（2）威尔逊网络
心电向量与心电图正常心脏激动发源 于右心房上部，上腔静脉入口处的窦房 结，激动通过传导系统依次传递至心房、 心室各部，使之除极和复极。心脏是一 个立体脑器，其各部位的电激动的传导 有方向性，且其量的大小不同，这称为 向量。在同一瞬间，心肌内有许多驶向 各个方向的电偶，向量综合法用平行四 边形的对角线代表一个瞬间的综合心电 向量，在一个心电周期中，瞬间综合心 电向量在不断变动，这样形成一个向量 环：心房除极和心室除极分别拼成P向量 环及QRS向量环；心室复极构成T向量环。 这种立体的向量图(VCG)称为空间心电向 量，其在额面、矢状面及水平面的投影， 构成平面心电向量图，临床应用较少。 平面心电向量图在各心电图导联轴上的 投影便构成心电图
3.2.4 心电向量图
心电活动不论是右、左心房(P波)，或是 代表启动心室搏动的心电活动(QRS波 群)，都是既有方向，又有大小(量)的心 电活动，就称为心电向量。它反映在各 导联上也不尽相同，这是由于各导联 (无论是额面或横面导联)的角度不同。 我们为什么要在三个标准导联以外，在 额面上还要三个加压肢体导联，此外还 要做六个胸壁导联?原因就在于可以自 不同角度了解心电活动上下，左右，前 后的综合心电向量，从而观察其正常与 否等等。
正极 L左臂(黄) F左腿(绿) F左腿(绿)
负极 R右臂(红) R右臂(红) L左臂(黄)
加压单极肢体导联
Vw’ = (VL+VF)/2 aVR = VR –Vw’ VR = VR –(VR+VL+VF)/3 aVR:VR = 3:2 同理 aVR+aVL+aVF=0
导联 aVR aVL aVF
导联 X Y Z
Frank导联为校正的三维正交导联，为了 校正心脏胸腔内的不对称性(心脏在胸腔 内的位置偏前偏左)，Frank导联体系采用 一套电阻网络，插人X、Y、Z导联的输人 端，以改变其增益量，使心脏近似位于胸 腔的正中那样，称为正交导联体系。除了 x、Y、Z三个导联所需的6个电极以外(2 个为一组，放在体表相应的位置(如表1所 示)，可以同时测出人体上下、前后、左 右的电位差变化)，在左侧与正前的电极 之间增加了一个校正电极C，使之与x轴和 Z轴都成45°
正极 R右臂(红) L左臂(黄) F左腿(绿)
负极 左臂与左腿 右臂与左腿 右臂与左臂
胸导联
3.2.3 心电图机
电极
滤波保护 电路
1mV 定标
导联选择 电路
前置 放大器
隔离电路
驱动 放大器
电源
记录部分
（一）输入部分 1.导联线 2.导联选择器 3.输入保护及高频滤波器
（二）放大部分
（三）记录器部分
P波：代表左右两心房兴奋过程。
P波形小而圆钝，随各导联而稍 有不同。P波的宽度一般不超过 0.11秒，电压不超过0.25mv。
P-R间期：是从P波起点到QRS
波群起点的时间距离，代表心房 开始兴奋到心室开始兴奋所需的 时间，一般成人约为0.12～0.20 秒，小儿稍短。超过0.21秒为房 室传导时间延长。
二、生物电位电极的种类 体表电极（皮肤表面电极）
针形电极
微电极
金属微电极 充满电解质的玻璃微电极
3.2 心电测量及仪器
3.2.1心电的产生和心电图
心脏兴奋沿传导系统的传导过程有一定时间：窦房结与房室结之间 动作电位的传递时间约为40ms，房室交界处的延迟时间约为110ms， 兴奋进入希氏束只需30ms就可到达普氏纤维，心室肌外层由普通心 室肌传导，右心室约10ms，左心室约30ms。
（3）导联选择开关
（4）屏蔽驱动电路
心电图机技术指标
✓ 灵敏度 ✓ 噪声 ✓ 阻尼 ✓ 线性 ✓ 共模抑制比 ✓ 时间常数 ✓ 频率响应 ✓ 走纸速度 ✓ 输入阻抗 ✓ 示波输出 ✓ 安全指标
导联：标准12导联 输入方式:浮地及除颤防护 输入阻抗：≥50MΩ ECG输出：1V/mV±5％；单端输出≤100Ω 患者漏电流：＜10μA 输入回路电流：≤0.04μA 定标电压：1mV±2% 频响：0.05～150Hz 时间常数：≥3.2S 共模扼制比（CMRR）：＞100dB 滤波器：交流50Hz（－20dB）、肌电35～45Hz，漂移≤0.45Hz 增益：2.5、5、10、20mm/mV 耐极化电压：±500mV 噪声电平：≤15μVp-p 安全类别：I类CF型 显示：320×240图形液晶显示（配有背光源） 记录系统：热点阵打印 操作方式：自动或手动操作 走纸速度：5/6.5、10/12.5、25、50mm/s±3％ 分析功能：心电参数自动测量，自动分析 记录纸：63mm×30mm高速热敏卷纸
QRS复合波：代表两个心室兴
奋传播过程的电位变化。QRS复 合波所占时间代表心室肌兴奋传 播所需时间,正常人在0.06～ 0.10秒之间。
ST段：由QRS波群结束到T波开始的平线，反映心室除极后缓慢恢复极化过程所形成的微
弱电压变化。正常时接近于等电位线，ST段下降不应低于0.05mv。偏高或降低超出上述 范围，便属异常心电图。
U波：T波后0.02～0.04秒出现宽而低的波，波高多在0.05mv以下，波宽约0.20秒。一般
认为可能由心舒张时各部产生的负后电位形成，也有人认为是浦肯野氏纤维再极化的结果。
3.2.2 体表心电图导联
标准导联
导联 I II III
生物医学测量与仪器课件3.ppt
第三章生物电测量及仪器
3.1 生物电测量电极
一、电极理论和特性
半电池电位 当电极与生物体的组织表面相接触时，会在电极和组织之
间出现半电池的电动势。 电极的极化与电极电位 电极电位往往比被测生物电信号大很多，而且是一个变化 量。测量时应尽量使电极电位稳定，而且降低其数值。 跨膜电位 不同电解质的溶液之间的界面上以及同一种电解质而溶度 不同的两溶液之间的界面上，也可以产生电位，原因在于 溶液中离子的扩散速度不同。
1.前置放大器
（四）走纸传动装置
2.1mV标准信号发生器 （五）电源部分
3.时间常数电路
4.中间放大器
5.功率放大器
1 输入电路
（1）输入缓冲电路
HL100~HL108 高压保护电路 C100~C108 抗高频干扰电容 IC100~IC102 集成电压跟随器 D100~D117输入保护电路
（2）威尔逊网络
心电向量与心电图正常心脏激动发源 于右心房上部，上腔静脉入口处的窦房 结，激动通过传导系统依次传递至心房、 心室各部，使之除极和复极。心脏是一 个立体脑器，其各部位的电激动的传导 有方向性，且其量的大小不同，这称为 向量。在同一瞬间，心肌内有许多驶向 各个方向的电偶，向量综合法用平行四 边形的对角线代表一个瞬间的综合心电 向量，在一个心电周期中，瞬间综合心 电向量在不断变动，这样形成一个向量 环：心房除极和心室除极分别拼成P向量 环及QRS向量环；心室复极构成T向量环。 这种立体的向量图(VCG)称为空间心电向 量，其在额面、矢状面及水平面的投影， 构成平面心电向量图，临床应用较少。 平面心电向量图在各心电图导联轴上的 投影便构成心电图
3.2.4 心电向量图
心电活动不论是右、左心房(P波)，或是 代表启动心室搏动的心电活动(QRS波 群)，都是既有方向，又有大小(量)的心 电活动，就称为心电向量。它反映在各 导联上也不尽相同，这是由于各导联 (无论是额面或横面导联)的角度不同。 我们为什么要在三个标准导联以外，在 额面上还要三个加压肢体导联，此外还 要做六个胸壁导联?原因就在于可以自 不同角度了解心电活动上下，左右，前 后的综合心电向量，从而观察其正常与 否等等。
正极 L左臂(黄) F左腿(绿) F左腿(绿)
负极 R右臂(红) R右臂(红) L左臂(黄)
加压单极肢体导联
Vw’ = (VL+VF)/2 aVR = VR –Vw’ VR = VR –(VR+VL+VF)/3 aVR:VR = 3:2 同理 aVR+aVL+aVF=0
导联 aVR aVL aVF
导联 X Y Z
Frank导联为校正的三维正交导联，为了 校正心脏胸腔内的不对称性(心脏在胸腔 内的位置偏前偏左)，Frank导联体系采用 一套电阻网络，插人X、Y、Z导联的输人 端，以改变其增益量，使心脏近似位于胸 腔的正中那样，称为正交导联体系。除了 x、Y、Z三个导联所需的6个电极以外(2 个为一组，放在体表相应的位置(如表1所 示)，可以同时测出人体上下、前后、左 右的电位差变化)，在左侧与正前的电极 之间增加了一个校正电极C，使之与x轴和 Z轴都成45°
正极 R右臂(红) L左臂(黄) F左腿(绿)
负极 左臂与左腿 右臂与左腿 右臂与左臂
胸导联
3.2.3 心电图机
电极
滤波保护 电路
1mV 定标
导联选择 电路
前置 放大器
隔离电路
驱动 放大器
电源
记录部分
（一）输入部分 1.导联线 2.导联选择器 3.输入保护及高频滤波器
（二）放大部分
（三）记录器部分
P波：代表左右两心房兴奋过程。
P波形小而圆钝，随各导联而稍 有不同。P波的宽度一般不超过 0.11秒，电压不超过0.25mv。
P-R间期：是从P波起点到QRS
波群起点的时间距离，代表心房 开始兴奋到心室开始兴奋所需的 时间，一般成人约为0.12～0.20 秒，小儿稍短。超过0.21秒为房 室传导时间延长。
二、生物电位电极的种类 体表电极（皮肤表面电极）
针形电极
微电极
金属微电极 充满电解质的玻璃微电极
3.2 心电测量及仪器
3.2.1心电的产生和心电图
心脏兴奋沿传导系统的传导过程有一定时间：窦房结与房室结之间 动作电位的传递时间约为40ms，房室交界处的延迟时间约为110ms， 兴奋进入希氏束只需30ms就可到达普氏纤维，心室肌外层由普通心 室肌传导，右心室约10ms，左心室约30ms。
（3）导联选择开关
（4）屏蔽驱动电路
心电图机技术指标
✓ 灵敏度 ✓ 噪声 ✓ 阻尼 ✓ 线性 ✓ 共模抑制比 ✓ 时间常数 ✓ 频率响应 ✓ 走纸速度 ✓ 输入阻抗 ✓ 示波输出 ✓ 安全指标
导联：标准12导联 输入方式:浮地及除颤防护 输入阻抗：≥50MΩ ECG输出：1V/mV±5％；单端输出≤100Ω 患者漏电流：＜10μA 输入回路电流：≤0.04μA 定标电压：1mV±2% 频响：0.05～150Hz 时间常数：≥3.2S 共模扼制比（CMRR）：＞100dB 滤波器：交流50Hz（－20dB）、肌电35～45Hz，漂移≤0.45Hz 增益：2.5、5、10、20mm/mV 耐极化电压：±500mV 噪声电平：≤15μVp-p 安全类别：I类CF型 显示：320×240图形液晶显示（配有背光源） 记录系统：热点阵打印 操作方式：自动或手动操作 走纸速度：5/6.5、10/12.5、25、50mm/s±3％ 分析功能：心电参数自动测量，自动分析 记录纸：63mm×30mm高速热敏卷纸
QRS复合波：代表两个心室兴
奋传播过程的电位变化。QRS复 合波所占时间代表心室肌兴奋传 播所需时间,正常人在0.06～ 0.10秒之间。
ST段：由QRS波群结束到T波开始的平线，反映心室除极后缓慢恢复极化过程所形成的微
弱电压变化。正常时接近于等电位线，ST段下降不应低于0.05mv。偏高或降低超出上述 范围，便属异常心电图。