《现代医学电子仪器原理与设计》复习重点

1.生物信号的基本特征

不稳定、非线性、概率性

2.医用电子仪器的基本构成

信号采集、信号预处理、信号处理、记录和显示、数据存储、数据传输、反馈/控制 由激励等系统组成，检测系统还应包括信号校准部分。

3.医疗电子仪器从功能分类

生理信号检测和治疗两类

4.医疗器械的工作模式

直接和间接、实时和延迟、间断和连续、模拟和数字

5.医疗仪器的主要技术特点

精度、精度、输入阻抗、灵敏度、频率响应、信噪比、零点漂移、共模抑制比

6.医疗器械的特殊性

噪声特性、个体差异和系统性、生理功能的自然性、接触界面的多样性、操作和安全性

7.医疗器械按用途分类

诊断和治疗仪器

8.模型分类

物理模型（PM）、数学模型（MM）、描述模型（DM）

9.构建生理模型的常用方法

理论分析、类比分析、数据分析

10.黑箱模型（PPT有很多内容可以扩展学习)

中医诊断时采用的手段是看、听、问、切，即观察人体的表现。针灸也是针灸人体几千年实验总结的结果。这种不求内部细节的研究方法是黑箱法。所以中医是一门科学，那些中医显然知识太窄，无知取代了理性。从黑箱的角度来看，中医中的经络相当于传递函数。有些人用解剖手段否定经络理论是荒谬的。经络是对人体的抽象，是用黑箱法为人体建立的数学模型，是。用西医研究中医显然很愚蠢。学过数学模型，同学们应该知道中医是一门科学。

11.医用电子仪器的设计原则

12.医疗电子仪器设计步骤

13.噪声与干扰的概念与英语的区别

14.介绍干扰(即干扰的形成条件)

15.干扰耦合途径

传导耦合、公共阻抗耦合、电场和磁场耦合、近场感应耦合（电容性和电感耦合）

16.抗干扰的措施

17.干扰和噪声异同

首先，干扰和噪声都会对系统测量产生影响。干扰来自系统外部，噪声来自系统内部。这就好比哲学中的外部矛盾和内部矛盾。内部团结一致，外部矛盾就可以解决，我们团结一心抗战，最终赢了。所以干扰是可以消除的。不过要完全消除也是比较难的。而噪声就好比人民内部矛盾，这个矛盾是一直存在的，不可能消除。只能通过一定的方法让它在可控的范围之内。（前面这段是废话）干扰可以被消除，噪声无法消除。

18.生物医学测量系统中的主要噪声类型

19.生物电放大器前置级基本要求

20.前置级共模抑制能力提高的方法

屏蔽驱动、右腿驱动

21.隔离设计两种方案

光电耦合、电磁耦合

电磁耦合：（即区别）

 

22.滤波器

有源带阻滤波器可分为：双T有源陷波器、文氏桥陷波器（结构比较简单、性能上稍微欠缺一点）

23.电位

动作电位：

 

静息电位：

 

24.电极（electrode）

概念：

 

原理：

 

极化：

极化电极：

 

非极化电极：

 

常见的生物医学电极：

 

25.心电图机（ECG）

心电图（electrocardiogram，ECG）概念：

若把测量电极放置在人体表面的一定部位，记录出来的心脏电位变化曲线即为临床常规心电图

心电图的导联：

将记录心电图时电极在人体体表的放置位置及电极与放大器的连接方式称为心电图的导联

心电图机的基本结构：

心电图机主要性能参数：

输入电阻、灵敏度、噪声与漂移、时间常数、线性、极化电极、阻尼、频率响应特性、共模抑制比、走纸性能、绝缘性能

电极检测脱落电路：

 

26.脑电图机（EEG）

脑电图（electroencephalogram，EEG）概念：

临床上用双极或单极记录方法在头皮上观察大脑皮层的电位变化，记录到的脑电波称为脑电图。

诱发电位概念：

 

诱发电位分类：

 

脑电图机导联：

 

单极导联法、双极导联法、平均导联法

27.肌电图机（EMG）

肌电图（electromyography，EMG）概念：

用于检测肌肉生物电活动，判断神经肌肉系统机能及形态变化，并有助于神经肌肉系统的研究或提供临床诊断。

诱发肌电图临床上常用：

 

28.血压

血压概念：

指血液在血管内流动时对血管壁的侧压力

收缩压、舒张压、平均压和脉压差概念：

收缩压:心脏收缩时所达到的最高压力
舒张压:心脏扩张时所达到的最低压力
脉压差：收缩压和舒张压的差
平均压:在整个心动周期动脉压的平均值

临床上根据什么来评判血压的正常数值，它的血压值又是多少呢？
临床上，测量安静休息坐位时上臂肱动脉部位血压数值，正常血压值为收缩压在120左右，舒张压在80左右

1.血压测量的参考点是（）。右心房

2必答 (填空题) 临床上血压测量技术可以分为（）和（）直接法、间接法

3.血压连续无创测量的方法有（）、（）和（）？

动脉张力测量法、动脉容积钳制法、脉搏传递时间测量法

4必答 (填空题) 血压间接测量方法有柯氏音法、超声法、测振法

5必答 (填空题) 测振法血压判定方法有哪两种？固定比率计算法、突变点准则

6专业词汇翻译：Systolic pressure () ； Diastolic pressure ()；  Mean pressure () ；左心室压（）收缩压、舒张压、平均压、left ventricle pressure

29.监护仪

监护仪概念：

 

常见的监护参数：

有心电图、心率、有创血压、无创血压、血氧饱和度、呼吸、体温监护、呼吸末二氧化碳监护、心输出量监护、脉搏。

中央监护系统概念：

利用装置在床边的监护仪，借助于有线网络或无线网络技术、中央处理器的强大资源和可扩展的外部设备以及监护应用系统软件共同构成，可实现对多台床边监护仪全部信息的中央监护，海量监护数据的存储、传输、回放和再分析，同时还能对每台床边监护仪实现独立的控制。

中央监护系统的基本组成：

床边监护仪、有线网络或无线网络、中央监护站及相关软件、其他信息系统、专用记录仪或打印机等外部扩展设备。

动态心电监护仪（holter、DCG）：

 

动态血压监测（ABPM）

 

30.心脏治疗仪器与高频电刀

 

电刺激系统的组成：

 

电刺激类型：

 

心脏起搏器作用：

心脏起搏器分类:

 

 

 

心脏起搏器能源：

 

心脏起搏器电极：

按电极放置位置，心脏起搏器的电极分为:1.心内膜电极2.心外膜电极3.心肌电极

心脏除颤器概念及与起搏区别：

用较强的脉冲电流通过心脏来消除心律失常，使之恢复窦性心律的方法，称为电击除颤(defibrillation)或电复律术(cardioversion)。 用于心脏电击除颤的设备称为除颤器，它能完成电击复律，即除颤。
起搏和除颤的区别：起搏是用一定形式的脉冲电流刺激心脏，使有起搏功能障碍或房室传导功能障碍等疾病的心脏按一定频率应激收缩。
除颤（电击复律）是作用于心脏的是一次瞬时高能脉冲，一般持续时间是4～10ms，电能在40～400瓦·秒（焦耳）内。

除颤监护仪的除颤波形：

 

 

 

高频电刀概念：

 

高频电刀功能：
切割：电流产热使细胞浆变成蒸汽，引起细胞结构破外，产生切割效果。
凝血：产生蒸发效果，不破坏细胞结构，引起组织干燥或凝血效果。
混切：产生凝血和切割共同的效果。

31.医用电子仪器的电器安全

电流的生理效应：（三种）

 

热效应：组织的电阻性发热。刺激效应：通过在细胞膜两侧产生电势差，使组织产生兴奋。化学效应：体液中离子向异性电极移动，在电极处产生新的物质

电击的概念：

指超过一定数量的电流通过人体而引起的各种电伤害，如室颤、心肌收缩及皮肤烧伤等。

电击可分为宏电击和微电击两类。1.宏电击：当电流从人体外经过皮肤流进人体内，然后流出体外，使人体受到的电击。2.微电击：进入心脏内部所加的电流所引起的电击叫做微电击，微电击的安全极限一般是10uA。

影响电击的因素：

电流、电压、频率、电流途径、其他因素的影响

产生电击的因素：

 

预防电击的措施：

1.将病人同所有接地物体和所有电源绝缘;
2.把病人所有够得着的导电表面都保持在同一电位上,但不一定是地电位。

患者保护：

 

医院配电方式：

 

 

医学仪器安全分类：

 

 

 

医用电子仪器的安全指标：

 

《学习通题目》

2. (简答题)什么是准确度？衡量仪器测量系统误差的尺度。

7(填空题) 测振法：通过同时记录（）与（）来测量血压。压力脉搏波、袖带压力

8必答 (多选题) 导管术测量血压的误差主要来源有？正确答案: ABCD

A. 测压导管选择不当；测压端口方向不同

B. 导管进入测压部位影响血流；传感器与导管端口位置不在同一水平面

C. 导管的可塑性较强；连接三通接头制作问题

D. 系统内残留气泡；导管接头过多；在整个测压量程范围内存在不同程度的非线性；延迟失真

9必答 (简答题) 简述示波法（测振法）无创血压测量的原理；从脉搏波构成的钟形包络中识别特征点获取血压值的方法有哪两种？

测振法原理：测振法与柯式音法均属于基于血管卸载原理实现血压测量的。袖带内静压力大于收缩压，动脉关闭，袖带内应近段脉搏冲击而出现小幅度的震荡波， 静压力等于平均动脉压时血管壁处于去复合状态。波福最大 静压力小于舒张压时，波幅变小为较低水平。 1.固定比率计算法 2.突变点准则

10必答 (简答题)固定比率计算法的步骤是什么？

寻找脉搏波钟形包络的顶点0M，对应的袖带PM即为平均压 包络线上升沿存在0s和下降存在0d。分别对应收缩压和舒张压pd。

1必答 (多选题)电刺激系统一般由哪几局部组成？

正确答案: ABD

A. 脉冲发生器B. 导联线C.经皮刺激D.电极

2必答 (填空题) 用一定形式的脉冲电流刺激心脏，使有起搏功能障碍或房室传导功能障碍等疾病的心脏按一定频率应激收缩，这种方法称为（）。人工心脏起搏

3必答 (填空题) 心脏起搏系统的根本结构由（）、（）、（）、（）等组成。

心脏起搏器(低频脉冲发生器及其控制电路)

导线、刺激电极、电源

4必答 (简答题)简述植入式电刺激器的根本要求。

封装设计：聚合物，金属，陶瓷 导联和电极：导联线要柔韧，坚固，可伸展 安全设计：生物相容性，电磁干扰和静电放电的敏感性，生产和测试

5必答 (填空题) 电刺激频率大于（）后，几乎没有刺激作用，主要体现为热效应。1MHz

6必答 (填空题) 按起搏器与病人的关系，起搏器可分（）、（）、（）三类？

感应式、经皮式、埋藏式

电流通过人体时，主要以（）、（）、（）三种方式影响人体组织。

热效应、刺激效应和化学效应

2(简答题) 什么是电击？

电击是指超过一定数量的电流通过人体而引起的各种伤害，如室颤，心肌收缩以及皮肤烧伤

3(简答题) 电击防护措施有哪些？

基础绝缘 附加保护 保护接地 漏电断路器 地线配电方式 等电位化 辅助绝缘 医用安全超低压电源 患者保护

4必答 (填空题) （）是电击致死的最主要因素  室颤

5电击可分为两类（）和（）。宏电击；强电击、微电击

6凡是直接用于有可能通过心脏电流的医用电子仪器，其漏电流绝对不能超过()，而且要定期检测漏电流.10uA

7预防电击的措施有哪些？

将病人同所有接地物体和所有电源绝缘 把病人所有够得着的导电表面都保持在同一电位上，不一定是地电位 基础绝缘 附加保护 保护接地 漏电断路器 地线配电方式 等电位化 辅助绝缘 医用安全超低压电源 患者保护 安全电压和绝缘

《讨论区题目》

医院里的众多医疗设备可以分为哪几类？

临床上常用的医疗设备主要可以分为三个大类，分别是医学影像设备，如CT、MRI，医学检验设备，和医学电子设备。

零点漂移如何克服？

零点漂移指的是输入电压为零，输出电压偏离零值的变化。之所以没有输入而有输出，是因为电子元件的参数会因为温度变化而变化，要克服这种变化，通常在电路设计时采用对称电路，也就是常见的差分放大电路，正向端和反向端元件数值相同，温度变化后参数变化也接近，两者一减可以相互抵消。对于一些精度特别高的场合，可以采取恒温技术，即电路工作时元件保持恒定的温度，那么元件的参数就不会发生变化。如果采集的信号的频率较高的，那么可以通过高通滤波的方式解决。
有些同学回答的选用高质量的硅管这一方法是不可取的，在生物电放大电路中是不会采用分立元件电路的，不可能采用三极管进行放大，一般都是运算放大器，而且电路结构也需要特殊设计，普通的运放电路无法满足生物电信号前置级放大的要求，这一点在后续的内容中会介绍。

如何理解准确度、精密度的差异？

准确度是衡量仪器测量系统误差的一个尺度。是测量值与理论值偏离的幅度。
精密度是仪器对测量结果区分程度的一种度量。也就是测量结果的可重复性。
如果一台仪器紧密度较高，准确度较差，通常是测量方法不当造成，通过改进方法可以解决。但是如果紧密度差，也就是可重复性差，那么这仪器的测量结果是不可靠的，很难解决。

干扰和噪声有何异同？

大多数同学都仅仅是说了一下两个概念的定义，问题问的是异同，那么自然要根据两者的特点来回答，有什么相同的，有什么不同。
首先，干扰和噪声都会对系统测量产生影响。
干扰来自系统外部，噪声来自系统内部。
这就好比哲学中的外部矛盾和内部矛盾。
内部团结一致，外部矛盾就可以解决，我们团结一心抗战，最终赢了。
所以干扰是可以消除的。不过要完全消除也是比较难的。
而噪声就好比人民内部矛盾，这个矛盾是一直存在的，不可能消除。只能通过一定的方法让它在可控的范围之内。
干扰可以被消除，噪声无法消除。

如果某个仪器在人体生物电测量时对抗干扰要求很高，你会如何设计检查工作室？

我们从目标出发来分析这个问题。
要求是抗干扰能力强，那么我们来看看干扰怎么来的。常见的干扰主要是容性耦合和电磁耦合。对于容性耦合，也就是消除分布电容的影响，常用的方法是屏蔽。我们必须要注意的是，不能只关注仪器，还要考虑人体，因此，对于抗干扰要求高的场合，应当采用全屋屏蔽。全屋屏蔽也可以有效预防电磁干扰。还有一种干扰也不可忽视，就是来自于电源。因此对于高抗干扰的场合，应当考虑直流供电，或者采用蓄电池，彻底与电网断开，屋内不布设220V交流电源。

仪器的导联线大多是并一起，到接近人体的时候再分开，这么做的目的是什么？

先聚集成一束，主要目的是减小导联线所包围的面积，可以有效减小电感性耦合造成的干扰。

噪声对生物电信号测量的影响是什么？

在生物电测量中，噪声自然会导致信号质量变差，不过后续电路中由于信号已经经过了放大，因此影响有限。噪声对测量的影响主要在电路的前端，也就是前置级。噪声会限制放大器能够检测的最小生物电信号。

噪声是固有的，无法通过屏蔽、滤波等手段消除，那么我们对噪声就束手无策了吗？对于一些特别微弱的信号，比如诱发脑电、诱发肌电，如何才能把信号从噪声中取出来？

噪声无法消除，那么只能通过电路设计来减小噪声的影响，书中已经详细介绍了方法，主要是控制第一级电路的噪声，因为信号经过第一级后放大了，噪声的影响就小多了。
但是对于特别微弱的信号吗，本身就湮没在噪声里，通过电路设计是无法解决的。只能另寻他法。
对于灵敏度特别高的传感器，可以采用超低温技术来减小噪声的影响。噪声在很多时候是跟温度有关的，温度低，噪声就小。
另外一种方法是多次叠加。对于有规律的信号来说，噪声是随机的。我们把采到放大后的波形多次叠加。因为信号是有规律的，叠加多少次幅度就增加多少倍，但是噪声是随机的，多次叠加后很多相互抵消了。然后把叠加后的波形在除以叠加次数，信号就还原了。这种方法叫叠加法。使用这种方法有一个前提，信号必须是有规律的，比如诱发脑电，波形出现与刺激时间有严格的时间关系，才能应用。心电是不能用叠加法的。

紧跟上一话题，为什么说噪声会限制放大器能够检测的最小生物电信号？

这个问题有不少同学回答是正确的。放大电路前置级获取从电极获或传感器拾取的信号时，噪声是混杂在里面的，如果噪声的幅度超过信号，那么信号就湮没在噪声里，放大以后无法观测了，只有在信号幅度显著大于噪声的时候，信号才能被观测。

请回答什么是血压？

大多数同学都是按照书上的定义来进行回答，这个定义也是可以的。血压指血液在血管内流动时对血管壁的侧压力，血液要想在全身流动就需要有压力，就像水在水管里流动时，需要水压一样。（书上：血管中的血液垂直作用于血管壁上单位面积的压力成为血压。）这个定义会更容易理解。

了解了血压，那什么是收缩压、舒张压、平均压和脉压差？临床上根据什么来评判血压的正常数值，它的血压值又是多少呢？

收缩压:心脏收缩时所达到的最高压力
舒张压:心脏扩张时所达到的最低压力
脉压差：收缩压和舒张压的差
平均压:在整个心动周期动脉压的平均值
临床上，测量安静休息坐位时上臂肱动脉部位血压数值，正常血压值为收缩压在120左右，舒张压在80左右