1、数字化医疗仪器数字化医疗仪器教学目标教学目标v1、了解并掌握数字化医疗仪器的基本设计、了解并掌握数字化医疗仪器的基本设计方法和常见系统组成；方法和常见系统组成；v2、了解常见数字化医疗仪器的设计思想和、了解常见数字化医疗仪器的设计思想和系统组成；系统组成；v3、能根据医学应用中的实际问题，从工程、能根据医学应用中的实际问题，从工程的角度出发，应用所学知识完成初步的数的角度出发，应用所学知识完成初步的数字化医疗仪器的原理设计。字化医疗仪器的原理设计。第一章第一章 绪论绪论医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势1计算机技术与医疗仪器计算机技术与医疗仪器2第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医
2、疗仪器发展概况及趋势超声波超声波诊断仪诊断仪计算机计算机X线线断层扫描仪断层扫描仪脑电图仪脑电图仪心电图仪心电图仪核磁共振核磁共振波谱仪波谱仪诊断仪器诊断仪器第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势v计算机计算机X线断层扫描仪线断层扫描仪 X光机光机 1896年第一台X光机诞生。第一张第一张X射线图片射线图片 光绪二十二年（光绪二十二年（1897）苏州博习医院从）苏州博习医院从美国引进了中国第一台美国引进了中国第一台X线机线机CT X射线计算机断层图像重建射线计算机断层图像重建技术技术CT的发展概况的发展概况X射线的应用射线的应用DSA 数字减影血管造影技术数字减影血管造影技
3、术数字减影血管造影数字减影血管造影超声波诊断仪超声波诊断仪A超超M超超B超超彩超彩超超声诊断仪发展历史超声诊断仪发展历史超声多普勒超声多普勒诊断仪诊断仪第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势超声影像超声影像第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势v核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪 核磁共振成像核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，简称NMRI），又称自自旋成像旋成像（spin imaging），也称磁共振成像磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI），是利用核磁共振（nuclea
4、r magnetic resonance，简称NMR）原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势 人脑纵切面及横切面的核磁共振成像人脑纵切面及横切面的核磁共振成像第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势v心电图机心电图机 1903年Wilhelm Einthoven 用弦线电流计和光学记录方 法制成了世界上第一台心电 图机。第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势v从安全角度
5、考虑，心电图机的分类？从安全角度考虑，心电图机的分类？B型：应用部分没有隔离。BF型：应用部分浮地隔离,可用于体外和体内,但不能直接用于心脏。CF型：应用浮地隔离,对电击有高度防护,可直接用于心脏。v按一次可记录的信号导数来分按一次可记录的信号导数来分 单导单导 多导式（如三导、六导、十二导）。多导式（如三导、六导、十二导）。第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势v脑电图机脑电图机电流直接记录电流直接记录英国外科医师卡顿英国外科医师卡顿脑电图描记术脑电图描记术德国医学家贝格尔德国医学家贝格尔用于癫痫诊断用于癫痫诊断病变区域定位病变区域定位阿德里昂和马泰乌斯阿德里昂和马泰乌斯
6、集成电路、集成电路、共模抑制技术共模抑制技术电子计算机技术电子计算机技术18751903193470年代以后年代以后猴狗人第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势v脑电波形脑电波形波波波波波波波波813Hz20100V宁静、休息、宁静、休息、清醒状态下清醒状态下1340Hz520V特殊紧张状特殊紧张状态态48Hz失望、痛苦、失望、痛苦、压抑或遇挫压抑或遇挫折折0.54Hz20200V熟睡中或严熟睡中或严重脑疾患者重脑疾患者第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势治疗仪器超声治疗仪器超声治疗仪器放射治疗仪器放射治疗仪器微波治疗仪微波治疗仪光学治疗仪光学治疗仪激
7、光治疗仪器激光治疗仪器核医学核医学第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势v未来医疗仪器的发展趋势未来医疗仪器的发展趋势 无创、低痛苦。例如微型仪器、激光治无创、低痛苦。例如微型仪器、激光治疗、机器人外科手术等疗、机器人外科手术等 多元化、多层次的医疗保障体系带动便多元化、多层次的医疗保障体系带动便携式医疗仪器和远程医疗技术的发展携式医疗仪器和远程医疗技术的发展 新型医用材料的开发和应用新型医用材料的开发和应用第一节第一节 医疗仪器发展概况及趋势医疗仪器发展概况及趋势 医学信息处理技术、计算机自动控制技医学信息处理技术、计算机自动控制技术在医疗仪器设备中得到广泛应用术在医疗仪
8、器设备中得到广泛应用 中医信息技术的不断发展中医信息技术的不断发展第二节第二节 计算机技术与医疗仪器计算机技术与医疗仪器v医疗仪器领域与计算机相关的技术：医疗仪器领域与计算机相关的技术：计算机辅助诊断计算机辅助诊断（computer-aided diagnosis，CAD）智能器械智能器械 生物传感器生物传感器 机器人和医疗器械网络化机器人和医疗器械网络化第二节第二节 计算机技术与医疗仪器计算机技术与医疗仪器相关技术生物医学信号处理技术生物医学信号处理技术医学数字图像处理技术医学数字图像处理技术数字化医院数字化医院计算机辅助诊断系统计算机辅助诊断系统医用电子仪器医用电子仪器医学虚拟仪器技术医学
9、虚拟仪器技术医学图像医学图像v医学图像一般分为二类：医学图像一般分为二类：v一是信息随一是信息随时间时间变化的变化的一维图像一维图像，v另一是信息在另一是信息在空间空间分布的分布的多维图像多维图像：多数医学信号均属此一类，多数医学信号均属此一类，如心电图、脑如心电图、脑电图等；电图等；如如X射线照片、组织切片、细胞立体图像等。射线照片、组织切片、细胞立体图像等。第二节第二节 计算机技术与医疗仪器计算机技术与医疗仪器v医学数字图像处理技术医学数字图像处理技术主要应用于医学图像的归档及辅助主要应用于医学图像的归档及辅助分析分析B超、超、CT、X光机、光机、MRI三维三维B超图像超图像第二节第二节
10、计算机技术与医疗仪器计算机技术与医疗仪器心电脑电眼点肌电体温心音血压呼吸脉搏血流阻抗生物医学信号处理技术生物医学信号处理技术生理电信号生理电信号生理功能信号生理功能信号第二节第二节 计算机技术与医疗仪器计算机技术与医疗仪器v数字信号处理的优点：数字信号处理的优点：1灵活性好：灵活性好：当处理方法当处理方法和参数变化和参数变化时，处理系时，处理系统只需要通统只需要通过改变软件过改变软件设计相适应。设计相适应。2速度快、精度速度快、精度高：信号处理高：信号处理系统可通过系统可通过A/D转换的位转换的位数、处理器的数、处理器的字长和适当的字长和适当的算法满足要求。算法满足要求。3可靠性好：可靠性好：
11、硬件受外部硬件受外部干扰影像较干扰影像较小。小。4集成度高：集成度高：体积小、功体积小、功耗小、产品耗小、产品一致性好及一致性好及价格日趋低价格日趋低廉。廉。第二节第二节 计算机技术与医疗仪器计算机技术与医疗仪器v单片机在医疗仪器中的应用：单片机在医疗仪器中的应用：生理参数的测量和实时监测；生理参数的测量和实时监测；生理参数的传输和远程监测；生理参数的传输和远程监测；增加医疗设备及医用辅助设备的功能；增加医疗设备及医用辅助设备的功能；医疗仪器的研制和开发。医疗仪器的研制和开发。数字信号处理器与单片机的区别数字信号处理器与单片机的区别数字信号处理器DSP器件具有较高的集成度，具有更快的CPU，更
12、大容量的存储器，具有独立的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据。此外，DSP器件提供JTAG接口，具有更先进的开发手段，批量生产测试更方便，开发工具可实现全空间透明仿真，不占用用户任何资源。区别区别单片机 具有位处理能力，强调控制和事务处理功能。价格低廉，如低档单片机价格只有人民币几元钱。开发环境完备，开发工具齐全，应用资料众多。第二节第二节 计算机技术与医疗仪器计算机技术与医疗仪器v医学虚拟仪器医学虚拟仪器的特点：的特点：强调强调“软件就是仪器软件就是仪器”的新概念，取代传统仪的新概念，取代传统仪器器“硬件为主体硬件为主体”的概念。的概念。仪器自己定义，根据用户自己的需要设计虚拟仪器自己定
13、义，根据用户自己的需要设计虚拟仪器的功能；仪器的功能；仪器仪器开发期短开发期短，操作简单操作简单，模块集成化模块集成化，适合，适合于快速开发于快速开发；便于组建系统，可利用计算机，对系统方案进便于组建系统，可利用计算机，对系统方案进行编程，并可实现远程管理及诊断。行编程，并可实现远程管理及诊断。第二节第二节 计算机技术与医疗仪器计算机技术与医疗仪器数字化医院的技术框架数字化医院的技术框架v一、信息基础设备层；一、信息基础设备层；v二、数字化医疗设备层；二、数字化医疗设备层；v三、业务应用层；三、业务应用层；v四、信息整合层四、信息整合层数字化医院的业务软件数字化医院的业务软件业务软件PACS医
14、学图象档案管理和通信系统医学图象档案管理和通信系统HIS医院信息系统医院信息系统CIS临床管理信息系统临床管理信息系统GMIS区域医疗卫生服务区域医疗卫生服务LIS检验信息系统检验信息系统RIS放射科信息系统放射科信息系统数字化医院数字化医院经过经过PACS进行对比调整与影像锐利化后的图像进行对比调整与影像锐利化后的图像混合式分布式无线远程医疗监控中混合式分布式无线远程医疗监控中心的拓扑结构心的拓扑结构智能器械智能器械芝加哥康复中心的患者正展示假肢可以实现芝加哥康复中心的患者正展示假肢可以实现的各种手部功能的各种手部功能由佐治亚理工学院研制的智能衬衫由佐治亚理工学院研制的智能衬衫的早期原型的早期原型本章重点内容本章重点内容理解并熟记理解并熟记理解并熟记理解并熟记了解了解计算机技术计算机技术在医疗仪器领域的主要体现在医疗仪器领域的主要体现诊断及治疗仪器的分类诊断及治疗仪器的分类医疗仪器的发展历史及趋势医疗仪器的发展历史及趋势
