醫(yī)學(xué)儀器概述

1、醫(yī)學(xué)電子儀器技術(shù)與應(yīng)用,主講： 楊宏麗電話：13603006420辦公室：行政樓504,課程介紹,課程性質(zhì)：專業(yè)核心課程，學(xué)分為4；前導(dǎo)課程：數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、嵌入式單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)；后續(xù)課程：醫(yī)療設(shè)備檢測技術(shù)、超聲診斷技術(shù)、人體機(jī)能代行裝置；,學(xué)習(xí)目的,操作：能通過產(chǎn)品說明書和操作培訓(xùn)，掌握心電圖機(jī)、血壓計(jì)以及醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀器等常用醫(yī)學(xué)電子儀器的操作。拆卸和組裝：掌握醫(yī)學(xué)電子儀器的結(jié)構(gòu)、基本組成、生產(chǎn)工序及特殊要求。

2、測試、維護(hù)與維修：了解醫(yī)學(xué)電子儀器的工作方式、工作原理和技術(shù)應(yīng)用。,考核方法,平時(shí)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目及階段測試等占總成績的40%，重點(diǎn)考察學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。操作考核與課程設(shè)計(jì)占總成績的40%，每個(gè)人單獨(dú)通過。內(nèi)容為常用儀器的使用、拆裝與維護(hù)，重點(diǎn)考核學(xué)生連接線路、檢測、調(diào)試以及操作使用維修醫(yī)用電子儀器的能力。學(xué)習(xí)態(tài)度，平時(shí)作業(yè)和課堂上回答問題的情況占總成績的20%。,第一章 醫(yī)學(xué)儀器概述,生物信息知識(shí) 醫(yī)學(xué)儀器的基本構(gòu)成、特性及分類

3、 醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計(jì)及發(fā)展展望,第一節(jié) 生物信息知識(shí),人體系統(tǒng)的特征 生物電信號典型生物醫(yī)學(xué)參數(shù)生物醫(yī)學(xué)參數(shù)的特點(diǎn)生物醫(yī)學(xué)信息的類型醫(yī)學(xué)參數(shù)測量的特殊性,一. 人體系統(tǒng)的特征,人體是一個(gè)復(fù)雜的自然系統(tǒng)，它由神經(jīng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等分系統(tǒng)組成，分系統(tǒng)間既互相獨(dú)立，又保持有機(jī)的聯(lián)系，共同維持生命。,運(yùn)用現(xiàn)代理論分析研究人體，可將人體系統(tǒng)分為：,器官控制系統(tǒng) 神經(jīng)控制系統(tǒng) 內(nèi)分泌系統(tǒng) 免疫系統(tǒng),為什么用心

4、電圖機(jī)可以測量到心電信號？,心電信號,1. 細(xì)胞和組織的電學(xué)特性生物電位是由“可興奮細(xì)胞”的電化學(xué)活動(dòng)產(chǎn)生的，這些細(xì)胞是神經(jīng)、肌肉或腺組織的組成成分，平時(shí)呈現(xiàn)出靜息電位，給予適當(dāng)刺激便產(chǎn)生動(dòng)作電位。,二. 生物電信號,無脊椎動(dòng)物神經(jīng)軸突動(dòng)作電位,2. 體表電位人體表面的任意一點(diǎn)相對于某參考點(diǎn)存在確定的電位，如心電、腦電、肌電等，是心臟、腦、肌肉等活動(dòng)的綜合效果。 （1） 體表心電圖 （2） 腦電 （3）

5、肌電,（1） 體表心電圖：,（2） 腦電： 大腦皮層的神經(jīng)元具有自發(fā)生物電活動(dòng)，因此大腦皮層經(jīng)常具有持續(xù)的節(jié)律性電位變化，稱為自發(fā)腦電活動(dòng)。,（2） 腦電： 除了自發(fā)腦電波外，用刺激的方式能夠引起大腦皮層局部區(qū)域的電活動(dòng)，這稱為腦的誘發(fā)電位EP。,體感誘發(fā)電位,聽覺誘發(fā)電位,膠質(zhì)層,皮層,（3） 肌電： 肌肉的生物電活動(dòng)形成的電位隨時(shí)間的變化曲線稱為肌電圖。肌電活動(dòng)是一種快速的電變化，他的

6、振幅在20uV到幾個(gè)毫伏，頻率為2Hz到10kHz.,背側(cè)骨間肌運(yùn)動(dòng)單元?jiǎng)幼麟娢?3. 非電量生理信號： 除生物電信號外，作為有生理機(jī)能特征的信號外，還有機(jī)械信號、聲學(xué)信號、生物化學(xué)信號以及生物磁信號等。諸如血壓、脈搏、血流、體溫及呼吸、腦磁、心磁等多種生理參數(shù)。,血壓波形,血壓分布圖,典型生物醫(yī)學(xué)參數(shù),生物醫(yī)學(xué)信號屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻微弱信號，是由復(fù)雜的生命體發(fā)出的不確定的自然信號。 醫(yī)學(xué)儀器所要測量

7、的生理參數(shù)的特點(diǎn)是被測生理量的幅值和頻率范圍都是比較低的。 生物電現(xiàn)象是生命活動(dòng)的基本屬性，幾乎在機(jī)體的一切生命過程中都伴隨生物電的產(chǎn)生。人體的各種生物電的研究、記錄已經(jīng)成為了解人體各器官的功能、臨床診斷、治療的可靠依據(jù)。,生物醫(yī)學(xué)參數(shù)的特點(diǎn),獲得有效的生物醫(yī)學(xué)參數(shù)，必須通過科學(xué)的測量手段來完成。,本節(jié)小結(jié),生物醫(yī)學(xué)參數(shù)的特點(diǎn)？ 醫(yī)學(xué)儀器所要測量的生理參數(shù)的特點(diǎn)是被 測生理量的幅值和頻率范圍都是比較低的。 生物

8、醫(yī)學(xué)參數(shù)主要有哪兩類信號？ 電類、非電類,醫(yī)學(xué)儀器定義醫(yī)學(xué)儀器是以醫(yī)學(xué)臨床診治和醫(yī)學(xué)研究為目的的儀器。通常是指那些單純或者組合應(yīng)用于人體的儀器，包括所需的軟件。醫(yī)學(xué)儀器用于人體體表及體內(nèi)的作用不是用藥理學(xué)、免疫學(xué)或者代謝的手段獲得的。醫(yī)學(xué)電子儀器的基本構(gòu)成,第二節(jié) 醫(yī)學(xué)電子儀器的結(jié)構(gòu)和工作方式,醫(yī)學(xué)儀器主要由信息檢測系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、信息記錄系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)等部分構(gòu)成。,,,,,信息檢測系統(tǒng),信息處理系統(tǒng),記錄顯示系統(tǒng),輔

9、助系統(tǒng),,,,,,,,醫(yī)學(xué)儀器的基本構(gòu)成,醫(yī)學(xué)儀器的基本構(gòu)成,生物信息檢測系統(tǒng)：,被測對象,,傳感器,電信號,生物信息處理系統(tǒng)：,,放大、識(shí)別、變換、運(yùn)算,生物信息記錄與顯示系統(tǒng)：,打印、顯示,輔助系統(tǒng)：,控制與反饋、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸、信號產(chǎn)生與能量供應(yīng),,醫(yī)學(xué)儀器的特性與分類,醫(yī)學(xué)儀器的主要技術(shù)特性（衡量醫(yī)學(xué)儀器性能的主要技術(shù)指標(biāo)） 1）準(zhǔn)確度（accuracy）： 儀器的測量值與理論值之間的接近程度。

10、 2）精密度（precision）： 在相同條件下，用同一種方法多次測量所得數(shù)值的接近程度。 精確度 = 準(zhǔn)確度 + 精密度,3）輸入阻抗（input impedance）： 外加輸入變量（如電壓、力、壓強(qiáng)）與相應(yīng) 應(yīng)變量（電流、速度、流量）之比。,采用電極,采用傳感器,,輸入變量 X1,應(yīng)變量 X2,,4）靈敏度（sensitivity）： 儀器的輸出變化量與

11、引起它變化的輸入變化量之比。 5）頻率響應(yīng)（frequency response）： 儀器保持線性輸出時(shí)允許其輸入頻率變化的范圍。 6）信噪比（signal to noise ratio）： 信號功率Ps與噪聲功率PN之比。,7）零點(diǎn)漂移（zero drift）： 儀器的輸入量在恒定不變時(shí)（或誤輸入量），輸出量偏離原來起始值而上下飄動(dòng)、緩慢變化的現(xiàn)象。 8）共模抑制比（common

12、 mode rejection ratio）：儀器放大差模信號和抑制共模信號的能力。,二. 醫(yī)學(xué)儀器的分類 醫(yī)學(xué)儀器發(fā)展非常迅速，各種新的醫(yī)學(xué)儀器不斷出現(xiàn)。因此，醫(yī)學(xué)儀器的分類比較復(fù)雜，通常情況按照儀器在醫(yī)學(xué)、醫(yī)療中的用途可分為兩大類： 診斷用儀器 理療用儀器,你知道哪些具體儀器？,診斷用儀器,生物電診斷與監(jiān)護(hù)儀器： 如心電圖機(jī)、

13、腦電圖機(jī)、肌電圖機(jī)等。生理功能診斷與監(jiān)護(hù)儀器：如血壓計(jì)、血流圖儀、呼吸機(jī)及檢測脈搏、聽力、肺功能參數(shù)的儀器等。人體組織成分的電子分析檢驗(yàn)儀器：如血球計(jì)數(shù)器、生化分析儀、血液氣體分析儀等。人體組織結(jié)構(gòu)形態(tài)的影像診斷儀器：如超聲儀器、X線計(jì)算機(jī)層析攝影、核磁共振計(jì)算機(jī)斷層攝影及電子內(nèi)窺鏡等。,理療用儀器,電療機(jī)： 包括靜電治療機(jī)和低、中、高頻治療機(jī)等。光療機(jī)： 包括紅外線治療機(jī)、紫外線治療機(jī)、激光治療機(jī)等。磁

14、療機(jī)：包括旋磁治療機(jī)、中頻交變治療機(jī)等。超聲波治療機(jī)：包括超聲霧化吸入器、超聲波治療機(jī)等。,根據(jù)醫(yī)學(xué)儀器的原理進(jìn)行分類：當(dāng)前，醫(yī)學(xué)儀器大致可以分為三大類： 醫(yī)學(xué)成像裝置類、 醫(yī)學(xué)電子儀器類、 醫(yī)學(xué)分析儀器類。,成像類儀器的種類：1）X射線成像裝置（X—CT）2）磁共振成像裝置（MRI）3）超聲成像裝置（US）4）正電

15、子發(fā)射斷層掃描成象系統(tǒng)（PET）5）功能磁共振成像（fMRI）,1-33,醫(yī)學(xué)成像裝置,1-34,,醫(yī)學(xué)成像裝置,1-35,2. 醫(yī)學(xué)電子儀器類特點(diǎn)：技術(shù)上采用微電子化、智能化、組合化和遙測化、產(chǎn)品上自動(dòng)化、小型化和多功能化。種類：1）心腦電子儀器2）監(jiān)護(hù)儀器,1-36,醫(yī)學(xué)電子儀器,1-37,醫(yī)學(xué)分析儀器類 ?,由第一組負(fù)責(zé)收集、講解（類型、產(chǎn)品圖片、產(chǎn)品功能、主要生產(chǎn)廠家）,本節(jié)小結(jié),1. 醫(yī)學(xué)儀器的基本結(jié)構(gòu)：,本節(jié)小結(jié)

16、,2. 醫(yī)學(xué)傳感器的作用：,將反映人體機(jī)能狀態(tài)信息的物理量或化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姡ɑ螂姶牛┬盘?3. 醫(yī)學(xué)儀器的信息處理系統(tǒng)的作用：,對信息檢測系統(tǒng)傳送過來的信息進(jìn)行處理，包括放大、識(shí)別（濾波）、變換、運(yùn)算等各種處理和分析。是醫(yī)學(xué)儀器的核心。,生物醫(yī)學(xué)儀器的發(fā)展與展望,一. 21世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)儀器的發(fā)展 由于各學(xué)科的新成果不斷融入 ，現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號與信息處理技術(shù)已是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)與醫(yī)療儀器

17、設(shè)備的核心技術(shù)，特別是當(dāng)代生命科學(xué)和信息科學(xué)兩大前沿學(xué)科的發(fā)展 ，為生物醫(yī)學(xué)工程和醫(yī)療器械的未來展現(xiàn)了更為廣闊的前景。 當(dāng)代生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)中最具代表性的技術(shù)是：數(shù)字醫(yī)學(xué)影象技術(shù)；物理外科手術(shù)技術(shù)；電生理參數(shù)檢測與監(jiān)護(hù)技術(shù)；臨床檢驗(yàn)、分析與分子生物學(xué)技術(shù)；醫(yī)學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)。,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展,1、數(shù)字醫(yī)學(xué)影像技術(shù)： 主要有CT、MRI、PET、DR、Ultro-S等。,是根據(jù)人體組織對外源性X線的不同吸收程度

18、，來判斷人體組織器官結(jié)構(gòu)變化的成像設(shè)備。,（1）計(jì)算斷層攝影 （ Computed Tomography ）診斷，簡稱CT ：,CT的主要結(jié)構(gòu)包括兩大部分：X線體層掃描裝置：產(chǎn)生X線束的發(fā)生器和球管， 接收和檢測X線的探測器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、中央處理系統(tǒng)、磁帶機(jī)、操作臺(tái)等。,CT,胃,胰腺,腸,膽囊,肝臟,右腎,左腎上腺,主動(dòng)脈,,脊椎,,肋骨,4層、8層、16層、32層、64層圖像的螺旋C

19、T機(jī),CT發(fā)展現(xiàn)狀：,Philips(飛利浦）toshiba(東芝）島津siemens(西門子） 日立GE(美國通用）,主要生產(chǎn)廠家：,（2）磁共振造影術(shù) (Magnetic Resonance Imaging），簡稱MRI：,利用人體中的遍布全身的氫原子在外加的強(qiáng)磁場內(nèi)受到射頻脈沖的激發(fā)，產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象，經(jīng)過空間編碼技術(shù)，用探測器檢測并接受以電磁形式放出的核磁共振信號。,MRI工作原理圖,MRI掃描的梯度磁場,收發(fā)器,患者

20、,Z軸線圈,X軸線圈,Y軸線圈,,恒定靜磁場,MRI 之一,MRI 之二,MRI 之三,MRI 之四,CT 與 MRI,這是出血第三天的影像。左邊是 CT，右邊是 MRI,醫(yī)用MRI系統(tǒng)分類： 根據(jù)磁體不同可以分為： 常導(dǎo)型、永磁型和超導(dǎo)型。 根據(jù)磁體的主磁場大小可以分為： 低場（1.0T) 目前臨床應(yīng)用的達(dá)到3.0T主要生產(chǎn)廠家：GE 、飛利浦、西門子等,http://www.gehealt

21、hcare.com/cnzh/mr/index.html,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展,（3）正電子發(fā)射斷層掃描成像(Positron Emission Tomography)，簡稱 PET,1、數(shù)字醫(yī)學(xué)影象技術(shù)：,利用回旋加速器加速帶電粒子轟擊靶核，通過核反應(yīng)產(chǎn)生帶正電子的放射性核素，并合成顯像劑 。,在衰變過程中發(fā)射帶正電荷的電子，這種正電子在組織中運(yùn)行很短距離后，即與周圍物質(zhì)中的電子相互作用，發(fā)生湮沒輻射，發(fā)射出方向相反，能量相等的

22、兩光子 。,比例符合計(jì)算單元,圖像重構(gòu),光電轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),正電子湮滅,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展,（4）US(ultrasound)：代表當(dāng)前水平的產(chǎn)品是全數(shù)字化多功能彩超，融入了寬帶、高密度探測、全程動(dòng)態(tài)聚焦、諧波成象、快速三維重構(gòu)等新技術(shù)。由于其無創(chuàng)、實(shí)時(shí)，被廣泛用于體檢普查、臨床診斷、定位以及手術(shù)導(dǎo)航等。,1、數(shù)字醫(yī)學(xué)影象技術(shù)：,全數(shù)字化多功能彩色多普勒超聲診斷儀,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展,（5） DR(Digital Radiog

23、raphy) 直接數(shù)字化X射線攝影系統(tǒng) ： 是直接將X線光子通過電子暗盒轉(zhuǎn)換為數(shù)字化圖像，它利用硒作為X線檢測器，由電子暗盒、掃描控制器、系統(tǒng)控制器、影像監(jiān)示器等組成。 輻射劑量低（可下降30%-70%），分辨率高，可數(shù)字化傳輸、存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)無膠片化。,1、數(shù)字醫(yī)學(xué)影象技術(shù)：,DR的成像原理,DR（X-RAY）,DR（X-RAY）,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展,（6）醫(yī)學(xué)影像的后處理技術(shù)： CT、MRI、DSA

24、、SPECT、PET和超聲等產(chǎn)生的數(shù)字化圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)對其進(jìn)行再加工并從定性到定量對圖像進(jìn)行分析的過程稱為醫(yī)學(xué)圖像后處理技術(shù)。 如：圖象濾噪、圖象分割、三維重構(gòu)等技術(shù) ； 圖象配準(zhǔn)和融合技術(shù)； 圖象無損壓縮技術(shù)； 虛擬人體可視化技術(shù)等等 。,1、數(shù)字醫(yī)學(xué)影象技術(shù)：,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展,2、高能物理治療技術(shù)： （1）放療與立體定向放射外科手術(shù)：

25、 Υ刀；X刀；粒子刀 （2）超聲治療技術(shù)：其代表性的進(jìn)展表現(xiàn)在超聲外科手術(shù)刀（20～30kHz），超聲體外碎石機(jī)（1～2MHz）、無創(chuàng)性高強(qiáng)聚焦超聲外科（0.5-4.5MHz）等方面。（3）電磁波熱療技術(shù) ：主要是利用微波（2450、915、433MHz）、高頻（幾MHz到幾十MHz）、射頻（100-1000KHz）的生物熱效應(yīng)，在生物組織產(chǎn)生高溫達(dá)到治療目的。（4）高能腫瘤熱療技術(shù),高能聚焦超聲熱療儀,放射治療,21世紀(jì)生物

26、醫(yī)療儀器的發(fā)展,3、高度發(fā)展的電生理檢測設(shè)備與監(jiān)護(hù)技術(shù) ： （1）以微機(jī)為核心的數(shù)字化電生理檢測設(shè)備，正在逐步取代傳統(tǒng)的模擬設(shè)備。數(shù)字化與檢測、分析相結(jié)合是現(xiàn)代化電生理檢測儀器發(fā)展的重要趨勢。 （2）監(jiān)護(hù)儀是一種需求日益增長的、臨床急需的設(shè)備。目前，常用的監(jiān)護(hù)儀有：多導(dǎo)生理監(jiān)護(hù)儀（血壓、血氧、心電、心率、阻抗呼吸、體溫），24小時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)儀（心電、腦電），手術(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備，母嬰監(jiān)護(hù)儀，胎兒監(jiān)護(hù)儀，睡眠監(jiān)護(hù)儀等。,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)

27、展,4、整體優(yōu)化的TMS方案 ： TMS（Total Medical Solutions）方案，是圍繞一個(gè)醫(yī)療目標(biāo)，將分散、獨(dú)立工作的相關(guān)設(shè)備，優(yōu)化組合構(gòu)成一個(gè)儀器系統(tǒng)。目的在于把需要的診斷、治療技術(shù)進(jìn)行整合，構(gòu)架成一個(gè)完整體系，以獲得最佳醫(yī)療效果。例如心臟病學(xué)科TMS方案包括12導(dǎo)心電圖機(jī)、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷測試系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)心電診斷系統(tǒng)、CCU中央監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，由中央心電管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理；以及由肺功能測定儀、動(dòng)態(tài)血壓診斷系統(tǒng)、脈氧儀、除

28、顫起搏監(jiān)護(hù)儀等構(gòu)成的日常檢測、救護(hù)儀器系統(tǒng)。,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展,5、醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)：（1）PACS-DICOM-IHE：PACS(Picture Archiving and Communication System)數(shù)字圖象歸檔與通信系統(tǒng)，是一個(gè)建立在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、信息等技術(shù)基礎(chǔ)上的管理醫(yī)學(xué)圖象的綜合系統(tǒng)。 DICOM3.0 ( Digital Imaging and Communication in Medicine,3

29、.0) 是為解決不同廠商生產(chǎn)的醫(yī)學(xué)影象設(shè)備能上網(wǎng)互連而推出的醫(yī)學(xué)數(shù)字圖象通信標(biāo)準(zhǔn) IHE(Integrating the Healthcare Enterprise)集成醫(yī)療機(jī)構(gòu)，目的在于對醫(yī)院各種醫(yī)療設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)信息資源整合和綜合利用。,PACS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展,5、醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)：（2）遠(yuǎn)程醫(yī)療 ： 遠(yuǎn)程醫(yī)療主要解決跨地區(qū)的醫(yī)學(xué)信息資源最佳整合與利用，以及邊遠(yuǎn)地區(qū)的診療問題。能使醫(yī)生實(shí)時(shí)、

30、在線的對異地病人進(jìn)行會(huì)診、監(jiān)護(hù)、咨詢、指導(dǎo)治療，可在自己的計(jì)算機(jī)上直接對異地病人資料進(jìn)行采集、查閱、編輯，并可以通過計(jì)算機(jī)，與二位以上的同行對同一記錄資料進(jìn)行討論研究，作出判斷，提出醫(yī)療指導(dǎo)性建議。,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展展望,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器將繼續(xù)在醫(yī)學(xué)診斷、手術(shù)、監(jiān)護(hù)、康復(fù)等方面獲得更大發(fā)展， 總趨勢是：器械智能化、簡易化；保健轉(zhuǎn)向家庭；生物、物理、工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域交叉融合；提高臨床診斷精確性。 計(jì)算機(jī)輔

31、助診斷、智能器械、生物傳感器、機(jī)器人、網(wǎng)絡(luò)等在內(nèi)的計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)；分子醫(yī)學(xué)；家庭與自我保??；微創(chuàng)方法；器械/藥物結(jié)合的產(chǎn)品；人工器官移植/輔助裝置及組織工程組件等產(chǎn)品將進(jìn)一步得到發(fā)展。,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展展望,1） 機(jī)器人外科與微系統(tǒng)技術(shù) ： 機(jī)器人外科是指外科醫(yī)生應(yīng)用機(jī)器人去完成某些精確的外科任務(wù)，而非用機(jī)器人取代外科醫(yī)生。 微系統(tǒng)技術(shù)：是微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)和精密機(jī)械相結(jié)合的高新技術(shù)。主要用于微創(chuàng)診斷和治療。

32、 2）納米材料與納米醫(yī)學(xué)： 納米醫(yī)學(xué)是指制造和利用納米結(jié)構(gòu)與納米級裝置，在分子水平上診斷、防病、治病的技術(shù)。,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展展望,3）生物芯片 ：分子電子器件：目前的進(jìn)展是分子開關(guān)、分子儲(chǔ)存器、分子導(dǎo)線、分子神經(jīng)元等分子器件。微型多參數(shù)生物傳感器：是在一微小基片的表面固定大量的分子識(shí)別探針，實(shí)現(xiàn)對化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞或其他生物組織，準(zhǔn)確、快速、大信息量的篩選或檢測?；蛐酒菏且环N最重要的分子芯片，

33、實(shí)際它是DNA微陣列芯片，它集成了大量密集排列的基因探針，通過與被檢測的核酸序列，互補(bǔ)匹配，進(jìn)行序列測量。,21世紀(jì)生物醫(yī)療儀器的發(fā)展展望,4） 組織工程組件 ：應(yīng)用生命科學(xué)和工程學(xué)原理 ，研制能夠修復(fù)和改善，損傷或缺失組織功能的人造組織或器官。,CT與核磁共振（MRI）是兩種截然不同的檢查方法。MRI是Magnetic Resnane Iamge的簡稱，中文為磁共振成像。MRI是把人體放置在一個(gè)強(qiáng)大的磁場中，通過射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)

34、氫質(zhì)子，發(fā)生核磁共振，然后接受質(zhì)子發(fā)出的核磁共振信號，經(jīng)過梯度場三個(gè)方向的定位，再經(jīng)過計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，構(gòu)成各方位的圖像。CT由于X線球管和探測器是環(huán)繞人體某一部位旋轉(zhuǎn)，所以只能做人體橫斷面的掃描成像，而MRI可做橫斷、矢狀、冠狀和任意切面的成像。核磁共振(MRl)與CT都屬于技術(shù)含量非常高的影像學(xué)檢查手段，兩者相比，核磁共振主要具有以下優(yōu)點(diǎn)。核磁共振能敏感地檢查出組織成分中水含量的變化，能顯示功能和新陳代謝過程等生理生化信息的

35、變化，它使機(jī)體組織從單純的解剖顯像發(fā)展為解剖學(xué)與組織生化和物理學(xué)特性變化相結(jié)合的“化學(xué)性圖像”，為一些早期病變提供了診斷依據(jù)，常常比CT能更有效和更早地發(fā)現(xiàn)病變。它能非常清晰地顯示腦和脊髓的灰質(zhì)和白質(zhì)，故在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷方面優(yōu)于CT，對顱腦、脊柱和脊髓疾病的顯示優(yōu)于CT，這是CT所無法比擬的； 核磁共振可根據(jù)需要直接顯示人體任意角度的切面像，可以直接作出橫斷面、矢狀面、冠狀面和各種斜面的體層圖像；而CT只能顯示與身體長軸相垂直的橫

36、斷層像； 核磁共振有高于CT數(shù)倍的軟組織分辨能力，圖像中對于軟組織的對比度可以提高1—3個(gè)等級度，大功率的核磁共振機(jī)器拍攝的照片非常清晰，甚至可以看到組織內(nèi)的細(xì)小血管； 核磁共振在儀器結(jié)構(gòu)上不需要像CT那樣有較大的機(jī)械口轉(zhuǎn)動(dòng)部件和一系列高精度的探測器，只要通過電子方法調(diào)節(jié)磁場梯度即可實(shí)現(xiàn)掃描； 核磁共振不會(huì)像CT那樣產(chǎn)生對人體有損傷的電離輻射，對機(jī)體沒有不良影響，甚至孕婦接受核磁共振檢查時(shí)對胎兒也無任何不良影響； 核磁共振有3個(gè)

37、特性參數(shù)，而CT只有X射線束穿過生物組織的衰減一個(gè)物理參數(shù)，故核磁共振漏診率比CT低； 核磁共振不用造影劑就可得到很好的軟組織對比度，能顯示血管的結(jié)構(gòu)，故對血管、腫塊、淋巴結(jié)和血管結(jié)構(gòu)之間的相互鑒別有其獨(dú)到之處，而且還避免了造影劑可能引起的過敏反應(yīng)； 核磁共振不會(huì)產(chǎn)生CT檢測中的骨性偽影，能使脊柱中的脊髓及神經(jīng)根顯像清晰，還有可能檢查出由于缺血引起的組織損傷等等。 核磁共振幾乎適用于全身各系統(tǒng)的不同疾病，如腫瘤、炎癥、創(chuàng)傷、退行性

38、病變以及各種先天性疾病的檢查，在脊柱外科更有其廣泛的適應(yīng)證，應(yīng)用范圍大大超過CT檢查，診斷價(jià)值明顯優(yōu)于CT。CT相比較，MRI具有以下優(yōu)點(diǎn)：①無放射線損害，迄今也未見有MRI對人體產(chǎn)生損傷的報(bào)道；②軟組織密度分辨率高于CT，而空間分辨率也可與CT相媲美，直徑小于2厘米的胰癌也能發(fā)現(xiàn)；③可直接作任意的切層掃描；④成像參數(shù)及方法多，所獲得診斷信息較CT豐富；⑤一般無需作增強(qiáng)掃描，近年采用的一種特殊的MRI增強(qiáng)劑（Gd-DT－PA）以增強(qiáng)病

39、灶的信號對比，且無潛在危險(xiǎn)的碘過敏反應(yīng)；⑥借助于質(zhì)子的流動(dòng)效應(yīng)，可清晰顯示血管，尤其是運(yùn)用數(shù)字減影原理可作MRI血管造影；⑦無骨性偽影，對顱窩病變的診斷比CT優(yōu)越得多。其不足之處是：①鈣化及骨病灶不能顯示；②掃描時(shí)間一般較長，每日能檢查的人數(shù)較CT少；③上腹部MRI仍存在運(yùn)動(dòng)偽影干擾；④體內(nèi)有磁性金屬物者不能檢查；⑤價(jià)格昂貴。,器官自控制系統(tǒng),器官自控制系統(tǒng)具有不受神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)控制的機(jī)制。,,神經(jīng)控制系統(tǒng),神經(jīng)控制系統(tǒng)是一種由神

40、經(jīng)進(jìn)行快速反應(yīng)的控制調(diào)節(jié)機(jī)制。 不論是人的內(nèi)部器官的機(jī)能、身體的動(dòng)作、各種知覺或是人的思想、感情等都受神經(jīng)系統(tǒng)的控制。 人的神經(jīng)系統(tǒng)分成兩個(gè)主要部分：一是中樞神經(jīng)系統(tǒng)，包括腦和脊髓；二是周圍神經(jīng)系統(tǒng)，包括腦神經(jīng)、脊神經(jīng)和內(nèi)臟神經(jīng)。,,內(nèi)分泌系統(tǒng),內(nèi)分泌系統(tǒng)（endocrine system）是機(jī)體的重要調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它與神經(jīng)系統(tǒng)相輔相成，共同調(diào)節(jié)機(jī)體的生長發(fā)育和各種代謝，維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，并影響行為和控制生殖等。

41、內(nèi)分泌系統(tǒng)由內(nèi)分泌腺和分布于其它器官的內(nèi)分泌細(xì)胞組成。 內(nèi)分泌系統(tǒng)通過循環(huán)系統(tǒng)的路徑將信息傳到全身細(xì)胞進(jìn)行控制。,,免疫系統(tǒng),免疫系統(tǒng)（immune system）是機(jī)體保護(hù)自身的防御性結(jié)構(gòu)，主要由淋巴器官（胸腺、淋巴結(jié)、脾、扁桃體）、其它器官內(nèi)的淋巴組織和全身各處的淋巴細(xì)胞、抗原呈遞細(xì)胞等組成；廣義上也包括血液中其它白細(xì)胞及結(jié)締組織中的漿細(xì)胞和肥大細(xì)胞。構(gòu)成免疫系統(tǒng)的核心成分是淋巴細(xì)胞，它使免疫系統(tǒng)具備識(shí)別能力和記憶能力