生物医学工程概论(4)
Holter
1957年美国物理学博士,实验物理学家Norman J· Holter发明了动态心电图(Aiululatory ECG), 故动态心电图简称Holter。近半世纪以来,随着动 态监护领域的进一步拓展,如动态血压、动态脑 电、动态睡眠呼吸监测等技术在医学临床及科研 中的广泛应用,现今,广义的Holter已不再局限专 指动态心电图,Holter的全新诠释应包括:动态心 电/动态血压/动态睡眠呼吸/动态脑电/动态肺功能 /动态上消化道PH值等多种参数。
高频电刀 MEDITOM DT400P
治疗类-其它
心脏起搏器
脉冲射频仪
前列腺射频治疗 仪 ZPRT-Ⅱ
分析仪
TECO单通道 血凝仪 红细胞压 积快速测 定仪
全自动生 化分析仪
血凝仪 RT-2204
生理参数检测仪器
生理参数的检测,是医学测量技术的一个基本部 分,按被测参数划分,这类仪器可分为:生理电放 大记录仪和非电生理参数检测仪。
6. 组织工程
生物医学工程的一个学科分支,是生物学与 工程学结合的产物,其目标是体外(离体)构建 人体组织或者细胞产品,并且利用这些产品更好 地进行体内(在体)生物组织的修复。
人体细胞和移植物的临床治疗应用
• 骨髓移植:自体和异体移植
• 皮肤移植体和血管移植体:烧伤或者糖尿病性 皮肤溃疡病人 • 胰腺的胰岛细胞:胰岛素依赖性糖尿病 • 软骨与软骨细胞:关节的软骨损伤 • 肝脏、神经细胞和心血管干细胞
眼震电图仪应用
眼球震颤是前庭系统功能的主要特征。人体的 前庭系统,是参与机体姿势位置平衡调节和定向内 功能的主要协同部分。中枢神经系统,特别是前庭 功能部分发生病变时,便出现具有一定特点的眼球 震颤。因此,眼震电图对于前庭功能性疾病,特别 是伴有眩晕的患者几乎成为常规检查方法。此外, 在航空、航海等工作中,眼震图成为了解前庭功能 的重要手段
原理分类
– 机械式装置(如人工心脏瓣膜、人工气管、 人工晶体等) – 电子式装置(如人工耳蜗、人工胰、人工肾、 心脏起搏器等).
使用方式分类
– 植入式,如人工关节、人工心脏瓣膜、心脏 起搏器。 – 体外式,如人工肾、人工肺、人工胰。这些 体外式人工器官实际上都是由电子控制的精 密机械装置。
特点
人工器官是多种学科研究的结晶,该学科是生 物材料、生物力学、组织工程学、电子学(包括计 算机)特别是微电子学以及临床医学相结合的多学 科的交叉学科。
干细胞与组织工程
干细胞构建各种生物组织,它们是组织细胞的 来源。在体内能够构建和维护各种生物组织的干细 胞也可以用于体外制造生物组织。干细胞研究的难 点:
• 干细胞的体外培养:让干细胞不断分裂却保持 不分化。 • 干细胞的分离:目前还没有一种干细胞利用单 一参量就可以提纯的。
人工器官
当人体器官病伤而不能用常规方法医 治时,有可能给病人使用一种人工制造的 装置来部分或全部代替病损的自然器官, 以补偿、替代或修复自然器官的功能,这 样的器件或装置称为人工器官。
SUPEROPEN 0.23TC
SUPEROPEN 0.35T
影像类—X-射线
NAX-500
NAX-500R
NSX-6000
影像类—超声仪
NAS1000HF
NAS2000
治疗类-监护仪
便携式除颤起搏监护仪
多参数监护仪NAM200
治疗类-电刀
全身伽玛刀
高频电刀 TJSM2000 IV型
HV-300系列高频电刀
现代医疗仪器与生物医学工程学 的关系
• 医疗仪器是生物医学工程研究成果的载体。 • 生物医学工程研究的成果是现代医疗仪器设计和开发的 核心和基础。
医疗仪器的特点
• 通常都是集电子、机械于一体的非常复杂的装置, 是非常精密的、可靠性和安全性要求都非常高的 自动或半自动系统 • 对被测体必须是无害的,最理想的是无损伤的 • 要考虑电极或传感器对测量结果产生影响 • 生物信号弱小,而干扰强大,需要高的抗干扰能 力 • 能量有限制:不可能为了提高信噪比或提高治疗 效果而无限制地提高外加能量,这会造成机体的 损伤 • 安全:病人本身已比较衰弱,安全问题比较突出
人工器官举例
人工心脏瓣膜、人工血管、人工血液和人工 心脏及心脏辅助装置可补偿血液循环功能;人工 关节、人工脊椎、人工骨、人工肌腱和假肢具有 支持运动功能;人工肾、人工肝具有血液净化功 能;人工肺、人工气管和人工喉具有呼吸辅助功 能;人工食管、人工胆管和人工肠具有支持消化 的功能。
人工器官是生物工程各领域知识和技术的 综合体现。这个领域的进展,取决于自然器官 功能的充分了解和诸如生物力学、生物材料学、 生物医学传感器和控制系统、生物系统的建模 与仿真等各领域的进步。离开生物相容性好和 坚固耐用的生物材料,离开传感器和控制系统 的完善,人工器官是不可能实现的。
按临床科室或人体系统分类
• • • • 心脏科设备 呼吸科设备 泌尿科设备 ……
• 这样分类有助于了解不同科室对医疗仪器和工程 技术的需求,但很多设备各个科都使用,会有很 多重复。
按物理原理分类
• • • • 医用电子仪器 医用光学仪器 医用放射仪器 医用核物理仪器
• 现代医疗仪器是声、光、电、机械一体的。
人工器官的研究将愈来愈受到重视并得到 不断发展和应用,可以预言,人工器官将成为 愈来愈重要的和广泛应用的治疗手段,这将是 二十一世纪医学进步的一个显著特点。
发展
20世纪80年代以来,人工器官的研究和应用迅 速发展,可以说,人体除大脑尚无人工大脑替代外, 几乎人体各个器官都在进行人工模拟研制中,其中 有不少人工器官已成功地用于临床。
心电图机
• 心电图机用来记录心脏活动时心肌的生物电信号。
Байду номын сангаас
脑电图机
脑电图机是用来记录大脑皮质神经细胞生物 电活动的医用电子仪器,在临床上对颅内占位性 病变、癫痫、脑部其他疾病的诊断以及神经系统 的研究等方面有着广泛的使用价值。随着电子工 业的发展,特别是集成电路和计算机技术在脑电 图中个的应用,其稳定性、准确性更高,功能更 趋完善,操作更加方便。
EEG-9200(NIHON KOHDEN)
• EEG-9200是一个基于 Windows® 2000 PC机 的高性能的有扩展性 的脑电图仪,可选择 硬件和软件。对比常 规脑电图仪,EEG9200可以给睡眠实验 室或脑电图实验室提 供更高质量性能的脑 电图。
肌电图机
肌电图反映神经-肌肉的生物电流规律,包括运 动单位肌电位、神经电位、轴突电位、周围神经的 传导及反射等。通过对肌电图参数测量可获得神经肌肉器质件损伤和功能件病变的生理特征参数。
应该说,各种人工器官都存在许多问题有 待解决。其中,心肺器官的辅助或替代继续是 人工器官研究的首要问题。此外,血液净化技 术、内分泌功能的辅助,感觉功能辅助等人工 器官的研究和应用,对严重危害健康的肾功能 疾病、糖尿病的治疗和伤残人的康复有重要意 义,因此亦是重点发展的方向。由于干细胞研 究迅速发展,克隆的人工器官将能代替人造血 管,克隆人存在伦理问题,克隆人体器官是造 福人类。
7. 生物医学仪器(器械)
指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器 具、材料或者其他物品,包括所需要的软件;其用 于人体体表及体内的作用不是用药理学、免疫学或 者代谢的手段获得,但是可能有这些手段参与并起 一定的辅助作用;其使用旨在达到下列预期目的: 1、对疾病的预防、诊断、治疗、监护、缓解; 2、对损伤或者残疾的诊断、治疗、监护、缓解、 补偿; 3、对解剖或者生理过程的研究、替代、调节; 4、妊娠控制。
脑电地形图仪
是首先应用无创电生理学记录方法,在人体 头部多个部位(一般用16个电极),同时记录自 发脑生物电(EEG)。然后通过计算机将各个部 位的电信号进行快速的功率谱定量分析,并通过 数学插值计算方法,按人体头部的形状,将检测 和计算结果,用图象学方法,把整个头部的生物 电分布状况,以彩色图像,有如地形地貌分布的 地图形式,直观地显示出来
按临床应用分类:
• 诊断仪器 • 治疗仪器 • 辅助仪器
电气敏感
直接用于人体的
非直接用于人体的
非电气敏感
带传感器的基本生物医学仪器系统
具有代表意义的生物医学仪器
• • • •
影像类 治疗类 分析仪 生理参数检测仪器
影像类—CT
CT-C3000
CT-C2800
CT-C2000
影像类—MRI
SPARKLER1.5T
日本光电Neruropack M1 2-16导高 级诱发电位/肌电图机
视觉、听觉、体感诱发电位仪
诱发电位是感觉器官接收到某种刺激 而引起起伏变化的神经电位,它反映感觉 传导路径的传输特性件,可提供有关神经 系统功能方面的大量信息,而这些信息是 用其他方法无法得到的,出此诱发电位测 量已成为临床医学无损伤探测神经系统机 能的重要于段。目前常用的有视觉诱发电 位(YEP)、听觉诱发电位(AEP)、体感 诱发电位(SEP)、识别诱发电位(P300)。
(6)排尿功能的人工器官,如人工膀胱、人工 输尿管、人工尿道等。 (7)内分泌功能的人工器官,如人工胰、人工 胰岛细胞。 (8)生殖功能的人工器官,如人工子宫、人工 输卵管、人工睾丸等。 (9)神经传导功能的人工器官,如心脏起搏器、 膈起搏器等。 (10)感觉功能的人工器官,如人工视觉、人工 听觉(人工耳蜗)、人工晶体、人工角膜、人 工听骨、人工鼻等。 (11)其他类,人工硬脊膜、人工皮肤等。
功能分类
(1)支持运动功能的人工器官,如人工关节、人工 脊椎、人工骨、人工肌腱、肌电控制人工假肢等。 (2)血液循环功能的人工器官,如人工心脏及其辅 助循环装置、人工心脏瓣膜、人工血管、人工血液 等。 (3)呼吸功能的人工器官,如人工肺(人工心肺 机)、人工气管、人工喉等。 (4)血液净化功能的人工器官,如人工肾(血液透 析机)、人工肺等。 (5)消化功能的人工器官,如人工食管、人工胆管、 人工肠等。