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1、人體控制功能的特點(diǎn)： 負(fù)反饋機(jī)制 人體控制系統(tǒng)對任意的外界干擾是穩(wěn)定的，對系統(tǒng)內(nèi)參數(shù)變化的靈敏度也較低，原因是系統(tǒng)存在負(fù)反饋機(jī)制。 雙重支配性 生物體往往是各自存在著促進(jìn)器官和抑制器官的控制，并以兩者的協(xié)調(diào)工作來支配系統(tǒng)，構(gòu)成負(fù)反饋控制機(jī)制。 多重層次性 生物體內(nèi)常見的控制功能是上一級環(huán)路對下一級負(fù)反饋環(huán)路進(jìn)行高級控制，從而使得人體系統(tǒng)控制功能有高可靠性。 適應(yīng)性 人體系統(tǒng)具有能根據(jù)外界刺激改變控制系統(tǒng)本身控制特性的適應(yīng)性。 非線性 人體系統(tǒng)控制功能表現(xiàn)為非線性的本質(zhì)。,生物信息的基本特性 不穩(wěn)定性 非線性 概率性,1 醫(yī)學(xué)儀器的基本原理,1.1 廣義的儀器系統(tǒng),被測對象: 系統(tǒng)測量的物理

2、量、特征和形態(tài)，稱為被測對象。 被測對象的可接近性是很重要的 ，因?yàn)樗赡苁巧眢w內(nèi)部的、身體表面的或身體上發(fā)散出來的。 傳感器： 傳感器就是把能量從一種形勢轉(zhuǎn)換成另一種形勢的器件，它應(yīng)當(dāng)只響應(yīng)于在被測對象中存在的能量形式，而排除所有其他的能量。 信號條件化： 信號條件化可以補(bǔ)償傳感器的不良特性，也可以對周期信號求平均值以減小噪聲；或者把信息從時(shí)間領(lǐng)域變換到頻率領(lǐng)域。 輸出顯示： 顯示的最好形式，可以是數(shù)字的或圖形的，離散的或連續(xù)的，永久的或暫時(shí)的，這取決于特定的被測對象和操作人員的操作。 輔助部分,醫(yī)學(xué)儀器定義： 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

3、。其使用目的是： （1）疾病的預(yù)防、診斷、治療、監(jiān)護(hù)或者緩解。 （2）損傷或殘疾的診斷、治療、監(jiān)護(hù)、緩解或者補(bǔ)償。 （3）解剖或生理過程的研究、替代或者調(diào)節(jié)。 （4）妊娠控制 醫(yī)學(xué)儀器對于人體體表及體內(nèi)的作用不是用藥理學(xué)、免疫學(xué)或代謝的手段獲得，但可能有這些手段參與并起一定的輔助作用。,1.2 醫(yī)學(xué)儀器的分類,1.2.1 醫(yī)學(xué)儀器的發(fā)展歷程 1816年聽診器和1850年臨床體溫計(jì)問世 1895年11月倫琴射線（X射線）被發(fā)現(xiàn) 1903年第一臺心電圖儀誕生 1924年首次記錄到人腦的電活動(dòng) 1958年醫(yī)用超聲儀出現(xiàn) 20世紀(jì)60年代放射性同位素在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用 1972年CT問世 1973年MRI問

4、世,1.2.2 醫(yī)學(xué)儀器的分類 根據(jù)轉(zhuǎn)換的參數(shù)分類 能夠容易比較任一參數(shù)的各種測試方法。 根據(jù)轉(zhuǎn)換的原理分類 各種原理的不同用途，能用來加強(qiáng)對各種概念的理解，而且也能更容易看到些新的用途。 根據(jù)各種生理系統(tǒng)分類 對于僅需熟悉某一專門范圍的?？漆t(yī)生而言，確定了重要的測試內(nèi)容，但這使轉(zhuǎn)換原理有了很多重疊。 根據(jù)臨床醫(yī)生分類 對于關(guān)心專門化儀器的醫(yī)生而言是有價(jià)值的,按用途可分為兩大類：診斷用儀器和理療用儀器,,1.3 工作方式,直接與間接方式 取樣和連續(xù)方式 模擬和數(shù)字方式 實(shí)時(shí)和延時(shí)方式,1.4 醫(yī)學(xué)儀器的未來發(fā)展趨勢 醫(yī)學(xué)模式的變革 生物技術(shù) 生物心理社會技術(shù),,醫(yī)學(xué)模式變革的原因 當(dāng)代疾病的流

5、行趨勢發(fā)生改變 醫(yī)療費(fèi)用的急劇上升令患者難以承擔(dān) 現(xiàn)有模式失去了對疾病預(yù)防和早期診斷的便宜時(shí)機(jī) 技術(shù)發(fā)展使需求成為現(xiàn)實(shí),醫(yī)學(xué)儀器技術(shù)發(fā)展預(yù)測 儀器裝置趨向于計(jì)算機(jī)化、智能化，遠(yuǎn)程醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)化，診療用機(jī)器人將被采用。 形態(tài)和功能相結(jié)合的醫(yī)學(xué)影像檢測系統(tǒng)將得到發(fā)展。 介入性微創(chuàng)、無創(chuàng)診療技術(shù)在臨床中將占有越來越來重要地位，激光技術(shù)、納米技術(shù)和植入型機(jī)器人將在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮重要重要。 新興給藥技術(shù)和裝置將會有重大發(fā)展。 研制精神分析、心理安撫等社會源性疾病的生物反饋型診療設(shè)備將成為熱點(diǎn)。 生物材料和組織工程中的人工器官將在臨床中廣泛應(yīng)用。,1.5 醫(yī)學(xué)儀器的限制條件,醫(yī)學(xué)儀器是為測量各種醫(yī)學(xué)和生理學(xué)

6、參數(shù)而設(shè)計(jì)的 每種參數(shù)的主要測量范圍和頻率范圍是決定儀器組成部分設(shè)計(jì)的主要因素。 活體里的許多關(guān)鍵變量難以得到，因?yàn)闆]有合適的被測對象傳感器界面。 從人體身上測出的變量是不確定的。 各種類型的能量安全電平是難以測定的，因?yàn)樵S多相互作用的機(jī)理還沒有充分理解。 在儀器的設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)的所有階段，都必須考慮到病人和醫(yī)務(wù)人員的安全,1.6 醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計(jì),影響儀器設(shè)計(jì)的的四個(gè)基本因素 信號因素 設(shè)計(jì)儀器時(shí)，應(yīng)該首先考慮所獲取的信號的大小、相位及其幅頻響應(yīng)和相位響應(yīng)。 環(huán)境因素 設(shè)計(jì)儀器需要考慮其在特定的使用環(huán)境所提出的技術(shù)要求。 醫(yī)學(xué)因素 首先考慮儀器與人體之間的作用方式；其次考慮傳感器對人體組織界面的具體要求，要求所用材料無腐蝕性、無毒；再則考慮儀器具有一定的散熱性能和抗輻射的能力以及儀器的安全絕緣性能。 經(jīng)濟(jì)因素 考慮儀器的價(jià)格、使用壽命、可靠性和兼容性，提高經(jīng)濟(jì)效益。,Design process for medical instruments,