第一章-生物医学信号测量的特殊性-1课件.ppt

1、 生物医学电子学第一章第一章 生物医学信号测量的特殊性生物医学信号测量的特殊性 第一第一节节 人体测量的特点人体测量的特点 第二节第二节 生物电信号的产生及拾取生物电信号的产生及拾取 第三节第三节 生物磁场生物磁场 Biomedical Electronics 用电子学方法对人体结构、机能的各种探测称为人体的用电子学方法对人体结构、机能的各种探测称为人体的电子测量。目的是为了获得与医疗、保健有关的诊断根据，电子测量。目的是为了获得与医疗、保健有关的诊断根据，并从生理学方面进行结构和功能的分析。并从生理学方面进行结构和功能的分析。生物医学工程领域内的测量，是以电子技术为基础、生物医学工程领域内的

2、测量，是以电子技术为基础、把人体的各种信号转换成电信号进行测量，然后把测量结把人体的各种信号转换成电信号进行测量，然后把测量结果作为信息，应用信号处理的方法，根据不同目的进行适果作为信息，应用信号处理的方法，根据不同目的进行适当的处理。从测量技术上来说，它属于当的处理。从测量技术上来说，它属于强噪声背景下的低强噪声背景下的低频微弱信号测量频微弱信号测量，被测信号是由复杂的生命体发出的不稳，被测信号是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号。定的自然信号。从信号本身到拾取方式，都不同于工业工从信号本身到拾取方式，都不同于工业工程上的电子测量，而有它的特殊性。程上的电子测量，而有它的特殊性。第一章第一

3、章 生物医学信号测量的特殊性生物医学信号测量的特殊性学习以人体为研究对象的电子学方法时，很重要的一学习以人体为研究对象的电子学方法时，很重要的一点是要弄清楚它与工程中测量的区别。人体是工程中任何系点是要弄清楚它与工程中测量的区别。人体是工程中任何系统都不能相比拟的极为复杂的系统，至今尚未被人类完全认统都不能相比拟的极为复杂的系统，至今尚未被人类完全认识。因此，人体的测量是自然科学领域中难度最大的测量。识。因此，人体的测量是自然科学领域中难度最大的测量。第一第一节节 人体测量的特点人体测量的特点 人体测量是以医学、生理学为基础的，从测量的角度，人体测量是以医学、生理学为基础的，从测量的角度，对人

4、体系统的特征进行一般描述。生物医学测量的生理参对人体系统的特征进行一般描述。生物医学测量的生理参数，有心电、脑电、肌电等各种生物电的数，有心电、脑电、肌电等各种生物电的电量参数电量参数，还有，还有体温、血压、呼吸、血流量、脉搏、心音等体温、血压、呼吸、血流量、脉搏、心音等非电量参数非电量参数，这些非电量参数的测量实质上就是温度、压力、流量、频这些非电量参数的测量实质上就是温度、压力、流量、频率、力、位移等非电量物理参数的测量。率、力、位移等非电量物理参数的测量。第一章 生物医学信号测量的特殊性第一第一节节 人体测量的特点人体测量的特点 生物医学测量与普通物理参数测量相比，虽然都生物医学测量与普

5、通物理参数测量相比，虽然都可以归结为电量和非电量的测量，但是被测量信号的可以归结为电量和非电量的测量，但是被测量信号的特征和被测量的生命系统，与工程上的物的测量具有特征和被测量的生命系统，与工程上的物的测量具有本质的不同。本质的不同。n1.1.1 1.1.1 人体测量系统的组成人体测量系统的组成 n1 1、生命现象的基本特征、生命现象的基本特征n 区别于工程上的任何系统，人体系统是有生命系区别于工程上的任何系统，人体系统是有生命系统。由于生物分子构成的生物体，在一定的环境中才统。由于生物分子构成的生物体，在一定的环境中才有生命现象。环境破坏，生命现象即结束。生命现象有生命现象。环境破坏，生命现

6、象即结束。生命现象最基本的特征，包括最基本的特征，包括新陈代谢、兴奋性和生殖能力新陈代谢、兴奋性和生殖能力,这这是生物体所共有的生命现象。是生物体所共有的生命现象。第一节 人体测量的特点n 生物体总是在不断地重新建造自身的特殊结构，生物体总是在不断地重新建造自身的特殊结构，同时又不断地扬弃自身已衰老的结构，不断地以新合同时又不断地扬弃自身已衰老的结构，不断地以新合成的生物分子代替旧的，这个过程称为成的生物分子代替旧的，这个过程称为新陈代谢新陈代谢，停，停止止新陈代谢新陈代谢，生命即结束。，生命即结束。n 引起生物体出现反应的各种环境变化称为刺激，引起生物体出现反应的各种环境变化称为刺激，受到刺

7、激后产生兴奋的能力称为受到刺激后产生兴奋的能力称为兴奋性兴奋性。n 外界环境的变化，刺激了相应的感受细胞，产生生物电信号，外界环境的变化，刺激了相应的感受细胞，产生生物电信号，将环境变化的信息送到中枢神经系统，经过处理以后，仍以生物将环境变化的信息送到中枢神经系统，经过处理以后，仍以生物电信号的形式将信息传送到机体各部分的效应细胞电信号的形式将信息传送到机体各部分的效应细胞(如肌肉、腺如肌肉、腺体体)，使它们迅速产生生物电变化，并激起它们所特有的功能活，使它们迅速产生生物电变化，并激起它们所特有的功能活力。力。n 生命体的寿命有限，通过生殖或自我复制来延续种生命体的寿命有限，通过生殖或自我复制

8、来延续种系，故系，故生殖生殖为生命的基本特征之一。为生命的基本特征之一。2、生物信息的分类生物信息的分类n化学信息化学信息n血液血液n代谢物代谢物n呼吸气体呼吸气体n其它体液等其它体液等n以往通过化验来检测以往通过化验来检测n现在很多实现仪器自动分析现在很多实现仪器自动分析n物理信息物理信息n生物电生物电n心电（心电（electrocardiogram）n脑电（脑电（electroencephalogram）n肌电（肌电（electromyogram）n皮肤电等皮肤电等n生物磁生物磁n心磁心磁n脑磁脑磁n肺磁等肺磁等n生物光生物光n生物声生物声n生理信息生理信息n听觉听觉n视觉视觉n触觉触觉n

9、味觉味觉n嗅觉嗅觉n痛觉痛觉n心理信息心理信息生物信息的存在性及研究目标生物信息的存在性及研究目标n存在性存在性n有生命，就必然有生物信息有生命，就必然有生物信息n研究目标研究目标n认识自然，揭示生命的奥秘认识自然，揭示生命的奥秘n改造自然，为人类健康生存服务改造自然，为人类健康生存服务3、按人体信号的产生分类、按人体信号的产生分类（1）被动信号（外源性信号）被动信号（外源性信号）探测的信号是人体对外源信号的响应（反射、吸收、散探测的信号是人体对外源信号的响应（反射、吸收、散射）射）（2）主动信号（内源性信号）主动信号（内源性信号）探测的信号是人体组织或器官产生的信号（心电、心音、探测的信号是

10、人体组织或器官产生的信号（心电、心音、血压等）血压等）（3）感生信号或外源诱发的内源信号）感生信号或外源诱发的内源信号 被测系统，无论是整个人体，还是某种器官或被测系统，无论是整个人体，还是某种器官或者组织细胞，在测量过程中部者组织细胞，在测量过程中部 应保持其生命活动的应保持其生命活动的正常状态。如，必须考虑到由于测量使人体感到痛正常状态。如，必须考虑到由于测量使人体感到痛苦，因而发生生苦，因而发生生 理上的反射；长时间的测量对人体理上的反射；长时间的测量对人体的节律、内环境稳定性、适应性和新陈代谢的影响的节律、内环境稳定性、适应性和新陈代谢的影响等；在施加麻醉的状态下测量，则麻醉深度会大大

11、等；在施加麻醉的状态下测量，则麻醉深度会大大改变生理机能的状态。测量方法的设计需精细考虑。改变生理机能的状态。测量方法的设计需精细考虑。显而易见，显而易见，遥测、遥控技术及体表无损测量遥测、遥控技术及体表无损测量是适宜是适宜的人体测量方式。的人体测量方式。4 4、人体测量方式、人体测量方式5、人体的自控模式 人体的各种功能调节都人体的各种功能调节都可以认为是自动控制系可以认为是自动控制系统，可将神经、体液或统，可将神经、体液或自身调节中的调节部分自身调节中的调节部分(如反射中枢、内分泌腺如反射中枢、内分泌腺等等)看作是看作是 控制部分控制部分，将效应器官看作是将效应器官看作是受控受控部分部分。

12、受控部分的状态。受控部分的状态或所产生的效应叫做或所产生的效应叫做输输出变量出变量。人体系统中也存在生理功能的负反馈调节。人体系统中也存在生理功能的负反馈调节。n 在控制部分和受控部分之间，通过在控制部分和受控部分之间，通过化学化学的或电的信号和其它种类信号的或电的信号和其它种类信号等不同形式的等不同形式的信号进行信息传递。由控制部分发出信息来信号进行信息传递。由控制部分发出信息来改变受控部分的状态，受控部分不断有信息改变受控部分的状态，受控部分不断有信息反馈反馈到控制部分，随时到控制部分，随时纠正和调整纠正和调整控制部分控制部分对受控部分的影响，以达到精确的调节。人对受控部分的影响，以达到精

13、确的调节。人体的体的躯体运动与内环境稳态躯体运动与内环境稳态，都依靠反馈信，都依靠反馈信息对控制信息的纠正和调整作用而达到调节。息对控制信息的纠正和调整作用而达到调节。6、人体测量系统的组成人体测量系统的组成 人体测量系统通常包括三个基本环节：人体测量系统通常包括三个基本环节：传感环节、信息处理环节、显示记录传感环节、信息处理环节、显示记录环节环节被被测测对对象象传感器传感器电电 源源 信息信息处理处理控制与反馈控制与反馈显示与显示与记记 录录输出输出1.1.2 限制性测量条件限制性测量条件(一一)生理参数的范围生理参数的范围 表表1.11.1列出了人体测量中一般的参数范围，列出了人体测量中一

14、般的参数范围，各文献报导的参数值范围不尽一致，因为人各文献报导的参数值范围不尽一致，因为人体生理参数本身就是具有显著的离散性，测体生理参数本身就是具有显著的离散性，测量目的也不相同，或者被测量的人体系统处量目的也不相同，或者被测量的人体系统处在某种特定的状态，某一生理参数值范围也在某种特定的状态，某一生理参数值范围也可能有很大的变化。可能有很大的变化。表表1-11-1可以对人体医学参数的测量范围有可以对人体医学参数的测量范围有个初步概念，为生物医学仪器的设计提供个初步概念，为生物医学仪器的设计提供依据。和工依据。和工 程上的大多数物理参数相比，程上的大多数物理参数相比，医学生理参数的医学生理参

15、数的强度都很微弱强度都很微弱，如电压大，如电压大多在微伏级，多在微伏级，压力也很小，频率范围都压力也很小，频率范围都在在音频段音频段(20Hz-20000Hz)，大多数生理，大多数生理信号是在甚低频段，甚至是直流。信号是在甚低频段，甚至是直流。n 人体虽然可以分为神经系统、循环系统、呼吸人体虽然可以分为神经系统、循环系统、呼吸系统等子系统，但各个子系统却不是系统等子系统，但各个子系统却不是 互不相关、各互不相关、各自独立的。每自独立的。每个子系统实际上是整个人体的复杂个子系统实际上是整个人体的复杂的物理和化学过程的综的物理和化学过程的综 合，它们之间保持着有机的合，它们之间保持着有机的联系，互

16、相交织，互相影响，用以维持生命。联系，互相交织，互相影响，用以维持生命。一种一种生理参数的测量将受到多种其它参数生理参数的测量将受到多种其它参数(如血压、呼吸、如血压、呼吸、体温等体温等)的影响，对于被测参数而言，它的影响，对于被测参数而言，它 们就是噪们就是噪声声。噪声有时可特被测信号淹没。人体的正常活动。噪声有时可特被测信号淹没。人体的正常活动和肌体的运动也无时不成为测量系统的机械性的外和肌体的运动也无时不成为测量系统的机械性的外部干扰。部干扰。(二)强噪声背景n 在各生理系统之间的反馈环路和内部关系还都在各生理系统之间的反馈环路和内部关系还都未知的情况，要未知的情况，要控制被测量的生理参

17、数，或抵消别控制被测量的生理参数，或抵消别的系统的影响是很难的的系统的影响是很难的。与工程系统不同，人体在。与工程系统不同，人体在测量过程中不能随意停止运转，也不能暂时拆除某测量过程中不能随意停止运转，也不能暂时拆除某些部分，所以某些器官或组织的参数难以直接测量些部分，所以某些器官或组织的参数难以直接测量出来。另外，出来。另外，人体个体的差异相当大人体个体的差异相当大，每一个体的，每一个体的外部形态不同，它们的内部组织也有许多差别，参外部形态不同，它们的内部组织也有许多差别，参数值的分布范围很广，而且多数参数是随时间变化数值的分布范围很广，而且多数参数是随时间变化的，许多医学测量即使条件一样，

18、正常值的变化也的，许多医学测量即使条件一样，正常值的变化也很大。总之，很大。总之，人体测量同时处理多方面复杂因素的人体测量同时处理多方面复杂因素的影响，影响，精密设计测量方案，进行繁复的数据处理。精密设计测量方案，进行繁复的数据处理。(三)安全性限制n 为了用电子仪器获取人体信息或施加于人体某种为了用电子仪器获取人体信息或施加于人体某种物理作用，必须把仪器与人体紧密地连接在一起。物理作用，必须把仪器与人体紧密地连接在一起。n 例如，把生物换能器贴紧到躯体上。例如，把生物换能器贴紧到躯体上。n 再如，进行心脏导管检查时，要在一定时间内再如，进行心脏导管检查时，要在一定时间内把仪器放入人体，甚至长

19、期放置在人体体内把仪器放入人体，甚至长期放置在人体体内(如植入如植入型心脏起搏器型心脏起搏器)，以替代人体的器官，维持生命，这，以替代人体的器官，维持生命，这是其他仪器测量领域中所没有的。是其他仪器测量领域中所没有的。n可见，可见，人体测量的安全性人体测量的安全性是最终的测量限制性条件。是最终的测量限制性条件。人体测量，尤其是包含几种参数测量的复杂系统的人体测量，尤其是包含几种参数测量的复杂系统的安全，是安全，是个复杂的、有待深入研究的课题。个复杂的、有待深入研究的课题。(1)测量中施加于人体的各种能量 为了测量和收集生物体信息，诊断、治疗疾为了测量和收集生物体信息，诊断、治疗疾 病，病，常利

20、用各种能量施加于人体组织，然后测量人体组常利用各种能量施加于人体组织，然后测量人体组织对其的反应。如通过人体的电流、放射性射线、织对其的反应。如通过人体的电流、放射性射线、超声波、高频超声波、高频 能量、加速粒子等。人体在测量中能量、加速粒子等。人体在测量中所承受的力、加速度和振动，以及声、光、放射性所承受的力、加速度和振动，以及声、光、放射性射射 线的作用，是有一定限度的。不仅取决于生物线的作用，是有一定限度的。不仅取决于生物组织本身的物理、化学性质，而且受到由这些作用组织本身的物理、化学性质，而且受到由这些作用而产生的生理学、心理学变化的限制。而产生的生理学、心理学变化的限制。各种能量对各

21、种能量对人体的作用不同，应对能量的种类、施加部位、强人体的作用不同，应对能量的种类、施加部位、强度、作用时间以及诸如频率、波形等各种参数作认度、作用时间以及诸如频率、波形等各种参数作认真仔细的研究，真仔细的研究，给出明确的规定。给出明确的规定。例如超声波可给予生物体加热、振荡、空化、例如超声波可给予生物体加热、振荡、空化、氧化、还原、调节渗透压等物理和化学作用。大氧化、还原、调节渗透压等物理和化学作用。大量使用的超声波断层诊断装置和多普勒装置，其量使用的超声波断层诊断装置和多普勒装置，其输出强度应小于输出强度应小于1010mwmwcmcm2 2左右，一般超声波能左右，一般超声波能量对生物体给以

22、影响的最小值，大致定为量对生物体给以影响的最小值，大致定为100100mwmwcmcm2 2。按这个限度，按这个限度，用于生物体测量的超声装用于生物体测量的超声装置是安全的置是安全的。但是对于胎儿、脑、眼球等，即使。但是对于胎儿、脑、眼球等，即使用低能量也容易受到影响。关于超声波的安全问用低能量也容易受到影响。关于超声波的安全问题，胚胎和胎儿受超声波的影响和安全阈值是现题，胚胎和胎儿受超声波的影响和安全阈值是现在仍然受到重视的问题。在仍然受到重视的问题。再如，低频电流对人体的作用呈现出一定再如，低频电流对人体的作用呈现出一定的阈值，在阈值以下，对人体组织完全没有影的阈值，在阈值以下，对人体组织

23、完全没有影响。而响。而放射性射线则不然，它对人体的作用具放射性射线则不然，它对人体的作用具有累积效应，有累积效应，并不呈现出一个确定的阈值。并不呈现出一个确定的阈值。能量对于人体组织的作用，与生物体的物理能量对于人体组织的作用，与生物体的物理性质密切相关，如生物体的电特性、机械性质、性质密切相关，如生物体的电特性、机械性质、对光和热等能量的作用等，随着对生物体物理对光和热等能量的作用等，随着对生物体物理性质研究的进展，对能量与人体性质研究的进展，对能量与人体 组织作用的组织作用的认识也将不断深化和完善。认识也将不断深化和完善。(2)(2)测量的精确度、可靠性测量的精确度、可靠性 它直接关系到诊

24、断、治疗的正确与否，包它直接关系到诊断、治疗的正确与否，包括是否容易发生误操作等。例如，心电图是根括是否容易发生误操作等。例如，心电图是根据波形诊断疾病的，因此波形的失真是一个严据波形诊断疾病的，因此波形的失真是一个严重问题。测量精度不够或由于可靠性差而产生重问题。测量精度不够或由于可靠性差而产生过大的误差，在诊疗上将造成很大的危险，这过大的误差，在诊疗上将造成很大的危险，这是不言而喻的。在生命由设备维持的情况下，是不言而喻的。在生命由设备维持的情况下，若设备出现故障，如心脏手术中人工心脏停止若设备出现故障，如心脏手术中人工心脏停止工作，心脏起搏器没有刺激脉冲输出等，可造工作，心脏起搏器没有刺

25、激脉冲输出等，可造成致命的事故。成致命的事故。对于人体测量对于人体测量，尤其作为诊疗尤其作为诊疗设备，精度和可靠性的设计，与一般工业设备设备，精度和可靠性的设计，与一般工业设备系统的设计相比，无疑具有更加重要的意义。系统的设计相比，无疑具有更加重要的意义。目前体内工作、测量的设备，在诊疗技术中应用逐目前体内工作、测量的设备，在诊疗技术中应用逐渐增多。渐增多。体内或有创测量，比体外测量，需更加细致地体内或有创测量，比体外测量，需更加细致地考虑其安全性。考虑其安全性。如医用遥测胶囊发射体内；有创测量时如医用遥测胶囊发射体内；有创测量时深入体内的电极、导管、探头等，一旦在测量过程中发深入体内的电极、

26、导管、探头等，一旦在测量过程中发生问题，就不只是在体内放入异物的问题，其恶果远比生问题，就不只是在体内放入异物的问题，其恶果远比体外测量时严重。体外测量时严重。埋植或插入物质对生物体存在一定的生物学影响埋植或插入物质对生物体存在一定的生物学影响，特，特别是长期埋入，有相容性的问题，引起溶血、破坏组织别是长期埋入，有相容性的问题，引起溶血、破坏组织等。其次，灭菌不彻底造成细菌感染，探头损伤造成出等。其次，灭菌不彻底造成细菌感染，探头损伤造成出血等都会发生。还有化学性危险，从插入体内物中溶出血等都会发生。还有化学性危险，从插入体内物中溶出有害物质，从电极中溶出有害杂质等，均造成危险。有害物质，从电

27、极中溶出有害杂质等，均造成危险。这是测量安全性中最主要考虑的方面。这是测量安全性中最主要考虑的方面。尤其在应用多种装置同时测量时，如何防止尤其在应用多种装置同时测量时，如何防止发生发生微电击微电击（电流直接加到心脏上产生的电（电流直接加到心脏上产生的电流效应），几乎成为十分难办的事情。测量流效应），几乎成为十分难办的事情。测量中的电击事故，除了威胁医护人员的安全而中的电击事故，除了威胁医护人员的安全而外，对于处在麻醉、手术昏迷状态或行动不外，对于处在麻醉、手术昏迷状态或行动不便、感觉迟钝和体质衰弱的病人来说，威胁便、感觉迟钝和体质衰弱的病人来说，威胁更大。更大。(3)(3)电子测量中的电击电子

28、测量中的电击(主要是微电击主要是微电击)通过人体的低频电流通过人体的低频电流(1(1kHzkHz以下以下)三个作用：三个作用：产生焦耳热；刺激神经、肌肉等细胞；使离子、产生焦耳热；刺激神经、肌肉等细胞；使离子、大分子等粒子振动、运动、取向。大分子等粒子振动、运动、取向。当电流达到当电流达到1 1mAmAcmcm2 2以上时，神经肌肉感以上时，神经肌肉感觉器官的细胞出现兴奋现象。如果在重要器官上觉器官的细胞出现兴奋现象。如果在重要器官上形成的局部电流密度大到一定程度，则使器官功形成的局部电流密度大到一定程度，则使器官功能丧失。当从体外流入电流时，电流在体内扩散，能丧失。当从体外流入电流时，电流在

29、体内扩散，考虑人体相对于电极是很大的，而且人体具有均考虑人体相对于电极是很大的，而且人体具有均匀导电率，则电流密度急剧减小，受到刺激的主匀导电率，则电流密度急剧减小，受到刺激的主要是距电极很近的神经与要是距电极很近的神经与肌肉细胞。肌肉细胞。流过人体的电流，使感受器或神经细胞兴奋，把流过人体的电流，使感受器或神经细胞兴奋，把刺激传到大脑。如果直接电刺激有关运动的神经或刺激传到大脑。如果直接电刺激有关运动的神经或细胞，可出现和意识无关的肌肉收缩。细胞，可出现和意识无关的肌肉收缩。在考虑人体在考虑人体的电安全性时，心脏的安全具有最重要的意义。的电安全性时，心脏的安全具有最重要的意义。心脏按一定的节

30、律收缩与舒张，使血液在全身循心脏按一定的节律收缩与舒张，使血液在全身循环。心肌兴奋从窦房结开始，使相邻的细胞依次兴环。心肌兴奋从窦房结开始，使相邻的细胞依次兴奋，把兴奋传递下去，以此和谐地保持两个心房和奋，把兴奋传递下去，以此和谐地保持两个心房和两个心室的收缩。假如有电流流过心肌，就会破坏两个心室的收缩。假如有电流流过心肌，就会破坏这种同步的收缩作用，心肌细胞将随意收缩，这样这种同步的收缩作用，心肌细胞将随意收缩，这样血液便射不出去，这种状态称为血液便射不出去，这种状态称为颤动颤动。当有器件放。当有器件放入或者靠近心脏时，应特别警惕。入或者靠近心脏时，应特别警惕。由上述我们已经可以看出，深入到

31、人由上述我们已经可以看出，深入到人体的电流和从人体外流入体内的电流，体的电流和从人体外流入体内的电流，对心脏的影响有很大区别。电流直接加对心脏的影响有很大区别。电流直接加到患者的心脏上产生的电流效应称为到患者的心脏上产生的电流效应称为微微电击电击，而加于体表引起的电流效应称为而加于体表引起的电流效应称为宏电击宏电击。显然，造成微电击，是构成不。显然，造成微电击，是构成不安全的重要因素。安全的重要因素。流入人体的电流等于电压除以人体阻抗。流入人体的电流等于电压除以人体阻抗。人体阻抗人体阻抗可分为两部分：可分为两部分：（1）人体内部阻抗人体内部阻抗：与人体接触的电极之间的阻：与人体接触的电极之间的

32、阻抗（去掉电极下的皮肤）。主要是电阻性的，不抗（去掉电极下的皮肤）。主要是电阻性的，不同通路的值见图同通路的值见图1-3（p5）（2）皮肤阻抗皮肤阻抗：与皮肤接触的电极和皮下导电组：与皮肤接触的电极和皮下导电组织之间的阻抗。是电阻和电容组成的网络，受电织之间的阻抗。是电阻和电容组成的网络，受电流、电压、频率、通电时间、接触面积、压力、流、电压、频率、通电时间、接触面积、压力、皮肤湿度的影响，变化趋势见图皮肤湿度的影响，变化趋势见图1-4、1-5（p5）人体等效阻抗人体等效阻抗低颇电流对人体作用的粗略数值：100A100A电极植入体内，有电流通入，引起电极植入体内，有电流通入，引起心室颤动；心室

33、颤动；1mA 1mA电流从体外流入，有电流刺激感；电流从体外流入，有电流刺激感；1010mAmA电流从体外流入，发生不随意运动；电流从体外流入，发生不随意运动；100100mAmA电流从体外流入，造成心室颤动。电流从体外流入，造成心室颤动。引起室颤的电流与体重和持续时间有关引起室颤的电流与体重和持续时间有关，例如例如两岁儿童的室颤值仅为两岁儿童的室颤值仅为3030mAmA。详细情况请看详细情况请看p8p8图图1-61-6交流电流对人体的效应。交流电流对人体的效应。在人体测量中，作为安全措施，应取以上在人体测量中，作为安全措施，应取以上数值的数值的1 11010作为安全阈值。作为安全阈值。例如，

34、造成室颤的体内电流应在例如，造成室颤的体内电流应在1010AA以以下。医疗设备的允许漏电标准比其他应用设备下。医疗设备的允许漏电标准比其他应用设备允许漏电标准严格的多。为防止微电击，一些允许漏电标准严格的多。为防止微电击，一些医用仪器允许用电要限制在医用仪器允许用电要限制在1010AA以下。心室以下。心室颤动是电击致死的主要原因。颤动是电击致死的主要原因。因此，人体测量因此，人体测量系统的电安全设计，尤其对于心导管患者，必系统的电安全设计，尤其对于心导管患者，必须严肃认须严肃认 真对待。真对待。电流放率增高时，不易引起兴奋，因而电流放率增高时，不易引起兴奋，因而刺激作用逐渐减小，一般认为当频率

35、超过刺激作用逐渐减小，一般认为当频率超过 1 1kHzkHz时，它的时，它的刺激作用和频率成反比例刺激作用和频率成反比例地地减小，即电流刺激的阈值数据随频率的增减小，即电流刺激的阈值数据随频率的增加而上升。局部或全身通入高频电流，产加而上升。局部或全身通入高频电流，产生焦耳热使体温上升。如果体温上升在一生焦耳热使体温上升。如果体温上升在一定范围之内，则产生循环量增大和促进生定范围之内，则产生循环量增大和促进生物化学反应等良好效物化学反应等良好效 果，但体温上升到超果，但体温上升到超过某一限度时，则产生不良效过某一限度时，则产生不良效 应甚至烧伤。应甚至烧伤。当电流频率更高，进入微波段后，几乎没

36、当电流频率更高，进入微波段后，几乎没有刺激作用了，只有热作用。有刺激作用了，只有热作用。癫痫与伽玛刀（癫痫与伽玛刀（Gammaknife）伽玛刀简介伽玛刀简介n癫痫刀（伽玛刀）癫痫刀（伽玛刀）n是脑电图机配了一个软件，学术名称为：全数字化偶极子定是脑电图机配了一个软件，学术名称为：全数字化偶极子定位、三维图像融合长程视频脑电监测系统。是一套由普通脑位、三维图像融合长程视频脑电监测系统。是一套由普通脑电图、电图、2424小时脑电小时脑电HolterHolter、128128导全数字化视频脑图、术中全导全数字化视频脑图、术中全数字化脑电系统及偶极子定位系统、三维图像融合系统等组数字化脑电系统及偶极

37、子定位系统、三维图像融合系统等组成的一套完整的癫痫术前、术中定位和术后评估系统，是癫成的一套完整的癫痫术前、术中定位和术后评估系统，是癫痫的外科治疗的有力设备，所以俗称癫痫刀。痫的外科治疗的有力设备，所以俗称癫痫刀。n癫痫刀的适应症癫痫刀的适应症n颅内有占位性病变、脑血管畸形等器质性疾病；颅内有占位性病变、脑血管畸形等器质性疾病；n经充分而合理的抗癫痫药物治疗达经充分而合理的抗癫痫药物治疗达2 2年以上，仍然频繁发作，年以上，仍然频繁发作，明显影响患者生活质量者；明显影响患者生活质量者；n对只有单个局限的小癫痫灶又不累及重要生理功能的病例效对只有单个局限的小癫痫灶又不累及重要生理功能的病例效果

38、最好。果最好。作业：1、举例说明人体测量的特殊性。2、习题1-4（p23）参考答案1、举例说明人体测量的特殊性。（1）人体生理参数具有显著的离散性，测量目的不相同，或者被测量的人体系统处在某种特定的状态，某一生理参数值范围也可能有很大的变化。和工 程上的大多数物理参数相比，医学生理参数的强度都很微弱，如电压大多在微伏级，压力也很小，频率范围都在音频段，大多数生理信号是在甚低频段，甚至是直流。n（2）强噪声背景。人体各系统之间保持着有机的联系，互相交织，互相影响，用以维持生命。一种生理参数的测量将受到多种其它参数(如血压、呼吸、体温等)的影响。噪声有时可特被测信号淹没。人体的正常活动和肌体的自动

39、也无时不成为测量系统的机械性的外部干扰。在测量过程中不能随意停止运转，也不能暂时拆除某些部分，所以某些器官或组织的一些关键参数就难以直接测量出来。另外多数参数是随时间而变化的，许多医学测量，即使条件一样，正常值的变化也很大。（3）存在许多安全性限制。人体测量的安全性是最终的测量限制性条件。人体测量，尤其是包含几种参数测量的复杂系统的安全，是个复杂的、有待深入研究的问题。为了测量和收集生物体信息，诊断、治疗疾病，常利用各种能量施加于人体组织，然后测量人体组织对其的反应；测量的精确度、可靠性；测量中的电击事故，除了威胁医护人员的安全而外，对于处在麻醉、手术昏迷状态或行动不便、感觉迟钝和体质衰弱的病人来说，威胁更大。2、什么叫宏电击？什么叫微电击？为什么微电击引起室颤所需电流远低于宏电击需电流？电流经过皮肤流进并流出人体所产生的触电现象称为宏电击；而电流不经过皮肤直接流入体内所产生的触电现象称为微电击。在正常情况下，发生宏电击时，人体与电压源接触，皮肤阻抗限制了人体电流；而微电击时，电流不经过皮肤直接流入体内，没有皮肤限制电流，使发生室颤的阈值大大降低，超过10A的电流就引起室颤，所以微电击引起室颤所需电流远低于宏电击需电流。