生物医学测量与仪器PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 生物医学测量的范围 1

1.2 生物医学测量的基本特点 2

1.2.1 生物医学测量基本属于弱信号测量 2

1.2.2 生物体内的噪声对测量有重要影响 2

1.2.3 信息测量中容易引入外界环境的干扰 3

1.2.4 生物医学信息的多变性 4

1.2.5 生物医学测量的安全要求 5

1.3 生物医学测量方法的分类 6

1.3.1 按测量对象分：离体测量与在体测量 6

1.3.2 按测量条件分：无创测量、有创测量与微创测量 7

1.3.3 按测量结果表达形式分：一维信息测量和多维信息测量 7

1.4 生物医学测量电极与传感器 8

1.4.1 引言 8

1.4.2 生物医学传感器的分类 9

1.4.3 生物医学传感器的发展 10

1.5 生物医学测量仪器 12

1.5.1 生物医学测量系统的基本组成 12

1.5.2 生物医学测量仪器的种类 12

1.5.3 生物医学测量仪器的主要技术指标 14

1.6 生物医学测量及其仪器的发展简史和趋势 19

1.6.1 生物医学测量及其仪器的发展与现状 19

1.6.2 生物医学测量及其仪器的发展趋势 21

2 生物电测量及仪器 24

2.1 生物电测量电极 24

2.2 心电测量及仪器 25

2.2.1 心电的产生和心电图 25

2.2.2 体表心电图导联 27

2.2.3 心电图描记——心电图机 29

2.2.4 心电图的自动诊断 35

2.2.5 心电向量图 37

2.2.6 希氏束电图及其测量 40

2.2.7 心室晚电位测量 46

2.2.8 高频心电图分析仪 49

2.2.9 运动心电图测量 51

2.2.10 心电地形图仪——体表心电标测系统 51

2.2.11 心电图逆问题 54

2.3 脑电测量及仪器 55

2.3.1 脑电的产生和脑电图 55

2.3.2 脑电图机 55

2.3.3 脑电信号分析 57

2.3.4 诱发脑电技术 60

2.3.5 脑电技术的延伸 62

2.4 肌电测量及仪器 63

2.4.1 肌细胞中的生物电位 63

2.4.2 肌电的引导与记录 64

2.4.3 典型肌电图仪的结构与指标 65

2.4.4 肌电图检查 66

2.5 其他生物电测量及仪器 70

2.5.1 视网膜电图、眼电图及眼震电图 70

2.5.2 胃电图 74

2.6 多道电生理记录仪 76

2.7 生物磁测量：心磁图和脑磁图 77

3 生理参数测量及仪器 81

3.1 生理参数的传感技术 81

3.1.1 位移传感器 81

3.1.2 压力传感器 81

3.1.3 流量传感器 81

3.1.4 振动传感器 82

3.1.5 温度传感器 82

3.1.6 光传感器 82

3.2 血压及心输出量测量技术 82

3.2.1 引言 82

3.2.2 有创血压监测 83

3.2.3 无创血压监测 92

3.2.4 心输出量测量 94

3.3 生物声测量 98

3.3.1 引言 98

3.3.2 心音测量及仪器 98

3.3.3 耳声发射测量 100

3.4 血流测量及仪器 101

3.4.1 引言 101

3.4.2 电磁血流量计 104

3.4.3 超声多普勒血流仪 106

3.4.4 激光多普勒血流仪 108

3.4.5 阻抗式血流图仪 112

3.5 体温测量 114

3.5.1 引言 114

3.5.2 热电偶测量 114

3.5.3 PN结测温 115

3.5.4 金属丝热电阻和半导体热敏电阻测温 116

3.5.5 液晶测温 116

3.5.6 石英晶体测温 117

3.5.7 深部体温的测量 117

3.5.8 非接触式测温和温度分布的测量 117

3.6 呼吸功能测量及仪器 118

3.6.1 引言 118

3.6.2 压差式呼吸流量计 121

3.6.3 电阻抗式呼吸监测仪 124

3.6.4 肺顺应性的测量 125

3.7 血液流变学测量与仪器 127

3.7.1 引言 127

3.7.2 血液黏度计 129

3.7.3 血液流变仪 130

3.8 在体无创及微创测量技术 132

4 生化参数测量与仪器 134

4.1 引言 134

4.1.1 生化参数测量的特点 134

4.1.2 现行生化参数测量技术 134

4.2 血气分析仪 136

4.2.1 血氧测定 136

4.2.2 血中二氧化碳测定 140

4.2.3 血液pH测量 142

4.2.4 集成化血气分析电极 142

4.2.5 血气分析仪 143

4.3 经皮血气监测仪 144

4.3.1 经皮血气监测 144

4.3.2 电化学电极经皮血气监测 145

4.3.3 质谱仪式经皮血气监测 147

4.3.4 气相色谱分析式经皮血气监测 147

4.3.5 临床应用 148

4.4 电解质分析仪 149

4.4.1 临床用离子选择电极 149

4.4.2 临床用电解质分析仪 152

4.5 自动生化分析仪 153

4.5.1 流动式自动生化分析仪 154

4.5.2 分立式自动分析仪 156

4.5.3 离心式自动分析仪 157

4.5.4 反应速度测定仪 158

4.6 临床实验室信息系统 159

4.7 生化参数测量技术的几个发展方向 161

4.7.1 新型化学及生物传感器的开发和应用 161

4.7.2 多种检测方法、技术的综合化，实现生化检验的全自动化 161

4.7.3 从离体测量向在体测量过渡 162

5 病房监护系统 163

5.1 概述 163

5.2 心电床边监护仪 165

5.2.1 引言 165

5.2.2 模拟式心电床边监护仪 165

5.2.3 波形-字符同屏显示的心电床边监护仪 167

5.2.4 心律失常床边监护仪 170

5.2.5 多参数床边监护仪 181

5.3 中央集中监护 183

5.3.1 引言 183

5.3.2 心电集中监护系统 183

5.3.3 多生理参数集中监护系统 195

5.4 动态监护 204

5.4.1 动态心电监护 204

5.4.2 动态血压监护 206

5.4.3 其他 209

5.5 其他类型的监护系统 209

5.5.1 胎儿监护 209

5.5.2 新生儿监护 210

5.5.3 高压氧舱监护 211

5.5.4 麻醉监护 212

5.5.5 睡眠监护 215

5.6 临床监护信息系统 216

5.7 监护系统的几个发展方向 217

5.7.1 多功能监护 217

5.7.2 多参数监护 218

5.7.3 自动化及闭环控制 218

5.7.4 系统化及网络化 218

5.7.5 携带式及植入式监护 218

6 生理参数的远程传输及监测技术 220

6.1 概述 220

6.1.1 生物医学遥测分类 220

6.1.2 生物医学遥测系统组成 220

6.1.3 远程医疗 221

6.2 远程传输的几个核心技术 221

6.2.1 调制与解调 221

6.2.2 编码与解码 223

6.2.3 基带传输与频带传输 224

6.2.4 多路复用技术 225

6.3 无线电遥测监护 226

6.3.1 心电图无线遥测 226

6.3.2 血压无线遥测 228

6.4 生理参数的光遥测 231

6.4.1 引言 231

6.4.2 多道生理参数的光遥测系统 231

6.5 电话线传输监护技术 233

6.5.1 引言 233

6.5.2 心电图模拟式有线传输监护系统举例 235

6.6 基于LAN和WAN的远程诊断 237

6.7 利用卫星通信系统实现远程诊断 239

6.7.1 引言 239

6.7.2 实例 242

6.8 前景 243

6.8.1 宽带远程网络 243

6.8.2 虚拟医院 244

6.8.3 标准与立法 244

7 医学超声测量与仪器 245

7.1 概述 245

7.1.1 引言 245

7.1.2 医学超声测量技术的分类 245

7.1.3 医学超声测量技术的特点 246

7.1.4 超声测量技术在临床中的应用 246

7.2 医学超声诊断的声学基础 247

7.2.1 超声波及其主要声学参量 247

7.2.2 超声波在人体组织中的传播 249

7.2.3 超声场 253

7.3 A型和M型超声测量仪器 256

7.3.1 A型超声测量仪器 256

7.3.2 M型超声测量仪器 258

7.4 B型超声测量仪器 259

7.4.1 引言 259

7.4.2 机械扇形扫描超声诊断仪 260

7.4.3 机械径向扫描超声诊断仪 263

7.4.4 电子线阵超声诊断仪 265

7.4.5 电子凸阵超声诊断仪 270

7.4.6 电子相控阵超声诊断仪 271

7.4.7 环阵相控超声诊断仪 273

7.4.8 B型超声测量仪器的主要部件及电路设计原则 274

7.5 超声彩色血流成像 277

7.5.1 超声彩色血流成像特点和临床意义 278

7.5.2 彩色血流成像设备结构 278

8 植入式测量及仪器 280

8.1 植入式电子系统概述 280

8.1.1 引言 280

8.1.2 典型应用与进展 280

8.1.3 植入式电子系统的特点 281

8.2 吞服式无线电遥测胶囊 282

8.3 植入式无线电遥测系统 284

8.3.1 引言 284

8.3.2 植入式颅内压遥测 285

8.3.3 植入式肌电遥测 286

8.3.4 植入式体温遥测 287

8.3.5 多道植入式遥测 288

8.4 植入式超声波遥测系统 289

8.5 植入式光遥测系统 291

8.6 植入式闭环测控系统 292

8.6.1 植入式闭环人工胰 292

8.6.2 植入式心脏起搏器和除颤器 293

8.7 总结与展望 298

9 生物医学光子测量技术 300

9.1 生物医学光子学概述 300

9.1.1 引言 300

9.1.2 生物光子学 300

9.1.3 医学光子学 301

9.2 生物系统的光子辐射 301

9.2.1 引言 301

9.2.2 生物系统光子辐射产生的物理机制 302

9.2.3 生物系统的自发超弱发光 303

9.2.4 生物系统的诱导超弱发光 304

9.2.5 生物系统超弱发光的主要检测方法 304

9.2.6 生物系统超弱发光技术的应用 305

9.3 激光共焦扫描显微技术 305

9.3.1 荧光探剂 305

9.3.2 激光共焦扫描显微技术 306

9.4 组织光学参数的测量方法与技术 309

9.4.1 引言 309

9.4.2 组织的光学特性参数及其描述 309

9.4.3 组织光学参数的测量方法与技术 311

9.5 医学光谱技术 313

9.5.1 生物组织的自体荧光与药物荧光光谱 313

9.5.2 生物组织的喇曼光谱 317

9.6 光子成像技术 319

9.6.1 引言 319

9.6.2 时间分辨成像技术 320

9.6.3 相干分辨成像技术（OCT） 320

10 细胞和分子层次的检测技术 324

10.1 引言：细胞及基因 324

10.2 显微镜 326

10.2.1 光学及电子显微镜 326

10.2.2 扫描隧道显微镜 331

10.3 细胞层次的电生理学方法 333

10.3.1 微电极及其应用 333

10.3.2 膜片钳技术 334

10.4 DNA测序仪 336

10.4.1 DNA测序的意义 336

10.4.2 DNA测序的原理、方法及仪器 336

10.5 PCR技术 340

10.5.1 PCR技术的基本原理 340

10.5.2 典型的PCR仪 340

10.5.3 PCR反应的特点 341

10.5.4 PCR技术的应用举例 342

10.6 生物芯片及其应用 342

10.6.1 生物芯片的加工制备 343

10.6.2 生物芯片的种类 343

10.6.3 生物芯片的应用举例 344

10.7 毛细管电泳仪 345

10.8 X线衍射仪 346

10.9 流式细胞仪 347

10.10 细胞信号转导 348

10.11 示踪技术 348

10.12 纳米技术及应用 349

10.13 前景 350

11 医学成像及图像引导下的诊疗技术 352

11.1 引言 352

11.1.1 成像方法及系统组成 352

11.1.2 图像处理、测量和分析技术 353

11.2 X线成像 354

11.2.1 X线及其形成：X线管 354

11.2.2 常规X线诊断装置 357

11.2.3 X线电视系统 360

11.2.4 数字式X线机 361

11.2.5 数字减影 364

11.3 X线计算机断层成像系统 366

11.3.1 X-CT成像的数理基础 366

11.3.2 X-CT的成像过程 368

11.3.3 X-CT扫描装置的组成 369

11.3.4 X-CT的演进 370

11.3.5 X-CT的主要技术指标 374

11.4 磁共振成像 374

11.4.1 引言 374

11.4.2 磁共振成像的基本原理 374

11.4.3 MRI系统组成及分类 376

11.4.4 磁共振造影成像 378

11.4.5 功能磁共振成像 381

11.5 核医学成像 383

11.5.1 引言 383

11.5.2 γ照相机 384

11.5.3 单光子发射型计算机断层成像（SPECT） 386

11.5.4 正电子发射型计算机断层成像（PET） 387

11.5.5 图像的融合：SPECT/MRI,PET/CT 391

11.6 电阻抗成像 391

11.7 医学图像的存储与传输 394

11.7.1 引言 394

11.7.2 PACS的主要组成部分 395

11.7.3 DICOM标准 397

11.7.4 RIS、HIS、PACS的关系 398

11.8 几种成像系统的比较 398

11.9 图像引导下的诊断与治疗技术 400

11.9.1 图像引导下的计算机辅助诊断 400

11.9.2 图像引导下的心脏射频消融技术 400

11.9.3 图像引导下的外科手术 403

11.9.4 基于放疗的图像技术 403

11.9.5 高强度聚焦超声治疗 404

参考文献 408

附录一 医学仪器的性能检测及质量评估 410

附录二 常用专业名词缩略语及英汉对照 420