现代医学仪器设计原理PDF电子书下载

第一章 现代医学仪器设计概论 1

1.1 医学仪器定义 1

1.2 医学仪器发展简史 1

1.3 医学仪器发展趋势 4

1.3.1 医学模式的变革 4

1.3.2 技术发展预测 5

1.4 医学仪器设计的基本步骤 6

习题 7

第二章 生理系统的建模与仪器设计 8

2.1 系统模型及其分类 8

2.1.1 物理模型 8

2.1.2 数学模型 10

2.1.3 描述模型 11

2.2 建模的基本过程 12

2.3 构建生理模型的常用方法与实例 12

2.3.1 理论分析法建模 12

2.3.2 类比分析法建模 17

2.3.3 数据分析法建模 23

习题 28

第三章 虚拟医学仪器设计——医学仪器整机设计的捷径 29

3.1 概述 29

3.1.1 虚拟医学仪器的特点 29

3.1.2 虚拟医学仪器的构成 30

3.2 虚拟医学仪器硬件接口设计 31

3.2.1 计算机系统的总线结构 31

3.2.2 面向ISA总线的设计 32

3.2.3 面向PCI总线的设计 41

3.2.4 面向USB总线的接口设计 47

3.3 虚拟医学仪器软件接口设计 52

3.3.1 基于DOS环境的设计 52

3.3.2 基于Windows环境的设计 59

3.4 虚拟仪器专用软件与设计实例 71

3.4.1 LabVIEW的图形化程序设计 71

3.4.2 数据采集（DAQ）卡设计 72

3.4.3 LABVIEW虚拟医学仪器设计实例 76

习题 84

第四章 微型化与低功耗设计技术——便携式医学仪器设计 85

4.1 概述 85

4.2 便携式医学仪器设计的基本特点 86

4.3 微型化与低功耗设计 88

4.3.1 CMOS集成电路与低功耗设计 88

4.3.2 单片机的低功耗设计 91

4.3.3 存储器的低功耗设计 95

4.3.4 电源的低功耗设计 101

4.3.5 液晶显示技术 103

4.3.6 表面安装技术 111

4.3.7 电路集成设计 111

4.4 便携式医学仪器设计实例——微型心电监视仪 115

习题 118

第五章 面向通讯与网络的接口技术——远程医学仪器设计 119

5.1 概述 119

5.2 医学仪器通信接口设计 120

5.2.1 串行通信接口设计 121

5.2.2 无线局域网通信接口设计 128

5.2.3 蓝牙技术与通信接口设计 131

5.2.4 红外通信接口设计 135

5.2.5 其他短程通信技术 138

5.2.6 远程通信技术 139

5.2.7 医学影像通信的标准接口 141

5.3 医学数字信号的标准化设计 142

5.3.1 医学影像信号的标准数据格式 143

5.3.2 医学生理信号标准数据格式 145

5.4 远程医学仪器设计实例 149

5.4.1 社区医疗监护网系统设计 149

5.4.2 移动条件下的生理监测设计 150

习题 155

第六章 生理类仪器设计基础 156

6.1 概述 156

6.2 生理信号测量的前置级设计 159

6.2.1 生理信号的基本特征 159

6.2.2 电磁干扰与系统噪声 160

6.2.3 前置放大器电路设计 161

6.2.4 生理放大器滤波电路设计 180

6.3 电生理信号测量 185

6.3.1 概述 185

6.3.2 生理电磁信号的电学特征 185

6.3.3 电极电位与电极的极化 187

6.3.4 多功能电生理信号测量仪设计实例 195

6.4 生理压力量测量 217

6.4.1 人体重要部位压力量的测量范围 217

6.4.2 生理压力量测量的参考点 220

6.4.3 生理压力量的直接测量 222

6.4.4 生理压力量的间接（无创）测量 224

6.5 生理流体量的测量 231

6.5.1 体内流体量的测量范围 231

6.5.2 血管中的血流速度测量 234

6.5.3 人体组织中的血流测量 249

6.5.4 呼吸测量 254

6.6 人体的温度测量 262

6.6.1 温度测量的生理学基础 262

6.6.2 常用温度传感器的选用与设计 263

6.6.3 强电磁场下的温度传感器 269

6.6.4 非接触式温度测量 270

6.6.5 监护用多路数字体温计设计实例 274

习题 278

第七章 医学成像类仪器设计基础 279

7.1 概述 279

7.2 X射线透射成像 280

7.2.1 电子、X射线与物质的相互作用 281

7.2.2 X射线的成像原理 284

7.2.3 成像质量的评价 285

7.2.4 X射线球管 289

7.2.5 X射线影像接收器 290

7.2.6 X射线影像增强器 292

7.2.7 数字X射线成像 293

7.3 X射线计算机断层扫描成像 295

7.3.1 CT的基本原理 295

7.3.2 CT扫描技术的发展 296

7.3.3 CT成像的一般问题 299

7.3.4 反投影重建法 301

7.3.5 迭代重建法 302

7.3.6 重建分析法 305

7.3.7 滤波反投影法 307

7.4 超声成像 309

7.4.1 超声传播的物理学基础 309

7.4.2 超声波的产生与接收 313

7.4.3 超声波束的聚集 318

7.4.4 脉冲回波成像 320

7.4.5 超声多普勒成像 322

7.4.6 超声功率测量 327

7.5 磁共振成像 329

7.5.1 概述 329

7.5.2 核磁共振的物理学基础 331

7.5.3 核磁共振波谱仪设计原理 337

7.5.4 磁共振成像仪设计原理 341

7.5.5 磁共振血管造影 350

7.6 放射性同位素成像 351

7.6.1 概述 351

7.6.2 放射性及放射性衰变 353

7.6.3 放射性核素的产生 356

7.6.4 放射探测器 357

7.6.5 放射性同位素成像基础 359

7.6.6 放射性化学药物与制备 362

7.6.7 正电子发射计算机断层成像 365

7.6.8 单光子发射计算机断层成像 368

习题 370

第八章 医用化学分析类仪器设计基础 371

8.1 概述 371

8.1.1 医学化学测量的基本要求 371

8.1.2 医学化学量的取样 371

8.2 医学化学量传感器设计原理 373

8.2.1 电化学传感器 373

8.2.2 基于光学的化学量传感器 386

8.2.3 基于声学和热学的化学量传感器 390

8.2.4 生物传感器 392

8.3 医用化学分析仪器设计原理 397

8.3.1 质谱测量仪 397

8.3.2 色谱仪 400

8.3.3 电泳仪 401

8.3.4 磁共振波谱仪 402

8.3.5 针对化学量物理特性的分析仪 404

8.4 医学化学量的连续测量 406

8.4.1 植入式传感器的测量 406

8.4.2 体外测量和显微透析测量 410

8.4.3 经皮测量 414

8.5 呼吸气体测量与分析 418

8.5.1 通气监测 418

8.5.2 新陈代谢率的评估 420

8.5.3 电子鼻 421

习题 422

第九章 治疗类仪器设计原理 423

9.1 概述 423

9.2 电治疗类仪器设计原理 424

9.2.1 电刺激方式与效应 425

9.2.2 植入式电刺激器的基本要求 429

9.2.3 植入式神经肌肉刺激器 431

9.2.4 人工心脏起搏器 433

9.2.5 心脏除颤器 435

9.2.6 高频电刀 442

9.2.7 膈肌起搏器设计实例 448

9.3 激光治疗仪 453

9.3.1 激光产生原理 453

9.3.2 激光的基本特性 455

9.3.3 激光器的类型和基本组成 455

9.3.4 生物医学激光束的传输 456

9.3.5 激光的生物效应 458

9.3.6 不同类型激光对生物组织的作用 460

9.3.7 临床常用的生物医学激光的特点 463

9.4 微波治疗仪 464

9.4.1 微波的特点 464

9.4.2 微波的产生 465

9.4.3 微波的传输 468

9.4.4 微波的辐射 471

9.4.5 微波的生物效应 475

9.4.6 微波治疗仪在医学中的应用 477

9.4.7 微波的安全防护 478

9.5 超声治疗仪 479

9.5.1 概述 479

9.5.2 超声波的产生与发射 480

9.5.3 超声手术 484

9.5.4 超声碎石 485

9.5.5 超声治癌 486

9.5.6 超声波的生物效应与作用机制 486

9.5.7 超声治疗的安全剂量 490

习题 491

第十章 医学仪器的认证 492

10.1 我国医学仪器的监管和认证 492

10.1.1 引言 492

10.1.2 医疗仪器新产品的审批 493

10.1.3 医疗仪器的注册管理 494

10.2 美国医学仪器的监管和FDA认证 495

10.2.1 医疗器械管理机构及职责 496

10.2.2 医疗器械管理法规 497

10.2.3 FDA的审批流程 499

10.3 医学仪器的电器安全评估 500

10.3.1 国际安全标准的发展简况 500

10.3.2 国内安全标准的发展简况 502

10.3.3 我国医用电气设备安全标准 502

10.4 医学仪器的生物安全评估 504

10.4.1 ISO提出的生物学评价试验 504

10.4.2 我国卫生部提出的生物学评价试验 504

10.5 医学仪器的临床研究管理 506

10.5.1 我国的临床研究标准 506

10.5.2 美国的临床研究法规 507

10.5.3 美国和欧共体有关临床研究管理的对比 509

习题 510

附录A 人体生理参数测量简表 511

附录B 医学工程领域法定计量单位 513

附录C 我国医学仪器的重要标准 523

参考文献 527