Тема: « Основы медицинской электроники»

И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(ГБОУ ВПО КГМУ МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ РОССИИ)

кафедра физики, информатики и математики

самостоятельная РАбота №1

По физике

Тема: « Основы медицинской электроники»

Выполнил: студент 1 курса

педиатрическогофакультета

группа №2

Саманцов Анатолий Петрович

Проверил: Рышкова А. В.

Курск 2012

Цель самостоятельной работы

1. Изучить разделы электроники, в которых рассматриваются особенности применения электронных систем для решения медико-биологических задач.

2. Ознакомиться с применением электронных устройств с диагностической и лечебной целью.

3. Рассмотреть основные требования безопасности использования медицинской аппаратуры и ее надежности.

4. Овладеть навыками отбора литературы и методикой приобретения знаний.

План самостоятельной работы

1.Основные группы медицинских электронных приборов и аппаратов.

2. Электробезопасность медицинской аппаратуры.

3. Надежность медицинской аппаратуры.

4. Специфика и классификация физических измерений в медицине.

5.Структурная схема съема, передачи и регистрации медико-биологической информации.

6.Электроды для съема биологического сигнала.

7.Датчики медико-биологической информации.

8.Усилители биоэлектрических сигналов.

9.Передача сигнала. Радиотелеметрия.

Введение

Современная медицина широко использует разнообразную аппаратуру, которая большей частью является физической по конструкции, поэтому врачу необходимо знать не только устройство и принцип работы

основной медицинской аппаратуры, но и уметь самостоятельно осваивать

методику использования новых приборов. Исходя из этого, в курсе

медицинской и биологической физики рассматриваются устройство и принцип работы основной медицинской аппаратуры.

Основные группы медицинских электронных приборов и аппаратов

Медицинскую электронную аппаратуру можно разделить на два класса: медицинские приборы и медицинские аппараты.

Медицинский прибор - техническое устройство, предназначенное для диагностических или лечебных измерений (медицинский термометр, электрокардиограф и др.).

Медицинский аппарат - техническое устройство, позволяющее создавать энергетическое воздействие (часто дозированное) терапевтического, хирургического или бактерицидного свойства (аппарат УВЧ терапии, аппарат искусственной почки и др.), а также обеспечить сохранение определенного состава некоторых субстанций.

Выделены следующие основные группы приборов и аппаратов, используемые для медико-биологических целей.

Устройство для получения (съема), передачи и регистрации медико-биологической информации. С физической точки зрения эти устройства являются генераторами различных электрических сигналов.

Кибернетические электронные устройства. В ряде случаев электронное устройство может совмещать в себе различные группы приборов и аппаратов.

Современная больница, клиника, любое другое лечебно-профилактическое учреждение располагают большим количеством разнообразных медицинских приборов, аппаратов, вспомогательных устройств, в которых в том или ином виде используется электрическая энергия. Электромедицинская аппаратура, насчитывающая более 5000 наименований, находит применение для диагностики, лечения, обслуживания пациента, при лабораторных исследованиях, сборе и обработке информации, иначе говоря, на всех стадиях лечебного процесса.

Надежность медицинской аппаратуры

Надежность медицинской аппаратуры. Медицинская аппаратура должна нормально функционировать. Способность изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени характеризуют обобщающим термином – «надежность». Для медицинской аппаратуры проблема надежности особенно актуальна, так как выход приборов и аппаратов из строя может привести не только к экономическим потерям, но и к гибели пациентов. Способность аппаратуры к безотказной работе зависит от многих причин, учесть действие которых практически невозможно, поэтому количественная оценка надежности имеет вероятностный характер. Так, например, важным параметром является вероятность безотказной работы. Она оценивается экспериментально отношением числа работающих (не испортившихся) за определенное время изделий к общему числу испытывавшихся изделий. Эта характеристика оценивает возможность сохранения изделием работоспособности в заданном интервале времени. Другим количественным показателем надежности является интенсивность отказов. В зависимости от возможных последствий отказа в процессе эксплуатации медицинские изделия подразделяются на четыре класса.

А – изделия, отказ которых представляет непосредственную опасность для жизни пациента или персонала. К изделиям этого класса относятся приборы для наблюдения за жизненно важными функциями больного, аппараты искусственного дыхания и кровообращения.

Б – изделия, отказ которых вызывает искажение информации о состоянии организма или окружающей среды, не приводящее к непосредственной опасности для жизни пациента или персонала, либо вызывает необходимость немедленного использования аналогичного по функциональному назначению изделия, находящегося в режиме ожидания. К таким изделиям относятся системы, следящие за больным, аппараты стимуляции сердечной деятельности.

В – изделия, отказ которых снижает эффективность или задерживает лечебно-диагностический процесс в некритических ситуациях, либо повышает нагрузку на медицинский или обслуживающий персонал, либо приводит только к материальному ущербу. К этому классу относится большая часть диагностической и физиотерапевтической аппаратуры, инструментарий и др.

Г – изделия, не содержащие отказоспособных частей. Электромедицинская аппаратура к этому классу не относится.

Усилители биоэлектрических сигналов

Прямое, непосредственное измерение биоэлектрического сигнала, или сигнала, созданного на выходе генераторного датчика, является трудновыполнимой задачей, так как эти сигналы обычно весьма малы. Поэтому в структурной схеме вторым элементом является усилитель электрических сигналов.

Специфика усилителей биопотенциалов определяется следующими основными особенностями этой разновидности электрических колебаний: 1) выходное сопротивление биологической системы совместно с сопротивлением электродов обычно достаточно высоко; 2) биопотенциалы – медленно изменяющиеся сигналы; 3) биопотенциалы – слабые сигналы.

Малость биопотенциалов побуждает использовать усилители с достаточно большим коэффициентом усиления, поэтому даже небольшие помехи, попадающие на вход усилителя, могут исказить полезный биоэлектрический сигнал и вызвать ложную информацию. Помехами можно считать любые токи или напряжения на выходе усилителя при отсутствии на его входе полезного сигнала.

От одних помех можно избавиться или уменьшить их влияние, усложнив и удорожив конструкцию усилителя. От других избавиться в принципе невозможно, и поэтому приходится использовать каскад с небольшим коэффициентом усиления.

Если детали усилителя (электроды ламп, пластины конденсаторов и др.) будут колебаться, то это все приведет к периодическому изменению параметров схемы и, как следствие, к возникновению случайных электромагнитных колебаний – микрофонный эффект. Укрепляя детали схемы и усиливая амортизацию, можно уменьшить или ликвидировать помехи и этого вида.

Искажения усиленного сигнала могут возникнуть и вследствие нестабильности источников питания, поэтому в некоторых случаях следует специально предусматривать стабилизацию напряжения.