课程简介
医疗仪器的快速发展极大地丰富了治病救人的手段，使原来难以实现的诊断和治疗方法成为可能，但也对相关人员提出了更高的要求。为了培养医学工程相关专业学生适应医疗仪器操作、管理和维护工作的需求，必须懂得医疗仪器的原理，包括有关的工程原理和医学应用原理，开设该门医学仪器学课程。现代医学仪器学是兼具光学、材料学、机械学、电子学、计算机技术和信息学等不同科学技术的综合设备。本门课程从医学和工程学相结合的角度，系统而全面地介绍了临床上使用的医疗仪器的系统组成构建和工作原理，为医学工程专业学生将来从事医学仪器学相关工作打下坚实的基础。
课程教学承担机构：通讯与信息教研室
教学目标要求
《医学仪器学》是医学信息工程专业的一门重要的专业课程之一，从医学和工程相结合的角度来研究医学仪器学，是一门综合性强、理论与实践相结合的课程。对本门课程的学习要求达到掌握以下基本理论和基本知识：掌握医学仪器的定义、构成和分类，掌握生物电信号的分类、特点和生物电放大器技术指标；掌握心电的医学基础知识和12导联心电图的组成原理；熟悉肌电图和脑电图的组成和工作原理；掌握非电生理信息测量与监护方法和设备工作原理等；掌握除颤器、呼吸机、体外反搏装置、激光治疗机、高频电治疗机、微波治疗机、高频电刀的组成构件和工作原理，；掌握人工心脏起搏器、人工心肺机和人工肾的系统构成和工作原理，熟悉放射治疗设备和体外冲击波碎石的基本原理。掌握X线的性质和成像原理、X线成像设备的系统构成和工作原理；掌握超声波的性质、超声换能器核B超的结构和工作原理；掌握核医学成像的物理基础及SPECT、PET的系统构成。
一、总论
【目的要求】
1.熟悉医学仪器的定义、特点及分类管理。
2.了解医学仪器的发展、作用和地位。
3.掌握医学仪器的基本结构；熟悉医疗仪器的使用性能和使用环境。
4.掌握医学仪器按临床应用结合原理分类的类型。
【教学内容】
1.医学仪器的定义、特点及分类管理；医疗仪器发展、作用和地位。
2.医学仪器的基本结构、使用性能和使用环境。
3.医学仪器的发展趋势。
【教学方法与媒体要求】
理论讲授：4学时（多媒体）
二、人体生理参数检测仪器
【目的要求】
1.掌握生物电信号的特点，生物电放大器技术指标。
2.掌握心电图典型波形特征及其意义、心电图的十二导联系统名称和心电图机的基本结构组成，了解心电记录的其它种类。
3.掌握脑电波的类型、电极安放系统；熟悉脑电图机的结构与原理，了解其他脑电检测技术和相关设备。
4.掌握肌电测量原理、典型肌电诱发电位仪的结构组成，了解诱发肌电图及其临床应用。
5掌握血压间接测量的方法及原理，了解血压直接测量的方法及原理。
6.掌握电子体温计的基本原理。
7.掌握血氧饱和度定义、两种测量方法及其优缺点。
8.掌握呼吸检测的基本原理。
9.熟悉心电监护技术的组要结构分部，掌握心率的测量方法，了解心律失常监护系统的结构模块组成。
10.掌握医学监护的定义及其监护参数，掌握监护仪的基本组成及分类，了解监护仪的临床应用。
【教学内容】
1.生物电放大器 生物电信号的特点，生物电放大器的基本要求和技术指标。
2.心电记录设备 心电图，心电图导联，心电图机的电极和导联线，心电图机原理，心电记录设备的其它种类。
3.肌电记录设备 肌电图，肌电图机的导联，典型肌电诱发电位仪结构组成。
4.脑电记录设备 脑电图，脑电图机的导联，脑电图机，脑电监护和分析，脑地形图。
5.血压检测仪器 血压监测测的生理基础、血压监护常见的血压参数、血压监测的直接方法和血压监测的间接方法。
6.体温检测仪器 体温的基础知识，电子体温计的基本原理，耳温度计基本原理
7.血氧饱和度检测仪器 血氧饱和度的基本知识、血氧饱和度测量方法、脉搏血氧仪的基本结构及血氧饱和度的临床应用。
8.呼吸检测仪器 呼吸检测的指标，呼吸检测的原理，阻抗法呼吸检测仪的结构。
9.心电监护 心率的测量、心律失常测量。
10.多参数监护仪器 监护与医用监护仪的定义、监护仪分类、医用监护仪及其基本组成和医用监护仪的临床应用。
【教学方法与媒体要求】
一、 理论讲授：16学时（多媒体）
三、超声诊断与治疗仪器
【目的要求】
1.了解超声波的物理特性，熟悉超声波的成像原理及其显示模式。
2.掌握超声换能器原理、超声探头类型及其结构。
3.了解超声高速电子扫描的分类及其组合方式。
4.掌握B超的基本结构和工作原理。
5.了解超声多普勒成像及其它超声成像技术。
6.熟悉B超的性能指标。
【教学内容】
1.超声波的物理特性 声速，波长、周期和频率，声阻抗，超声波的指向性，超声波的传播特性，超声波的衰减，多普勒效应。
2.超声波的成像原理及其显示模式。
3.超声换能器 压电效应与压电振子，超声探头类型，超声探头结构，超声聚焦。
4.高速电子扫描 线性步控阵列（线阵）：多振元组合发射，电子线阵多振元组合扫描；线性相控阵列（相控阵）：相控阵扫描；电子动态聚焦，可变孔径。
5.B超基本结构和工作原理 探头、超声信号发射与接收、回波信号处理、扫描变换、像素信号处理、显示，超声波的发射控制，超声波的接收和预处理，回波的数字信号处理。
6.超声多普勒成像及其它超声成像技术 测量原理，彩色多普勒血流成像仪，多普勒回波信息的提取，谐波成像技术，三维成像技术。
7.熟悉B超的性能指标 技术参数，使用参数。
【教学方法与媒体要求】
一、理论讲授：6学时（多媒体）
四、X线成像诊断与治疗仪器
【目的要求】
1.掌握X线的产生及X线的基本性质、X线成像的基本要素条件、诊断用X线机的主要部件及其作用。
2.了解X线的量与质、X线在传播路径中的衰减。
3.熟悉X线成像装置、X线机技术指标、常用X线机种类及其用途。
4.了解CR和DR的组成及其优缺点。
5.掌握CT机的基本原理，熟悉CT值、窗宽、窗位的概念，了解CT图像的重建方法。
6.熟悉CT机的基本结构、CT机性能的主要参数及影响因素，了解CT机的分代及发展。
【教学内容】
1.X线成像原理 X线的产生，X线的基本性质，X线的量与质，X线在传播路径中的衰减，X线的成像要素
2.X线成像设备工作原理 诊断用X线机的组成与主要部件，X线机的技术指标和质量控制，常用X线机的种类和用途
3.数字X线摄影系统 计算机X线摄影（CR）：CR系统的结构，IP板及图像转换，影响CR系统影像质量的因素，CR系统的优缺点；数字X线摄影系统（DR），DR与CR的比较
4.X线电子计算机断层扫描机（CT） CT机的基本原理，CT值，窗位与窗宽，CT图像的重建方法（自学），CT机的基本结构，CT机性能的主要参数及影响因素，CT机的分代及发展
【教学方法与媒体要求】
一、理论讲授：4学时（多媒体）
五、核医学仪器
【目的要求】
1.熟悉核医学成像设备的分类及核医学成像的特点，了解核医学影像设备的新发展。
2.了解核医学成像的物理基础。
3.熟悉γ照相机的结构和成像原理。
4.熟悉SPECT和PET的结构和成像原理。
【教学内容】
1.概述 核医学成像设备的分类，核医学成像的特点，核医学影像设备的新发展。
2.核医学成像的物理基础 放射性核素，放射性药物的生产，γ射线与物质的相互作用，γ射线的探测技术。
3.γ照相机 γ照相机的结构和成像原理，平面γ照相机探头，准直器，定位方法，γ照相机的质量控制。
4.SPECT SPECT的结构和成像原理，探头，成像，质量控制。
5.PET PET的结构和成像原理，探头，影响PET，图像质量的因素，PET成像的误差纠正，PET的质控项目，PET/CT.
【教学方法与媒体要求】
一、理论讲授：4学时（多媒体）
六、腔镜诊断与治疗仪器
【目的要求】
1.了解腔镜的发展过程及现状，掌握腹腔镜的基本结构和工作原理。
2.熟悉喉镜的基本结构和工作原理。
3.了解胃镜、结肠镜、宫腔镜、膀胱镜的基本结构和工作原理。
4.了解人工智能在医学领域的基本应用。
【教学内容】
1.腹腔镜 腔镜的发展过程及现状，腹腔镜基本构造和工作原理（气腹形成系统、成像系统、动力系统、冲洗—吸引系统、各种手术器械）。
2.喉镜 喉镜的基本结构，纤维喉镜和电子喉镜的原理与结构。
3.其他腔镜 胃镜、结肠镜、宫腔镜、膀胱镜。
4.达芬奇人工智能 深度学习、脑机接口、达芬奇人工机器人。
【教学方法与媒体要求】
一、理论讲授：4学时（多媒体）
七、功能辅助与替代装置
【目的要求】
1.了解人工心脏起搏器的发展过程及现状，掌握人工心脏起搏器的基本结构和工作原理。
2.了解人工心脏起搏器的适应症及心脏起搏治疗的最新进展。
3.掌握人工心肺机的主要结构，熟悉血泵的特点及主要类型。
4.熟悉氧合器的主要类型及氧气在膜式氧合器、鼓泡式氧合器中运输的机制。
5.了解体外循环中的监测系统，了解心脏辅助装置的类型及工作原理、人工心脏的发展历程。
6.掌握血液净化的技术类型、血液透析清除代谢废物和多余水分的机制及人工肾的主要构成部件。
7.熟悉听觉、视觉辅助与替代装置。
8.了解其他辅助与替代装置：脑深部电刺激器、膀胱起搏器、脊髓刺激器、人工智能假肢
【教学内容】
1.人工心脏起搏器 人工心脏起搏器的发展过程及现状，基本构造和工作原理（脉冲发生器、电极导线、能源），人工心脏起搏器的标识码，输出参数，起搏器的主要类型。
2.人工肾 血液进化的技术类型，血液透析原理，血液透析机，连续性肾脏替代治疗机，腹膜透析和线性透析装置。
3.人工心肺机 人工心肺机的基本结构，人工心肺机的血泵、氧合器、变温水箱，体外循环中的监测系统。
4.呼吸机与麻醉机 呼吸系统生理基础，呼吸机、麻醉机原理与结构。
5.听觉的辅助与替代装置 助听器与人工耳蜗的原理与结构。
6.视觉的辅助与替代装置 助视器、视网膜假体
7.脑深部电刺激器、膀胱起搏器、脊髓刺激器、人工智能假肢原理与结构
【教学方法与媒体要求】
一、理论讲授：4学时（多媒体）
八、常用治疗与影像引导及辅助治疗设备
【目的要求】
1.掌握高频与超高频电治疗的物理机制。
2.掌握微波产生的原理和治疗机制。
3.掌握高频电刀的主要部件及其作用
4.掌握除颤仪的主要部件及其作用。
5.掌握体外反搏装置的工作原理。
6.掌握激光治疗机的工作原理。
【教学内容】
1.高频电治疗机 高频电治疗机的用途、电治疗机的高频磁场的产生和高频与超高频电治疗的物理机制。
2.微波治疗机 微波治疗的用途、微波的治疗机制和高频与超高频电治疗的物理机制。
3.高频电刀 高频电刀的用途和分类、高频电刀的临床应用机制、电刀切割止血的机制和电极和工作方式。
4.除颤仪 心肌纤维性颤动和除颤、除颤器工作原理、除颤波形、除颤电极、同步除颤、自动除颤、除颤器的临床应用。
5.体外反搏装置 体外反搏系统的治疗原理与用途、体外反搏系统的充和排气控制作用机制。
6.激光治疗机 医用激光的用途和激光的生物学效应。
【教学方法与媒体要求】
一、理论讲授：4学时（多媒体）
《医学仪器学》教学时间安排与分配简表
理论内容 |
学时 |
实验内容 |
学时 |
总论 |
4 |
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人体生理参数检测仪器 |
16 |
生物电记录设备（心电图仪、脑电图仪、肌电图仪）的应用实验 临床监护设备（多参数监护仪和数字遥测监护系统）的应用实验 |
8 |
超声诊断与治疗仪器 |
6 |
呼吸机和B超机的应用实验 |
2 |
X线成像与治疗仪器 |
4 |
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核医学仪器 |
4 |
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腔镜诊断与治疗仪器 |
4 |
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功能辅助与替代仪器 |
4 |
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常用治疗与影像引导及辅助治疗仪器 |
4 |
除颤监护仪、高频电凝刀的应用实验 |
2 |
总 计 |
46 |
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12 |
考核方式
考试，总成绩满分为100分。卷面考试（笔试）70分，实验成绩20分，平时成绩10分。
实验成绩：实验操作、实验作业。
平时成绩构成：考勤、提问及PBL参与和表现等。
教学用书
《医学仪器原理与应用》，人民卫生出版社，王智彪，1版，2019年
教学参考用书
[1]王成.医疗设备原理与临床应用.北京：人民卫生出版社,2017.
[2]李斌.医疗器械技术前言.北京：人民卫生出版社,2017.
[3]余学飞.医学电子仪器原理与设计.广州：华南理工大学出版社,2018.
[4]李兰娟.人工肝脏.杭州：浙江大学出版社,2012.
[5]曹厚德.现代医学影像技术学.上海：上海技术出版社,2016.
[6]李宁.现代医疗仪器设备与维护管理.北京:北京高等教育出版社,2009.
