ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ
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
педиатрического факультета
группа №2
Саманцов Анатолий Петрович
Проверил: Рышкова А. В.
Курск 2012
Цель самостоятельной работы
Изучить разделы электроники, в которых рассматриваются особенности применения электронных систем для решения медико-биологических задач.
Ознакомиться с применением электронных устройств с диагностической и лечебной целью.
Рассмотреть основные требования безопасности использования медицинской аппаратуры и ее надежности.
Овладеть навыками отбора литературы и методикой приобретения знаний.
План самостоятельной работы
Основные группы медицинских электронных приборов и аппаратов.
Электробезопасность медицинской аппаратуры.
Надежность медицинской аппаратуры.
Специфика и классификация физических измерений в медицине.
Структурная схема съема, передачи и регистрации медико-биологической информации.
Электроды для съема биологического сигнала.
Датчики медико-биологической информации.
Усилители биоэлектрических сигналов.
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.
электробезопасность медицинской аппаратуры
Электромедицинская аппаратура эксплуатируется, как правило, в течение многих лет до выхода ее из строя либо полного физического износа. Естественно, что со временем надежность отдельных узлов и деталей, в том числе влияющих на электробезопасность, снижается. Изоляционные материалы органического происхождения теряют свои первоначальные свойства, становятся хрупкими, ломкими, покрываются трещинами, их электрическое сопротивление и электрическая прочность снижаются. Стареют и могут постепенно выходить из строя элементы автоматики, схемы защиты, ослабевает крепление деталей и узлов; пыль и грязь, проникая в аппарат, уменьшает пути тока утечки и воздушные зазоры - иначе говоря, уровень электробезопасности аппаратуры снижается. Аналогичные процессы происходят и в электрооборудовании помещений, где аппаратура эксплуатируется.
Из сказанного ясно, что совершенно необходимы периодический контроль и проверка как аппаратуры, так и электрооборудования. За исключением физиотерапевтических, рентгеновских и радиологических аппаратов, проверка которых производится в соответствии с утвержденными правилами, остальные виды аппаратов контролируются и испытываются от случая к случаю, в основном в связи с возникающими нарушениями и отказами в работе. При этом теряется предупредительный смысл контроля и тем самым снижается его эффективность.
Использованию электрической энергии сопутствует опасность поражения электрическим током. Эта опасность для современного человека имеется практически повсюду: и дома, и на работе, и при пользовании средствами транспорта.
Каковы же специфические условия, которые требуют особых мер по защите пациента и медицинского персонала от поражения электрическим током?
Прежде всего, следует учесть, что у больного защитные силы организма подорваны, поэтому случайное воздействие электрическим током может иметь для больного, особенно страдающего заболеванием сердца, более тяжелые последствия, чем для здорового человека.
Пациент во многих случаях не может нормально реагировать на действие электрического тока, чтобы уменьшить возникшую опасность. Он может быть парализован, находиться под наркозом, быть без сознания, наконец, он может быть привязан к операционному столу или кровати.
В повседневной жизни, на производстве - всюду принимаются все меры для того, чтобы отделить человека от возможных источников электрического тока, от любых электрических цепей. В противоположность этому пациента намеренно подвергают действию тока, его включают непосредственно в цепь постоянного низкочастотного или высокочастотного тока.
Кожный покров является естественной защитой человека от действия электрического тока. В медицинском учреждении кожу пациента обрабатывают обезжиривающими, дезинфицирующими и другими растворами. Увлажненная кожа полностью теряет свои достаточно высокие изолирующие свойства. В полости тела вводят различного рода электроды, датчики, осветительные устройства, во время операции кожный покров механически разрушается, обнажаются внутренние органы. Наиболее опасный случай вмешательства в организм человека - введение электродов, катетеров непосредственно в полость или мышцу сердца.
В процесс лечения или обследования к больному нередко подключаются не один, а несколько аппаратов. Так, например, на операционном столе к пациенту могут быть присоединены электроды высокочастотного электрохирургического аппарата, электроды электрокардиографа, наркозный аппарат, электроотсасыватель, датчики температуры, давления, аппарат сердце - легкие и другая аппаратура. Естественно, что, находясь в центре сплетения проводов, электродов, датчиков, пациент подвергается различным опасностям поражения током, предусмотреть которые заранее весьма сложно.
Немало возможностей и косвенного влияния электрической энергии на безопасность пациента. Различного происхождения электрические, магнитные и электромагнитные поля оказывают мешающее действие чувствительной измерительной аппаратуре, осложняя правильное диагностирование. Действие помех на электрокардиостимуляторы, устройства автоматики аппаратов для искусственного дыхания и другую аппаратуру для замещения либо поддержания функций органов организма может иметь катастрофические последствия. Так же чрезвычайно опасно прекращение подачи напряжения питания на замещающую аппаратуру либо на источник освещения при ответственных оперативных вмешательствах.
Используемая в медицинских учреждениях аппаратура находится в очень тяжелых условиях эксплуатации. Многие аппараты постоянно передвигают, переносят из палаты в палату, при этом возможны толчки, удары их. Сетевые шнуры и кабели подвергаются натяжению, закручиваясь вокруг окружающих предметов, они постоянно оказываются под ногами пациентов и персонала. Приходится считаться с возможностью воздействия на аппараты различных жидкостей (крови, мочи, медикаментов).
Тяжелые условия эксплуатации аппаратуры приводят к частым нарушениям ее, выходу из строя.
Разнообразие и сложность обстоятельств, в которых оказывается больной в медицинском учреждении, приводит к тому, что для обеспечения его электробезопасности недостаточно отдельных изолированных мер защиты в аппарате или в электрооборудовании здания. Только комплекс согласованных между собой защитных средств, принятых при создании аппарата, а также при оборудовании медицинского учреждения, может обеспечить необходимый уровень электробезопасности. При этом обязательным условием является достаточная квалификация специально обученного медицинского персонала, а также технических работников, обеспечивающих регулярный контроль и ремонт аппаратуры и электрооборудования здания
Минимальная величина тока, раздражающее действие которого ощущается человеком, называется порогом ощутимого тока. Величина его зависит от места прикосновения и площади контакта. Наибольшей чувствительностью обладает язык, ощущающий покалывание уже при токе около 40мкА. Практическое значение имеет определение порога ощутимого тока при прикосновении к находящемуся под напряжением предмету ладонью или кончиками пальцев. При переменном токе низкой частоты начальные ощущения в этом случае проявляются в виде дрожи, пульсирования, покалывания в месте контакта.
У отдельных лиц величина порога ощутимого тока различается, подчиняясь нормальному распределению. На частоте 60Гц средняя величина его составила 1,1мА.
Пороги ощутимого тока значительно различаются у лиц различного пола и возраста. Для женщин он уменьшается в среднем на 30%, для детей - примерно на 50%.
При изучении зависимости порога ощутимого тока от частоты установлено, что в диапазоне нескольких сотен герц величина порога изменяется мало, увеличиваясь в дальнейшем почти линейно с частотой.
На частотах 100кГц и выше ощущение тока переходит в чисто тепловое. При протекании постоянного тока порог ощутимого тока значительно выше (в 4-5 раз), чем на частоте 50Гц, и ощущения сводятся в основном к жжению.
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.