Презентация лекции по теме Медаппаратура (1)

1.

Предмет общей и медицинской
электроники. Способы
обеспечения безопасности.
Надежность медицинской
аппаратуры

2.

Предмет электроники
• область науки и техники, в которой
рассматриваются
работа
и
применение
электровакуумных,
ионных
и
полупроводниковых приборов
• передача, прием, обработка и хранение
информации с помощью электрических зарядов
• прикладная отрасль знаний

3.

• Всю электронику подразделяют на три области:
• ВАКУУМНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА – охватывает
вопросы создания и применения
электровакуумных приборов (РЕНТГЕНОВСКИЕ
ТРУБКИ, электронные лампы, фотоэлектронные
устройства)
• ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА –
охватывает вопросы создания и применения
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ приборов и
создаваемых на их основе ИНТЕГРАЛЬНЫХ
СХЕМ
• КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА – охватывает
применение лазеров

4.

• МЕДИЦИНСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА раздел электроники, в котором
рассматриваются особенности
применения электронных систем для
решения медико-биологических задач, а
также устройство соответствующей
аппаратуры

5.

ГРУППЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ И АППАРАТОВ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ
Устройства для получения (съема), передачи и
регистрации медико-биологической информации
Электронные устройства, обеспечивающие дозировку
воздействия на организм различными физическими
факторами с лечебной целью
Кибернетические электронные устройства:
Устройства для переработки, хранения и анализа
медико-биологической информации
Устройства
для
жизнедеятельности
управления
процессами

6.

• В современной медицине электроника
ЗАМЕНИЛА оборудование медицинского
назначения, ранее НЕ ЯВЛЯВШЕЕСЯ
электронным
• Анализ крови
• Исследование зрения
• Детекторы R излучения
• Измерение пульса и артериального
давления
• Измерение температуры
•…

7.

• В настоящее время многие традиционно
НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ характеристики
(температура, пульс, артериальное давление
…) при измерениях преобразуют в
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ сигнал.

8.

• Электрические характеристики (ЭКГ, ЭЭГ,
ЭМГ, реограмма, …) регистрируются без
подобного преобразования.
• Информацию, представленную
ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СИГНАЛОМ, удобно:
1) регистрировать
2) передавать на расстояние
3) подвергать обработке и анализу

9.

Система получения
медико-биологической информации
Х – измеряемый параметр биологической системы
Y – выходная величина (сила тока, напряжение)

10.

УСТРОЙСТВА СЪЕМА ИНФОРМАЦИИ
ЭЛЕКТРОДЫ
проводники
специальной
формы,
соединяющие
измерительную
цепь
с
биологической системой
при диагностике они могут
использоваться
и
для
подведения
внешнего
электромагнитного
воздействия
к
пациенту
(реография,
электростимуляция)
ДАТЧИКИ
устройства,
преобразующие
измеряемую величину в
сигнал, удобный для
передачи,
дальнейшей
обработки

11.

Современные тенденции
• Электронная медицинская аппаратура
вытеснила из процесса диагностики и лечения
другие виды оборудования
• В основе всех современных электронных
медицинских устройств лежит
микрокомпьютерный блок, управляющий всеми
режимами работы
• Значительное уменьшение размеров (создание
носимой электроники)
• Повсеместное использование
коммуникационных технологий для обмена
информацией

12.

Классификация по размеру
1. СТАЦИОНАРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Пациент перемещается к стационарно
закрепленному оборудованию
2. ПЕРЕНОСНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Оборудование переносится врачом или
техником к пациенту
3. НОСИМАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Возможно длительное ношение пациентом при
минимальном дискомфорте

13.

БЕЗОПАСНОСТЬ
при работе
с
электронной
медицинской
аппаратурой

14.

Проблема безопасности
• ВАЖНЕЙШИМ вопросом, связанным с
использованием электронной
медицинской аппаратуры, является ее
БЕЗОПАСНОСТЬ как для
ПАЦИЕНТОВ, так и для медицинского
ПЕРСОНАЛА.

15.

Проблема безопасности
• Больной вследствие различных причин
(ослабленность организма, действие наркоза,
отсутствие сознания, наличие электродов на
теле) оказывается в ОСОБО
ЭЛЕКТРООПАСНЫХ условиях по
сравнению со здоровым человеком.
• Медицинский персонал, работающий с
медицинской электронной аппаратурой, также
находится в условиях риска поражения
электрическим током.

16.

ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Зависит от:
• величины U и I
• продолжительности действия тока
• пути прохождения тока через тело человека
• рода и ν тока
• индивидуальных свойств человека
• условий внешней среды

17.

Сопротивление тела человека между двумя
касаниями (электродами) складывается из
сопротивления внутренних тканей и органов и
сопротивления кожи.
Сопротивление внутренних частей организма слабо
зависит от общего со стояния человека, в расчетах
принимают Rвн = 1 кОм для пути ладонь-ступня.
Сопротивление тела человека зависит от пола и возраста

18.

СИЛА ТОКА
Порог
Порог
ОЩУТИМОГО тока
НЕОТПУСКАЮЩЕГО тока
минимальная величина
тока,
раздражающее
действие
которого
ощущается человеком
минимальная величина тока, при
которой человек не может
самостоятельно освободится от
зажатого в руке проводника
ДЕТИ
ЖЕНЩИНЫ
МУЖЧИНЫ
0,5 мА
0,7 мА
1 мА
4 мА
6 мА
9 мА

19.

ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
ТЕРМИЧЕСКОЕ - ожоги отдельных участков тела, нагреве
кровеносных сосудов, нервов, мышц сердца, мозга и других
органов
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ - разложение крови и других
органических жидкостей организма, значительные нарушения
их физико-химического состава
БИОЛОГИЧЕСКОЕ - раздражение и возбуждение живых
тканей организма, сопровождающееся непроизвольными
судорожными сокращениями мышц, в том числе легких и
сердца
МЕХАНИЧЕСКОЕ приводит к разрыву тканей

20.

ПОРАЖЕНИЕ
электрическим током
Электрические ТРАВМЫ
четко выраженные местные
повреждения тканей организма
Электрический
УДАР
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОЖОГИ
ВОЗБУЖДЕНИЕ
ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛИЗАЦИЯ
КОЖИ
ПОРАЖЕНИЕ
ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ЗНАКИ ТОКА
ПОРАЖЕНИЕ ЦНС

21.

Электрический УДАР
I СТЕПЕНЬ – судорожное сокращение мышц без
потери сознания
II СТЕПЕНЬ – судорожное сокращение мышц с
потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и
работой сердца
III СТЕПЕНЬ – потеря сознания и нарушение
сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого
вместе)
IV СТЕПЕНЬ – клиническая смерть, т.е. отсутствие
дыхания и кровообращения

22.

• Изоляция не обеспечивает полной
безопасности:
• ВО-ПЕРВЫХ – сопротивление приборов и
аппаратов ПЕРЕМЕННОМУ току не
бесконечно (существуют ТОКИ
УТЕЧКИ).
• ВО-ВТОРЫХ – при ПОРЧЕ изоляции
(старение, высокая влажность воздуха)
возникает электрическое замыкание
внутренних частей аппаратуры между
собой или с корпусом (пробой)

23.

Главное требование ИЗОЛЯЦИИ – сделать недоступным
касание частей аппаратуры, находящейся под напряжением
сопротивление приборов и аппаратов переменному току не бесконечно,
поэтому при касании человеком корпуса аппаратуры через тело человека
пройдет некоторый ток – ток утечки
изоляция со временем стареет – «пробой на корпусе»
РАБОЧЕЕ
ЗАЗЕМЛЕНИЕ
ЗАЩИТНОЕ
ЗАНУЛЕНИЕ
ЗАЩИТНОЕ
ОТКЛЮЧЕНИЕ
соединение частей
аппарата с землей,
необходимое для его
нормальной работы:
снятие зарядов
статического
электричества
соединение
проводниками
корпуса аппаратуры с
нулевым проводом
сети - с заземленной
нейтралью
автоматическое
отключение
аварийной
установки в случае
замыкания одной из
фаз на корпусе

24.

• УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО
ОТКЛЮЧЕНИЯ (УЗО) – средство
защиты, которое обеспечивает
автоматическое отключения
аварийной установки при
превышении токов утечки
установленных норм.
• Применяется во всех современных
электросетях в дополнение к
защитному заземлению или
занулению.

25.

• ГЛАВНОЕ ТРЕБОВАНИЕ – сделать
недоступным касание частей аппаратуры,
находящихся под высоким напряжением.
• Для этого прежде всего ИЗОЛИРУЮТ части
приборов, находящиеся под напряжением,
друг от друга, от корпуса аппаратуры и от
контура пациента.
• КОНТУР ПАЦИЕНТА – электрические цепи
находящиеся в прямом электрическом
контакте с телом пациента.

26.

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ
ЭЛЕКТРОМЕДИЦИНСКОЙ АППАРАТУРЫ
по степени защиты от
поражения
электрически током
по ОСНОВНОЙ
степени защиты
H
B
BF
CF
I
0I
II
III
по возможным
последствиям отказа
по ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ
степени защиты
А
Б
В
Г

27.

по ОСНОВНОЙ степени защиты
H - изделия с нормальной степенью защиты, которая
эквивалентна защите бытовых приборов
B - изделия с повышенной степенью защиты
BF - изделия с повышенной степенью защиты и
изолированной рабочей частью
CF - изделия с наивысшей степенью защиты и
изолированной рабочей частью (например, изделия с
рабочей частью, имеющей электрический контакт с
сердцем)

28.

по ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ степени защиты
I – кроме основной изоляции предусмотрено совместное подключение
питающего напряжения и заземления (зануления) доступных для
прикосновения металлических частей
0I – имеются отдельные зажимы (клеммы) на доступных для
прикосновения металлических частях для присоединения
внешниму заземляющему (зануляющему) устройству
их
к
II – кроме основной изоляции имеется дополнительная, усиленная
изоляция; нет приспособления для защитного зануления; показан ввод
сетевого шнура (или кабеля) для изделий этого класса специальным
знаком
III – питание от изолированного источника тока с переменным
напряжением не более 24 В или с постоянным напряжением не более 50
В; нет внешних или внутренних цепей с более высоким напряжением;
нет приспособления для защитного заземления

29.

НАДЕЖНОСТЬ МЕДИЦИНСКОЙ АППАРАТУРЫ
• способность изделия не отказывать в работе в
заданных условиях эксплуатации и сохранять свою
работоспособность в течение заданного времени
• 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.

30.

Количественная оценка
надежности медицинской аппаратуры
ВЕРОЯТНОСТЬ БЕЗОТКАЗНОЙ
РАБОТЫ P(t) – отношение числа
работающих за время t приборов к общему
числу проверяемых приборов
N (t )
P (t )
N0
ИНТЕНСИВНОСТЬ ОТКАЗОВ λ(t) –
отношение числа отказов dN за некоторый
промежуток времени dt к произведению
данного временного интервала на общее
число работающих элементов
dN
N * dt
P(t) e
t

31.

График зависимости интенсивности отказа от времени
1 область – ПЕРИОД ПРИРАБОТКИ когда проявляются скрытые
дефектные элементы изделия, которые возникли в процессе
изготовления прибора
2 область – ПЕРИОД НОРМАЛЬНОЙ
значительное время может не изменяться
ЭКСПЛУАТАЦИИ,
λ(t)
3 область – ПЕРИОД СТАРЕНИЯ, λ(t) возрастает со временем из-за
износа материалов, элементов аппаратуры

32.

по ВОЗМОЖНЫМ ПОСЛЕДСТВИЯМ отказа
А – опасность для жизни пациента или персонала – приборы для
наблюдения за жизненно важными функциями больного, аппараты
искусственного дыхания и кровообращения
Б –искажение информации о состоянии организма или окружающей
среды, не приводящее к непосредственной опасности для жизни пациента
или персонала – системы, следящие за больными, аппараты для
стимуляции сердечной деятельности
В –снижение эффективности или задержка лечебно-диагностический
процесс в некритических ситуациях, приводящее к повышению нагрузки
на медицинский, обслуживающий персонал, либо только к материальному
ущербу – большая часть диагностической и физиотерапевтической
аппаратуры, инструментарий
Г – изделия, не содержащие отказоспособных частей (не для медицинской
аппаратуры)

33.

• понятие надежности можно с
некоторой долей условности применять
и к человеческому организму,
рассматривая болезнь как утрату
работоспособности, лечение – как
ремонт, а профилактику – как
мероприятия, способствующие
повышению надежности.

34.

БЛАГОДАРЮ ЗА
ВНИМАНИЕ !!!