人和能量的关系.pptx

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1、会计学1人和能量的关系人和能量的关系2023/4/2722.1、生物体的电特性、生物体的电特性2.1.1 2.1.1 细胞电特性细胞电特性细胞电特性细胞电特性 细胞膜同时具有电阻和电容的特性，在直流和极低频的情细胞膜同时具有电阻和电容的特性，在直流和极低频的情细胞膜同时具有电阻和电容的特性，在直流和极低频的情细胞膜同时具有电阻和电容的特性，在直流和极低频的情况下，基本上是绝缘的，整个细胞可以看作是一种绝缘况下，基本上是绝缘的，整个细胞可以看作是一种绝缘况下，基本上是绝缘的，整个细胞可以看作是一种绝缘况下，基本上是绝缘的，整个细胞可以看作是一种绝缘层包围的导电区。层包围的导电区。层包围的导电区。

2、层包围的导电区。细胞静息电位细胞静息电位细胞静息电位细胞静息电位跨膜电位的行程。跨膜电位的行程。跨膜电位的行程。跨膜电位的行程。细胞动作电位细胞动作电位细胞动作电位细胞动作电位 第1页/共159页2023/4/273细胞膜及其电位示意图细胞膜及其电位示意图 第2页/共159页2023/4/274生物电的利用生物电的利用n n最早被人注意到的生物电现象是电鳗鱼放电。最早被人注意到的生物电现象是电鳗鱼放电。n n在公元前三百多年，亚里士多德（在公元前三百多年，亚里士多德（AristotleAristotle）提出了电鳗鱼的）提出了电鳗鱼的“震击震击”作用，作用，在公元一世纪，古罗马医生就曾用电鳐的

3、放电来治疗痛风。在公元一世纪，古罗马医生就曾用电鳐的放电来治疗痛风。n n16781678年，荷兰生物学家斯威莫尔登（年，荷兰生物学家斯威莫尔登（Svay MaldenSvay Malden）用蛙的肌肉做肌肉的收缩）用蛙的肌肉做肌肉的收缩实验，但未引起关注。实验，但未引起关注。n n从从17801780年开始，意大利学者伽尔伐尼（年开始，意大利学者伽尔伐尼（GalvaniGalvani）用蛙和蛙的肌肉标本研究神）用蛙和蛙的肌肉标本研究神经与肌肉的生物电现象，并于经与肌肉的生物电现象，并于17911791年发表著作，于年发表著作，于19741974年做出了决定性实验，年做出了决定性实验，发现了神

4、经和肌肉的损伤电位，确定了神经和肌肉的放电作用。随后，与伽发现了神经和肌肉的损伤电位，确定了神经和肌肉的放电作用。随后，与伽尔伐尼同时代的物理学家伏特（尔伐尼同时代的物理学家伏特（VoltVolt）发明了电位计，客观记录了新鲜蛙肌的）发明了电位计，客观记录了新鲜蛙肌的损伤电位达损伤电位达50805080毫伏。毫伏。第3页/共159页2023/4/275静息电位静息电位n n静息电位（resting potential,RP）n n是指细胞未受刺激时存在于细胞膜内、外两侧的电位差。细胞膜处于静息电位时，膜内侧聚集负电荷，带负电；膜外侧聚集正电荷，带正电，细胞膜两侧保持稳定的电位差 第4页/共15

5、9页2023/4/276动作电位动作电位n n细胞膜受到刺激时，表现出细胞兴奋的过程即为动作电位的过程。动作电位细胞膜受到刺激时，表现出细胞兴奋的过程即为动作电位的过程。动作电位是膜受刺激后，在原有的静息电位基础上发生的膜两侧电位的快速而可逆的是膜受刺激后，在原有的静息电位基础上发生的膜两侧电位的快速而可逆的翻转和复原。翻转和复原。n n动作电位产生的基础动作电位产生的基础Na-KNa-K泵，需要消耗三磷酸腺苷（泵，需要消耗三磷酸腺苷（ATPATP）第5页/共159页2023/4/277动作电位传导动作电位传导n n在细胞膜上任何一点产生的动作电位会不衰减地传播到整个细胞膜上，这称之为动作电位

6、的传导。第6页/共159页2023/4/278细胞膜的电阻和电容特性细胞膜的电阻和电容特性 n n细胞膜同时具有电阻和电容特性。细胞膜同时具有电阻和电容特性。n n位于细胞膜内的细胞液和膜外的细胞外液均为含有多种带电离子的导电性良好的溶液，而细位于细胞膜内的细胞液和膜外的细胞外液均为含有多种带电离子的导电性良好的溶液，而细胞膜两侧存在稳定的电位差（静息电位），且对某些带电离子不通透，此种情况下细胞膜近胞膜两侧存在稳定的电位差（静息电位），且对某些带电离子不通透，此种情况下细胞膜近似于已充电的电容（因两侧已聚集电荷）。似于已充电的电容（因两侧已聚集电荷）。n n对于其它可通透的带电离子，如对于其

7、它可通透的带电离子，如Na+Na+、K+K+离子，相当于有电流通过，此时细胞膜相当于电阻。离子，相当于有电流通过，此时细胞膜相当于电阻。n n由此膜电阻和膜电容同时存在，成并联关系由此膜电阻和膜电容同时存在，成并联关系 第7页/共159页2023/4/2792.1.2 皮肤阻抗皮肤阻抗皮肤可分为表皮、真皮、皮下三层。皮肤电阻基本上集中在表皮层，特别是角质层，皮脂（皮脂腺分泌）次之；真皮与皮下层的电阻较小。人体皮肤有角质层时，单位长度电阻率高达几十万欧姆厘米（cm）；但无角质层时，降至8001000cm第8页/共159页2023/4/2710皮肤阻抗皮肤阻抗n n干燥的皮肤为100300/cm2

8、，而潮湿的皮肤电阻只有干燥皮肤的1%。汗腺的分泌可以大大降低角质层电阻。n n为了减小皮肤电阻对测量的影响，在进行人体电信号测量时，经常要首先将皮肤表层的角质层和皮脂去除，其常用方法为用酒精或细砂纸擦洗皮肤表面或在皮肤表面涂抹导电膏。第9页/共159页2023/4/2711皮肤电阻抗皮肤电阻抗n n对于涂敷导电膏的情况，因角质层中存在的主要是死亡的角质细胞，当表面电极通过导电膏对于涂敷导电膏的情况，因角质层中存在的主要是死亡的角质细胞，当表面电极通过导电膏和皮肤接触时，角质层此时充当离子半透膜。因导电膏中有些体积较大的离子无法通过角质和皮肤接触时，角质层此时充当离子半透膜。因导电膏中有些体积较

9、大的离子无法通过角质层，在角质层两边即会产生由离子浓度不同引起的电位差，称之为浓差电动势。层，在角质层两边即会产生由离子浓度不同引起的电位差，称之为浓差电动势。n n同时，在电极和皮肤之间存在由电偶极层产生的电容，同时，在电极和皮肤之间存在由电偶极层产生的电容，n nE E为浓差电动势，为浓差电动势，C C为导电膏与皮肤形成的电容（类似膜电容），为导电膏与皮肤形成的电容（类似膜电容），RCRC为其漏电电阻（类似膜为其漏电电阻（类似膜电阻），电阻），R R为皮肤其他组织的电阻。为皮肤其他组织的电阻。第10页/共159页2023/4/27122.1.2 人体阻抗人体阻抗n n人体阻抗是包括人体皮肤

10、、血液、肌肉、细胞组织及其结合部在内的含有电人体阻抗是包括人体皮肤、血液、肌肉、细胞组织及其结合部在内的含有电阻和电容的全阻抗。人体阻抗是确定和限制人体电流的参数之一阻和电容的全阻抗。人体阻抗是确定和限制人体电流的参数之一Rs1和Rs2是皮肤电阻，Cs1和Cs2是皮肤电容，Ri及与其并联的虚线支路是体内阻抗皮肤表面00502mm厚的角质层的电阻值很高。在干燥和干净的状态下，其电阻率可达11051106m。但因其不是一张完整的薄膜，又很容易受到破坏，故计算人体阻抗时一般不予考虑。人体电容很小，工频条件下可忽略不计。皮肤阻抗在人体阻抗中占有较大的比例。体内阻抗是除去表皮之后的人体阻抗。人体阻抗是皮

11、肤阻抗与体内阻抗之和。第11页/共159页2023/4/27132.1.3 2.1.3 2.1.3 2.1.3 电流的生理效应电流的生理效应电流的生理效应电流的生理效应电流流过生理组织的三种效应：电流流过生理组织的三种效应：电流流过生理组织的三种效应：电流流过生理组织的三种效应：1组织的电阻性而产生焦耳热组织的电阻性而产生焦耳热2兴奋组织兴奋组织(神经和肌肉神经和肌肉)的电兴的电兴奋奋3电化学烧伤，直流电和高压电化学烧伤，直流电和高压造成组织损伤造成组织损伤这些作用不是单独发生，而是几这些作用不是单独发生，而是几种重迭发生的。种重迭发生的。第12页/共159页2023/4/2714一、低频电流

12、的作用当电流通过人体内部时，对人体伤害的严重程度当电流通过人体内部时，对人体伤害的严重程度与通过人体电流的大小、通过人体的持续时间、与通过人体电流的大小、通过人体的持续时间、电流通过人体的途径、人体电阻、电流种类及人电流通过人体的途径、人体电阻、电流种类及人体状况等多种因素有关，而各因素之间又有着十体状况等多种因素有关，而各因素之间又有着十分密切的联系。分密切的联系。当电流增加时，对于人类所产生的心理和生理当电流增加时，对于人类所产生的心理和生理效应的顺序。如表所示。效应的顺序。如表所示。第13页/共159页2023/4/2715直流（直流（mA）交流（交流（mA有效值）有效值）男男女女50H

13、z100Hz男男女女男男女女最小感知电流最小感知电流（略有麻感）（略有麻感）5.25.31.00.7128无痛苦感电流无痛苦感电流（肌肉自由）（肌肉自由）961.81.21711有痛苦感电流有痛苦感电流（肌肉自由）（肌肉自由）6241965537有痛苦感，有痛苦感，不能脱离电源不能脱离电源76511610.57550强烈电击，肌肉强直，强烈电击，肌肉强直，呼吸困难呼吸困难906023159463可能引起可能引起室颤室颤电击电击0.03s130013001000100011001100电击电击3s500500100100500500一定引起一定引起室颤室颤上一项电流值的上一项电流值的2.75倍倍

14、电电流流性性别别效效应应第14页/共159页2023/4/2716若干名词若干名词1 1感觉阈感觉阈感觉阈感觉阈-一个人所能感觉到的最小电流；一个人所能感觉到的最小电流；一个人所能感觉到的最小电流；一个人所能感觉到的最小电流；2 2脱开电流脱开电流脱开电流脱开电流-被实验者能随意缩回的最大电流；被实验者能随意缩回的最大电流；被实验者能随意缩回的最大电流；被实验者能随意缩回的最大电流；3 3呼吸麻痹呼吸麻痹呼吸麻痹呼吸麻痹-更大的电流会引起呼吸肌的不随意收缩，更大的电流会引起呼吸肌的不随意收缩，更大的电流会引起呼吸肌的不随意收缩，更大的电流会引起呼吸肌的不随意收缩，如果不断开电流，会严重到足以引

15、起窒息。在如果不断开电流，会严重到足以引起窒息。在如果不断开电流，会严重到足以引起窒息。在如果不断开电流，会严重到足以引起窒息。在1822mA1822mA时呼吸停止；时呼吸停止；时呼吸停止；时呼吸停止；4 4疼痛和疲劳疼痛和疲劳疼痛和疲劳疼痛和疲劳-剧烈的肌肉不随意收缩和剧烈的神经剧烈的肌肉不随意收缩和剧烈的神经剧烈的肌肉不随意收缩和剧烈的神经剧烈的肌肉不随意收缩和剧烈的神经兴奋会是疼痛的，并且时间长了，会引起疲劳；兴奋会是疼痛的，并且时间长了，会引起疲劳；兴奋会是疼痛的，并且时间长了，会引起疲劳；兴奋会是疼痛的，并且时间长了，会引起疲劳；5.心室纤颤心室纤颤心脏肌肉组织失去同步；阈值心脏肌肉

16、组织失去同步；阈值75400mA。6.持续心肌收缩持续心肌收缩-当电流足够大当电流足够大16A时，整个心脏肌时，整个心脏肌肉收缩，甚至停止搏动，但是当去掉电流时，就能接肉收缩，甚至停止搏动，但是当去掉电流时，就能接着产生正常节律；着产生正常节律；7.烧伤烧伤-皮肤电阻大，一般在皮肤的进入点上，由于电皮肤电阻大，一般在皮肤的进入点上，由于电阻性发热而产生烧伤；阻性发热而产生烧伤；1.伤害程度与电流大小第15页/共159页2023/4/2717频率对脱开电流也有很大的影响频率对脱开电流也有很大的影响频率对脱开电流也有很大的影响频率对脱开电流也有很大的影响 强度持久适应强度持久适应易兴奋组织的不应性

17、易兴奋组织的不应性图图2-7 脱开电流随频率的变化曲线脱开电流随频率的变化曲线 第16页/共159页2023/4/2718低频电流通过人体时的生理效应低频电流通过人体时的生理效应假设的条件是假设的条件是:通电时间为通电时间为1s，电流从人体的一条手臂，电流从人体的一条手臂流到另一条手臂，或从一条手臂流到异侧一条腿。流到另一条手臂，或从一条手臂流到异侧一条腿。第17页/共159页2023/4/27192.伤害程度与通电时间（1）通电时间越长，能量的积累增加，引起心室）通电时间越长，能量的积累增加，引起心室颤动的电流减小。当通电时间在颤动的电流减小。当通电时间在0.015s范围内时，范围内时，心室

18、颤动电流和通电时间的关系可用如式（心室颤动电流和通电时间的关系可用如式（2-4）（2）通电时间越长，因为）通电时间越长，因为在在心脏搏动的特定时刻心脏搏动的特定时刻才可能引起心室颤动，则与该时刻重合的可能性才可能引起心室颤动，则与该时刻重合的可能性越大，心室颤动的可能性越大，亦即电击的危险越大，心室颤动的可能性越大，亦即电击的危险性也越大。性也越大。（3）通电时间越长，人体电阻降低，）通电时间越长，人体电阻降低，亦即电击的亦即电击的危险性也越大。危险性也越大。第18页/共159页2023/4/27203.伤害程度与电流途径电流作用于人体，没有绝对安全的途径。电流作用于人体，没有绝对安全的途径。

19、（1）电流通过心脏会引起心室颤动，促使心脏停止跳动，）电流通过心脏会引起心室颤动，促使心脏停止跳动，中断血液循环，导致死亡。中断血液循环，导致死亡。（2）电流通过中枢神经或有关部位，会引起中枢神经严重）电流通过中枢神经或有关部位，会引起中枢神经严重失调而导致死亡。失调而导致死亡。（3）电流通过脊髓，可导致半截肢体瘫痪。）电流通过脊髓，可导致半截肢体瘫痪。（4）从左手到胸部，电流途径短，是最危险的电流途径；从左手到胸部，电流途径短，是最危险的电流途径；从手到手，电流也途经心脏，因此也是很危险的电流途径；从手到手，电流也途经心脏，因此也是很危险的电流途径；从脚到脚的电流是危险性较小的电流途径，但可

20、能因痉挛从脚到脚的电流是危险性较小的电流途径，但可能因痉挛而摔倒，导致电流通过全身或摔伤、坠落等二次事故。而摔倒，导致电流通过全身或摔伤、坠落等二次事故。第19页/共159页2023/4/27214.伤害程度与人体状况人体条件的不同，不同的人对电流的敏感程度，以人体条件的不同，不同的人对电流的敏感程度，以及在遭受同样电流的电击时，其危险程度都不完全及在遭受同样电流的电击时，其危险程度都不完全相同。相同。（1）电流作用于人体时，女性的危险性较男性大，女性）电流作用于人体时，女性的危险性较男性大，女性的感知电流和摆脱电流约比男性低的感知电流和摆脱电流约比男性低1/3。（2）儿童的危险性较成人大。）

21、儿童的危险性较成人大。（3）体弱多病者的危险性较健壮者大。）体弱多病者的危险性较健壮者大。（4）体重小的危险性一般较体重大的大。）体重小的危险性一般较体重大的大。体重的大小对体重的大小对室颤电流阈值影响很大，室颤阈值是随体重增加而增大。室颤电流阈值影响很大，室颤阈值是随体重增加而增大。第20页/共159页2023/4/2722第21页/共159页2023/4/2723宏电击（宏电击（宏电击（宏电击（macroshockmacroshock）-在体表上外加的巨大电流，在体表上外加的巨大电流，在体表上外加的巨大电流，在体表上外加的巨大电流，且加在身体表面的两个点上时，只是总电流的一小且加在身体表面

22、的两个点上时，只是总电流的一小且加在身体表面的两个点上时，只是总电流的一小且加在身体表面的两个点上时，只是总电流的一小部分流过心脏。部分流过心脏。部分流过心脏。部分流过心脏。微电击（微电击（微电击（微电击（microshockmicroshock）-在身体的任何位置上，进入在身体的任何位置上，进入在身体的任何位置上，进入在身体的任何位置上，进入体内在心脏内部所加的电流；体内在心脏内部所加的电流；体内在心脏内部所加的电流；体内在心脏内部所加的电流；在有心导管情况下，所测得的人类心脏纤颤的数据在有心导管情况下，所测得的人类心脏纤颤的数据在有心导管情况下，所测得的人类心脏纤颤的数据在有心导管情况下，

23、所测得的人类心脏纤颤的数据说明了说明了说明了说明了808060A60A的电流就能引起纤颤；的电流就能引起纤颤；的电流就能引起纤颤；的电流就能引起纤颤；微电击的允许安全极限一般是微电击的允许安全极限一般是微电击的允许安全极限一般是微电击的允许安全极限一般是10A10A；5.伤害程度与侵入点第22页/共159页2023/4/2724第23页/共159页2023/4/2725电流分为低频和高频，低频电流是产生电击的原因。电流分为低频和高频，低频电流是产生电击的原因。电流分为低频和高频，低频电流是产生电击的原因。电流分为低频和高频，低频电流是产生电击的原因。高频的作用高频的作用高频的作用高频的作用频率

24、增高时，刺激作用逐渐减小；频率增高时，刺激作用逐渐减小；频率增高时，刺激作用逐渐减小；频率增高时，刺激作用逐渐减小；频率超过频率超过频率超过频率超过1KHz1KHz时，刺激作用随之反比减小。时，刺激作用随之反比减小。时，刺激作用随之反比减小。时，刺激作用随之反比减小。电流密度低时，刺激作用减少，热作用更明显。电流密度低时，刺激作用减少，热作用更明显。电流密度低时，刺激作用减少，热作用更明显。电流密度低时，刺激作用减少，热作用更明显。治疗效果治疗效果治疗效果治疗效果体温上升体温上升体温上升体温上升0.20.2o oC C左右是一个不发生危险的临界值。它相当左右是一个不发生危险的临界值。它相当左右

25、是一个不发生危险的临界值。它相当左右是一个不发生危险的临界值。它相当于在体表消耗的能量约为于在体表消耗的能量约为于在体表消耗的能量约为于在体表消耗的能量约为100mW/cm100mW/cm2 2。工作实例工作实例工作实例工作实例-高频电刀高频电刀高频电刀高频电刀本质：借助于电弧放电在生物体表面上出现极强的电流本质：借助于电弧放电在生物体表面上出现极强的电流本质：借助于电弧放电在生物体表面上出现极强的电流本质：借助于电弧放电在生物体表面上出现极强的电流密度，使生物体组织被爆发性地蒸发，即具有切开作用；密度，使生物体组织被爆发性地蒸发，即具有切开作用；密度，使生物体组织被爆发性地蒸发，即具有切开作

26、用；密度，使生物体组织被爆发性地蒸发，即具有切开作用；激光手术刀、超声手术刀也基于同样的原理。激光手术刀、超声手术刀也基于同样的原理。激光手术刀、超声手术刀也基于同样的原理。激光手术刀、超声手术刀也基于同样的原理。二、高频电流的作用第24页/共159页2023/4/27261.2 电刀电刀n n19011901年，芬兰人年，芬兰人MacarniMacarni第一次收到越洋的无线电信号。也就在这第一次收到越洋的无线电信号。也就在这时，电外科器械开始了第一步。时，电外科器械开始了第一步。n n在二十世纪最初的十年，火花放电电流己用来治疗损伤。在二十世纪最初的十年，火花放电电流己用来治疗损伤。n n

27、二十世纪二十世纪2020年代世界上第一台真正意义上的电外科产品被应用到年代世界上第一台真正意义上的电外科产品被应用到临床，从而开创了电刀应用的新纪元。临床，从而开创了电刀应用的新纪元。n n到到19521952年左右，逐步形成了今天所为大家熟悉的电外科技术，即高年左右，逐步形成了今天所为大家熟悉的电外科技术，即高频正弦波电流流经人体产生的切割、凝固和烧灼作用。频正弦波电流流经人体产生的切割、凝固和烧灼作用。第25页/共159页2023/4/2727电刀n n电外科器械电外科器械(Electro-surgical Unit,ESU)，俗称电刀，是一种利用高频电流的作用的俗称电刀，是一种利用高频电

28、流的作用的医疗仪器。又常被称为医疗仪器。又常被称为“高频电刀高频电刀”。n n高频电流经人体会产生热量，但不会引起高频电流经人体会产生热量，但不会引起电击和肌肉剌激。电击和肌肉剌激。n n高频正弦波电流流经人体所产生的作用：高频正弦波电流流经人体所产生的作用：切割、干燥和烧灼。切割、干燥和烧灼。n n相对于传统的手术刀，电刀电切的优势在于：切割进行的同时具有连续的凝相对于传统的手术刀，电刀电切的优势在于：切割进行的同时具有连续的凝固（止血）作用；不需医生施加过多的机械力。固（止血）作用；不需医生施加过多的机械力。高频电刀的工作基准频率在300kHz以上第26页/共159页2023/4/2728

29、电流频率与人体的关系电流频率与人体的关系n n电外科器械利用电流通过人体所产生的电外科器械利用电流通过人体所产生的电外科器械利用电流通过人体所产生的电外科器械利用电流通过人体所产生的热效应热效应热效应热效应，从而实现以电凝和电切为基础的手术应用。从而实现以电凝和电切为基础的手术应用。从而实现以电凝和电切为基础的手术应用。从而实现以电凝和电切为基础的手术应用。n n直流电直流电直流电直流电通过人体在产生热效应的同时，会导致组织内通过人体在产生热效应的同时，会导致组织内通过人体在产生热效应的同时，会导致组织内通过人体在产生热效应的同时，会导致组织内离子发生异常移动，造成组织功能紊乱。离子发生异常移

30、动，造成组织功能紊乱。离子发生异常移动，造成组织功能紊乱。离子发生异常移动，造成组织功能紊乱。n n低频交流电低频交流电低频交流电低频交流电（频率小于（频率小于（频率小于（频率小于20kHz20kHz）通过人体组织在产生）通过人体组织在产生）通过人体组织在产生）通过人体组织在产生热效应的同时，会对神经和肌肉造成刺激，造成肌肉热效应的同时，会对神经和肌肉造成刺激，造成肌肉热效应的同时，会对神经和肌肉造成刺激，造成肌肉热效应的同时，会对神经和肌肉造成刺激，造成肌肉的抽搐，当电流频率在的抽搐，当电流频率在的抽搐，当电流频率在的抽搐，当电流频率在10-100Hz10-100Hz范围内时，此刺激现范围内

31、时，此刺激现范围内时，此刺激现范围内时，此刺激现象最甚。象最甚。象最甚。象最甚。n n高频电流高频电流高频电流高频电流经人体会产生热量，但不会引起电击和肌肉经人体会产生热量，但不会引起电击和肌肉经人体会产生热量，但不会引起电击和肌肉经人体会产生热量，但不会引起电击和肌肉剌激。高频电刀的工作基准频率在剌激。高频电刀的工作基准频率在剌激。高频电刀的工作基准频率在剌激。高频电刀的工作基准频率在300kHz300kHz以上，如此以上，如此以上，如此以上，如此高的频率可以确保电流通过人体只产生所需利用的热高的频率可以确保电流通过人体只产生所需利用的热高的频率可以确保电流通过人体只产生所需利用的热高的频率

32、可以确保电流通过人体只产生所需利用的热效应，从而保证手术的安全性。效应，从而保证手术的安全性。效应，从而保证手术的安全性。效应，从而保证手术的安全性。第27页/共159页2023/4/2729除了除了常规高频电刀常规高频电刀，还有，还有氩气氩气电刀电刀和和高频消融仪高频消融仪等，还有利等，还有利用高频电流在尿道内运作的用高频电流在尿道内运作的前前列腺治疗仪列腺治疗仪。另外，起类似功。另外，起类似功能的还有利用非高频电流能量能的还有利用非高频电流能量的的微波电刀、超声刀微波电刀、超声刀等。等。高频电刀的功率一般不超过高频电刀的功率一般不超过300W，根据，根据不同的手术需要可给出不同的功率和波不

33、同的手术需要可给出不同的功率和波形。形。第28页/共159页2023/4/2730应用科室应用科室 基本的手术无血切口，基本的手术无血切口，基本的手术无血切口，基本的手术无血切口，内脏组织块切除、切口止血，内脏组织块切除、切口止血，内脏组织块切除、切口止血，内脏组织块切除、切口止血，肿瘤消融、大血管电结扎等；肿瘤消融、大血管电结扎等；肿瘤消融、大血管电结扎等；肿瘤消融、大血管电结扎等；从普通外科、心胸外科，到妇科、泌尿外科、耳鼻喉科、骨科、从普通外科、心胸外科，到妇科、泌尿外科、耳鼻喉科、骨科、从普通外科、心胸外科，到妇科、泌尿外科、耳鼻喉科、骨科、从普通外科、心胸外科，到妇科、泌尿外科、耳鼻

34、喉科、骨科、神经外科等各科室；神经外科等各科室；神经外科等各科室；神经外科等各科室；从普通外科手术，到微创外科手术甚至内科治疗领域。从普通外科手术，到微创外科手术甚至内科治疗领域。从普通外科手术，到微创外科手术甚至内科治疗领域。从普通外科手术，到微创外科手术甚至内科治疗领域。医院的许多部门：手术室、急诊室、门诊医院的许多部门：手术室、急诊室、门诊室、内镜室都能见到高频电刀的身影。室、内镜室都能见到高频电刀的身影。第29页/共159页2023/4/2731治疗效应与机制治疗效应与机制 高频电流高频电流作用电极作用电极人体组织相应人体组织相应高电流密度高电流密度局域上足够热量局域上足够热量控制性的

35、破坏组织（达到预期的治控制性的破坏组织（达到预期的治疗效果）。疗效果）。高频电刀工作示意图第30页/共159页2023/4/2732电外科治疗效应-切割（Cutting）n n作用电极的边缘尤如手术刀时刀口，作用电极的边缘尤如手术刀时刀口，表面表面积非常小积非常小。n n极极极极高高高高的电流密度的电流密度的电流密度的电流密度电极边缘有限范围内的组织电极边缘有限范围内的组织电极边缘有限范围内的组织电极边缘有限范围内的组织的温度的温度的温度的温度迅速而强烈迅速而强烈迅速而强烈迅速而强烈上升上升上升上升该处组织中的细胞液该处组织中的细胞液该处组织中的细胞液该处组织中的细胞液很快蒸发很快蒸发很快蒸发

36、很快蒸发组织被利索切开。组织被利索切开。组织被利索切开。组织被利索切开。n n连续的无衰减正弦电流能产生非常好的切连续的无衰减正弦电流能产生非常好的切割作用，但几乎无任何止血功能。割作用，但几乎无任何止血功能。第31页/共159页2023/4/2733电切电切n n微观上细胞内的液体温度迅速超过微观上细胞内的液体温度迅速超过100100摄氏度，水分爆炸性地蒸发从而破坏细摄氏度，水分爆炸性地蒸发从而破坏细胞膜，积聚的大量细胞被破坏，宏观上组织被快速地切开。配合各种特殊设胞膜，积聚的大量细胞被破坏，宏观上组织被快速地切开。配合各种特殊设计的作用电极（刀头），电刀能用来切割各种类型的组织。计的作用电

37、极（刀头），电刀能用来切割各种类型的组织。第32页/共159页2023/4/2734电外科治疗效应-凝血（Coagulation）n n凝血是通过高温使凝血是通过高温使组织蛋白质组织蛋白质变性而封闭组织变性而封闭组织（无蒸发作用）（无蒸发作用），从而阻止液体渗出或出血。，从而阻止液体渗出或出血。n n当电流作用于组织而使当电流作用于组织而使当电流作用于组织而使当电流作用于组织而使组织温度组织温度组织温度组织温度较慢速较慢速较慢速较慢速（相对于电切）而有效地（相对于电切）而有效地（相对于电切）而有效地（相对于电切）而有效地升高至升高至升高至升高至100100摄氏度左右时，摄氏度左右时，摄氏度左右

38、时，摄氏度左右时，细胞内细胞内细胞内细胞内外的液体逐步蒸发，从而使组织外的液体逐步蒸发，从而使组织外的液体逐步蒸发，从而使组织外的液体逐步蒸发，从而使组织收缩并凝固收缩并凝固收缩并凝固收缩并凝固。n n在切割过程中被切断的小血管口，在切割过程中被切断的小血管口，在切割过程中被切断的小血管口，在切割过程中被切断的小血管口，在电流的热作用下血管壁凝固收在电流的热作用下血管壁凝固收在电流的热作用下血管壁凝固收在电流的热作用下血管壁凝固收缩封闭，从而达到缩封闭，从而达到缩封闭，从而达到缩封闭，从而达到止血止血止血止血的效果。的效果。的效果。的效果。第33页/共159页2023/4/2735n n电刀快

39、速有效的电凝作用，很大程度上取电刀快速有效的电凝作用，很大程度上取代了复杂的血管结扎，可以大大节省手术代了复杂的血管结扎，可以大大节省手术时间，简化手术操作。时间，简化手术操作。n n电刀有效的凝血可以减少价格相对较高的电刀有效的凝血可以减少价格相对较高的凝血胶的使用，有效地降低手术成本。利凝血胶的使用，有效地降低手术成本。利用电凝使细胞凝固、蛋白质变性和组织失用电凝使细胞凝固、蛋白质变性和组织失活的效果，可对增生的肿瘤组织实行电凝，活的效果，可对增生的肿瘤组织实行电凝，达到治疗破坏的目的。达到治疗破坏的目的。电凝的优点第34页/共159页2023/4/2736电外科治疗效应-凝血n n一般有

40、两种技术：一般有两种技术：一般有两种技术：一般有两种技术：干燥和电灼干燥和电灼干燥和电灼干燥和电灼。n n干燥干燥干燥干燥仅在电极与组织紧密接触时发生。仅在电极与组织紧密接触时发生。仅在电极与组织紧密接触时发生。仅在电极与组织紧密接触时发生。n n电流的波形对干燥效果并不重要，而电流的波形对干燥效果并不重要，而电流的波形对干燥效果并不重要，而电流的波形对干燥效果并不重要，而电极与组织的接触面积必须足够大电极与组织的接触面积必须足够大电极与组织的接触面积必须足够大电极与组织的接触面积必须足够大，电流或功电流或功电流或功电流或功率密度必须足够低率密度必须足够低率密度必须足够低率密度必须足够低，这样

41、才能避免表面组织层细胞液的蒸发。即处于低输出电压、，这样才能避免表面组织层细胞液的蒸发。即处于低输出电压、，这样才能避免表面组织层细胞液的蒸发。即处于低输出电压、，这样才能避免表面组织层细胞液的蒸发。即处于低输出电压、低输出阻抗的工作状态。低输出阻抗的工作状态。低输出阻抗的工作状态。低输出阻抗的工作状态。n n电灼电灼电灼电灼是指电极提供是指电极提供是指电极提供是指电极提供高高高高的开路电压的开路电压的开路电压的开路电压(常为几千伏常为几千伏常为几千伏常为几千伏)电极与被凝结组织电极与被凝结组织电极与被凝结组织电极与被凝结组织保持微保持微保持微保持微小间隙小间隙小间隙小间隙之间的之间的之间的之

42、间的空气电离空气电离空气电离空气电离并产生并产生并产生并产生火花火花火花火花火花很快熄灭火花很快熄灭火花很快熄灭火花很快熄灭释放的能量在下释放的能量在下释放的能量在下释放的能量在下一次放电产生以前扩散到组织中去一次放电产生以前扩散到组织中去一次放电产生以前扩散到组织中去一次放电产生以前扩散到组织中去表面凝结，但不出现切割。表面凝结，但不出现切割。表面凝结，但不出现切割。表面凝结，但不出现切割。n n烧灼的效果取决于电流波形，即要求输出电压具有高峰值系数烧灼的效果取决于电流波形，即要求输出电压具有高峰值系数烧灼的效果取决于电流波形，即要求输出电压具有高峰值系数烧灼的效果取决于电流波形，即要求输出

43、电压具有高峰值系数(Crest factor)(Crest factor)和短的和短的和短的和短的作用周期作用周期作用周期作用周期(Duty Cycle)(Duty Cycle)。第35页/共159页2023/4/2737电刀的组成：n n标配的高频电刀一般包括：标配的高频电刀一般包括：n n主机、手术电极、中性电极等主件和脚踏开关、各式刀头、镊子、电源主机、手术电极、中性电极等主件和脚踏开关、各式刀头、镊子、电源线、保护接地线等联用附件。线、保护接地线等联用附件。n n（1 1）主机：由大功率振荡器、微处理器（或逻辑控制电路）、调制器、传感器、主机：由大功率振荡器、微处理器（或逻辑控制电路）

44、、调制器、传感器、耦合电路和电源等组成。耦合电路和电源等组成。n n （2 2）手术电极：手术电极：active electrodeactive electrode（又称激励电极、刀笔、阳极等）一种用来产生在（又称激励电极、刀笔、阳极等）一种用来产生在电外科中所要求的某些物理效应如电外科中所要求的某些物理效应如:切割、凝结的电极。切割、凝结的电极。n n（3 3）中性电极：中性电极：neutral electrode neutral electrode 又称板电极、接地电极、分散电极、回路电又称板电极、接地电极、分散电极、回路电极、阴极等）与患者身体连接的面积比较大的电极，以提供低电流密度的高

45、频电流极、阴极等）与患者身体连接的面积比较大的电极，以提供低电流密度的高频电流回路，避免在人体中产生诸如灼伤之类有害的物理效应。回路，避免在人体中产生诸如灼伤之类有害的物理效应。n n第36页/共159页2023/4/27382.2 电磁场对人体作用电磁场对人体作用n n生物电磁学是研究非电离辐射的电磁波（场）与生物系统不同层次相互作用规律及其应用的边缘学科n n主要涉及电磁波与微波技术和生物学n n意义在于开发电磁能在医学、生物学方面的应用以及对电磁环境进行评价和防护第37页/共159页2023/4/2739生命磁场现象生命磁场现象n n鸽子回家鸽子回家n n生在美国东南海岸的一种海龟游动进

46、行的观察显示在图生在美国东南海岸的一种海龟游动进行的观察显示在图4 4中，幼海中，幼海龟在大西洋中沿着顺时针路线出游，经过若干年后又能回到出生龟在大西洋中沿着顺时针路线出游，经过若干年后又能回到出生地产卵。这些海龟是依靠什么导航呢？地产卵。这些海龟是依靠什么导航呢？n n科学家证实了鸽子的上喙确实具有一种能够感应磁场的晶胞，正科学家证实了鸽子的上喙确实具有一种能够感应磁场的晶胞，正是这种器官为鸽子的飞行导航。有关这一研究的报告发表在是这种器官为鸽子的飞行导航。有关这一研究的报告发表在1111月月2525日的日的自然自然杂志上杂志上 第38页/共159页2023/4/2740生命磁场现象生命磁场

47、现象1.1.电磁现象对生命生态系统的组织、结构和功能、健康状态的影电磁现象对生命生态系统的组织、结构和功能、健康状态的影响具有极大的重要性。响具有极大的重要性。2.2.在机体内环境组织（细胞和组织间液），生物电磁系统是储存和持在机体内环境组织（细胞和组织间液），生物电磁系统是储存和持续的传送生物信息（正常体温时）的最终媒介。续的传送生物信息（正常体温时）的最终媒介。3 3水、生理盐水和酒可以很有效的储存电磁信息，水、生理盐水和酒可以很有效的储存电磁信息，它们的分子丛的它们的分子丛的结构特点决定了这个特点。此特点能被用于治疗中。结构特点决定了这个特点。此特点能被用于治疗中。4 4物质电磁信号，包

48、括病人本身的生物电磁信号，是可以用来治疗物质电磁信号，包括病人本身的生物电磁信号，是可以用来治疗疾病的。疾病的。第39页/共159页2023/4/2741生物电磁学研究内容：生物电磁学研究内容：n n电磁场（波）的生物效应，研究在电磁场（波）作用下生物系统产生了什么，n n电磁波生物医学效应机理。n n电磁计量学n n生物组织的电磁特性生物磁学的研究内容包括两部分生物磁学的研究内容包括两部分：生物机体自身或被诱发产生的磁场生物机体自身或被诱发产生的磁场诊断；诊断；磁场引起的生物效应磁场引起的生物效应治疗。治疗。第40页/共159页2023/4/2742人体中所含元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯

49、、钠、钾、钙、镁、人体中所含元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钠、钾、钙、镁、铁等和一些微量元素。其中多数有顺磁性（铁等和一些微量元素。其中多数有顺磁性（3d 3d 或或 4d 4d 族的过渡离子）。族的过渡离子）。蛋白质、酶和自由基均为顺磁性蛋白质、酶和自由基均为顺磁性占人体占人体70%70%的水具有弱抗磁性。的水具有弱抗磁性。极少数材料为铁磁性极少数材料为铁磁性2.2.1 生物磁场生物磁场第41页/共159页2023/4/2743二、人体磁场二、人体磁场生物组织、器官、细胞等存在很微弱的磁场。产生原因：生物组织、器官、细胞等存在很微弱的磁场。产生原因：变动磁场变动磁场：生物电荷运动产生。细

50、胞膜内外的离子运动的生物电流产生：生物电荷运动产生。细胞膜内外的离子运动的生物电流产生的磁场；如心磁场的磁场；如心磁场 1011 T，脑磁场，脑磁场 1012 T定常磁场定常磁场：自然界含有铁性成分及某些磁性物质：自然界含有铁性成分及某些磁性物质(如如Fe3O4 粉尘等）经粉尘等）经呼吸道吸入或经消化道食入人体内而形成的磁场；呼吸道吸入或经消化道食入人体内而形成的磁场；108 T感应磁场感应磁场：生物磁性材料（如肝、脾）在外磁场的作用下产生的磁场：生物磁性材料（如肝、脾）在外磁场的作用下产生的磁场;诱发磁场诱发磁场：在外界刺激下产生诱发电位，引起诱发磁场。如诱发脑磁场：在外界刺激下产生诱发电位