醫(yī)療儀器原理第二章生理信號(hào)檢測(cè)儀器3監(jiān)護(hù)儀精講課件

1、第二章 生理信號(hào)檢測(cè)儀器 心電圖機(jī) 腦電圖機(jī) 血壓計(jì) 監(jiān)護(hù)儀器 2監(jiān)護(hù)儀（patient monitor ） 監(jiān)護(hù)儀4 基本概念監(jiān)護(hù)儀 指能為醫(yī)學(xué)臨床診斷提供重要的病人信息，可實(shí)時(shí)檢測(cè)人體的心電信號(hào)等重要生理參數(shù)，并可實(shí)現(xiàn)各參數(shù)的監(jiān)督報(bào)警、信息存儲(chǔ)和傳輸，用于監(jiān)護(hù)病人的重要設(shè)備。監(jiān)護(hù)儀的臨床應(yīng)用手術(shù)中、手術(shù)后、外傷護(hù)理、冠心病、危重病人（CCU,ICU,搶救室）、新生兒、早產(chǎn)兒、高壓氧艙、分娩室等 5監(jiān)護(hù)的意義：一、是危重病人必須對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，立即報(bào)警，通知醫(yī)生及時(shí)進(jìn)行搶救；二、是某些病癥現(xiàn)象出現(xiàn)的時(shí)間短暫，需作較長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量（例如24小時(shí)）才能記錄到異?，F(xiàn)象。監(jiān)護(hù)儀監(jiān)護(hù)的生理參數(shù)-

2、心電(ECG) -體溫(Temp)-血壓(BP) -心輸出量(CO)-飽和血氧濃度(SpO2) -尿動(dòng)力 -呼吸(Resp) - 腦電(EEG) -呼氣末二氧化碳（etCO2）-麻醉氣體 . 7 監(jiān)護(hù)儀的組成說明：1）監(jiān)護(hù)儀是多參數(shù)檢測(cè)（至少兩種生理或生化參數(shù)），故有 多路信號(hào)采集和處理2）信息輸出系統(tǒng)中除了實(shí)現(xiàn)多參數(shù)顯示外，還可實(shí)現(xiàn)異常生 理現(xiàn)象的報(bào)警功能。ECG BP SPO2 T 人 體 傳感器與電極 多路模擬處理系統(tǒng) 微型計(jì)算機(jī) 鍵盤輸入 顯示 報(bào)警 記錄 組成：信號(hào)采集、信號(hào)處理和信號(hào)顯示與輸出等。8（一）信號(hào)采集部分 組成：各類傳感器和電極 電極：ECG，EEG，EMG，EGG等生

3、物電信號(hào) 傳感器：血壓、血氧飽和度、脈搏、體溫、呼吸、 心輸出量、血?dú)獾确巧镫娦盘?hào)針對(duì)各類傳感器需要配用相關(guān)的檢測(cè)電路，如電橋、振蕩電路等（二）信號(hào)處理部分 1.模擬信號(hào)處理：放大、濾波、校正、變換、匹配、抗干擾等 實(shí)現(xiàn)：硬件（電子電路） 2.數(shù)字信號(hào)處理：計(jì)算、濾波、變換、分析、識(shí)別、分類等 實(shí)現(xiàn)：計(jì)算機(jī)軟件9（三）信號(hào)顯示與輸出部分 1.信號(hào)的顯示：CRT或液晶屏顯示各類圖象、波形、文字、 數(shù)字和統(tǒng)計(jì)曲線 2.記錄：對(duì)被監(jiān)護(hù)參數(shù)及趨勢(shì)圖進(jìn)行記錄、拷貝 3.報(bào)警: 采用圖形或色光報(bào)警信息 多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的CRT顯示界面 10 監(jiān)護(hù)儀的分類按結(jié)構(gòu)分：-便攜式監(jiān)護(hù)儀-床邊監(jiān)護(hù)儀-遙測(cè)監(jiān)護(hù)儀-

4、HOLTER監(jiān)護(hù)儀（24小時(shí)動(dòng)態(tài)心電圖） 按功能分： -床邊監(jiān)護(hù)儀 -中央監(jiān)護(hù)儀 -離院監(jiān)護(hù)儀（遙測(cè)監(jiān)護(hù)儀）按病癥分： -冠心病監(jiān)護(hù)儀 -危重病人監(jiān)護(hù)儀 -手術(shù)監(jiān)護(hù)儀 -新生兒監(jiān)護(hù)儀 -高壓氧倉監(jiān)護(hù)儀 12便攜式多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀 特點(diǎn)：攜帶方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，可由電池供電， 常用于非監(jiān)護(hù)室及外出搶救病人。13床邊監(jiān)護(hù)儀插件式（模塊化設(shè)計(jì)）14無線遙測(cè)監(jiān)護(hù)儀 說明：1）適合于能走動(dòng)的病人，常采用無線遠(yuǎn)距離傳輸方式。2）患者的生理參數(shù)通過無線電電磁波進(jìn)行傳送，其主要組成部分包括測(cè)量電極/傳感器、前置放大器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、記錄機(jī)和其他終端設(shè)備。結(jié)構(gòu)框圖O O O 發(fā)射天線 接收天線 人體A VC

5、O FM 發(fā)射 FM接收 副載波解調(diào) 監(jiān)護(hù)儀 15Holter（動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)和分析系統(tǒng)，Ambulatory Monitor System）特點(diǎn)：可以對(duì)日常生活中的病人作連續(xù)24小時(shí)不間斷的監(jiān)護(hù)， 有利于對(duì)偶發(fā)的癥狀作記錄和診斷。分類：心電Holter、血壓監(jiān)護(hù)Holter、腦電監(jiān)護(hù)Holter、多道 Holter和基于阻抗法的心輸出量Holter等Holter系統(tǒng)的組成: 攜帶式記錄盒、快速回放分析部分16（二）分析部分（回放系統(tǒng)）組成：含存儲(chǔ)信號(hào)解讀部分和分析軟件，主體是高性能計(jì)算機(jī)。作用：對(duì)所記錄的信號(hào)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，也能顯示、打印所存 儲(chǔ)的具體信號(hào)波形作為醫(yī)生診斷的依據(jù)。（一）攜帶部分（記

6、錄器）包括生命信號(hào)獲取、調(diào)理、儲(chǔ)存和病人自覺癥狀的記錄等功能。能記錄24小時(shí)以上的信號(hào)（在介質(zhì)上，如磁帶、存儲(chǔ)器）。使用閃存的holter記錄盒17中央集中監(jiān)護(hù)儀（系統(tǒng)）組成原理 （1）由多參數(shù)監(jiān)護(hù)中央臺(tái)、多個(gè)床邊監(jiān)護(hù)儀、遙測(cè)系統(tǒng)組成。（2）中央臺(tái)采用高性能計(jì)算機(jī)，具有專用的中心監(jiān)護(hù)系統(tǒng)軟件；能根據(jù)需要顯示各床位ECG或顯示各床位多種生理參數(shù)波形和相應(yīng)的生理參數(shù)值；能采用字符顯示軟件菜單、操作說明，報(bào)警顯示等床邊監(jiān)護(hù)儀 多參數(shù)監(jiān)護(hù)中央臺(tái) 床邊監(jiān)護(hù)儀 床邊監(jiān)護(hù)儀 床邊監(jiān)護(hù)儀 床邊監(jiān)護(hù)儀 床邊監(jiān)護(hù)儀 床邊監(jiān)護(hù)儀 床邊監(jiān)護(hù)儀 485總線多參數(shù)中央集中監(jiān)護(hù)儀組成框圖 18中央監(jiān)護(hù)系統(tǒng) 19（1）心電圖

7、ECG ECG是監(jiān)護(hù)儀最基本的監(jiān)護(hù)內(nèi)容 導(dǎo)聯(lián)：往往采用導(dǎo)聯(lián)，也有采用、標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)或 全12導(dǎo)聯(lián)監(jiān)護(hù)。 顯示：在CRT屏幕上除給出心電波形外，應(yīng)同時(shí)給出心率HR， 心率上、下限及心率失常分類字符指示等信息 多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀中各類生理參數(shù)的檢測(cè)20 ECG檢測(cè)原理 前置 放大器 A/D轉(zhuǎn)換器 QRS波檢出 I/O 接口 微 機(jī) 系 統(tǒng) 顯示接口 CRT D/A 筆記錄 原理：心電信號(hào)經(jīng)電極拾取后，送前置放大器預(yù)處理后，送至 A/D變換器和QRS波檢出器，檢出QRS方波與經(jīng)A/D變換 后的心電信號(hào)一起送至I/O口并進(jìn)入中央處理器CPU，最 后顯示輸出。自動(dòng)閾值控制QRS波檢出器輸出TTL電平可直接與微

8、機(jī)外部中斷口相連接。該電路由QRS波濾波器、全波整流電路、比較器組成。微處理器系統(tǒng)有CPU、存儲(chǔ)器、DMA、CRTC等部分電路組成。CRTC產(chǎn)生字符掃描所必須的場(chǎng)頻、行頻脈沖，可通過CPU對(duì)其編程，對(duì)任一種字符幀面密度產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)，不需要外加DMA電路便可方便地做到隔行掃描。DMA控制器完成兩道心電圖或一道心電圖和一道趨勢(shì)圖數(shù)據(jù)的快速傳輸。 補(bǔ)充：監(jiān)護(hù)儀中，可采用硬件和軟件方法檢出QRS波21QRS波檢測(cè)技術(shù) 1. 硬件（模擬電路）：濾波電路（帶通濾波器）、處理電路、 判別電路（比較器） 2. 軟件：數(shù)字濾波器、算法心電分析 依據(jù)：QRS波的寬度、幅度、波峰方向和R-R間期等參數(shù) 22基于小波

9、變換的相位檢測(cè)法（2）有創(chuàng)血壓BP 實(shí)現(xiàn)： 利用心導(dǎo)管插入術(shù)和血壓傳感器，可直接高 精度測(cè)量與監(jiān)護(hù) 血壓：動(dòng)脈血壓AP、中心靜脈壓CVP、右心房壓RA、 右心室壓RV、肺動(dòng)脈壓PA、肺動(dòng)脈楔壓PAWP等 優(yōu)點(diǎn)：可測(cè)得不同動(dòng)脈的血壓波形圖，精度高24直接測(cè)壓裝置組成： 壓力傳感器 測(cè)壓導(dǎo)管 三通開關(guān)(stopcock)液壓裝置醫(yī)用三通閥動(dòng)脈穿刺針壓力傳感器測(cè)壓導(dǎo)管三通開關(guān)（stopcock)液壓裝置25直接測(cè)壓傳感器接放大器校正（接液壓裝置）接測(cè)壓導(dǎo)管26直接測(cè)壓的技術(shù)問題校正：零位校正，傳感器靈敏度校正靜水壓波形畸變導(dǎo)管頭端凝血27（3）無創(chuàng)血壓 測(cè)量方法：柯氏音法和測(cè)振法柯氏音法 檢測(cè)袖帶下

10、的柯氏音（脈搏聲）來測(cè)定 柯氏音血壓監(jiān)護(hù)系統(tǒng)組成：袖帶充氣系統(tǒng)、袖帶、柯氏音傳感器、音頻放大及自動(dòng)增益調(diào)整電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器及顯示部分等。 測(cè)振法（示波法） 檢測(cè)氣袖內(nèi)氣體的振蕩波。振蕩波源于血管壁的搏動(dòng)，測(cè)量振蕩波的相關(guān)點(diǎn)就可測(cè)定血壓值（PS，PD和PM）。 實(shí)現(xiàn)：借助微音器和壓力傳感器。 28柯氏音法測(cè)量原理29原理先用一連接水銀柱的袖帶將被測(cè)者的臂膀扎住，關(guān)閉閥門，然后對(duì)袖帶打氣，再適當(dāng)松開閥門進(jìn)行放氣。放氣期間，將聽診器聽筒放在袖帶與臂膀之間動(dòng)脈附近，聽脈搏音。開始時(shí)因?yàn)樾鋷毫Υ髮⒚}搏阻斷，幾乎沒有聲音或聲音很??；隨著袖帶壓力下降，脈搏音逐漸增大，在一個(gè)點(diǎn)上會(huì)感到聲音明顯增

11、大，到最大后在逐漸減小，最后聲音變調(diào)、消失。脈搏音明顯增大時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的水銀柱高度為收縮壓，而脈搏音從大到小開始變調(diào)時(shí)刻對(duì)應(yīng)為舒張壓。 示波法測(cè)壓原理袖帶壓搏動(dòng)波31原理示波法也叫振蕩法，是20世紀(jì) 90年代發(fā)展起來的一種比較先進(jìn)的電子測(cè)量方法 原理：利用已充氣的袖帶包繞在上臂周圍 (以上臂為例 ) ,肱動(dòng)脈血流的波動(dòng)壓力亦疊加到袖袋上 ,隨著袖袋壓力的逐漸減小,袖帶的振幅逐漸增大 ,袖帶壓力達(dá)到平均動(dòng)脈血壓時(shí) ,振幅最大。當(dāng)袖帶壓力低于平均動(dòng)脈血壓時(shí)振幅最低 ,以示波器采集的信號(hào)為基礎(chǔ) ,利用信號(hào)兩端的衰減率 ,再通過校正曲線的校正 ,從而計(jì)算出收縮壓、舒張壓、平均動(dòng)脈壓 ,此過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)

12、處理。目前臨床上應(yīng)用的動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)護(hù)儀 (多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀 )正是以此原理實(shí)時(shí)測(cè)量患者的相對(duì)連續(xù)的血壓值。 示波法測(cè)壓儀原理33（4）血氧飽和度 用于衡量人體血液攜帶氧的能力。34監(jiān)測(cè)血氧飽和度的意義氧在生命活動(dòng)中是不可缺少的，血液中的氧和還原血紅蛋白（Hb）結(jié)合后形成的氧合血紅蛋白而被輸送到全身組織。傳統(tǒng)的血氧飽和度測(cè)量方法是對(duì)人體采血，再利用血?dú)夥治鰞x進(jìn)行電化學(xué)分析，測(cè)出氧分壓，計(jì)算血氧飽和度 能夠監(jiān)測(cè)氧合功能，早期發(fā)現(xiàn)低氧血癥 測(cè)量方法： 透射法（或反射法）雙波長(zhǎng)（紅光R：660nm和紅外光IR：940nm）光電檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)紅光和紅外光通過動(dòng)脈血的光36通過測(cè)量脈搏波的波峰和波谷的吸光度變化

13、來計(jì)算出SPO2SPO2測(cè)量注意事項(xiàng)探頭線應(yīng)該置于手背 (指甲面朝向)或腳掌上脈血氧儀原理框圖LED驅(qū)動(dòng)前置單片機(jī)結(jié)果顯示模數(shù)轉(zhuǎn)換控制與定時(shí)邏輯鍵盤電源增益控制探頭放大38（5）呼吸頻率檢測(cè) 呼吸頻率測(cè)量方法： 1）通過熱敏電阻（傳感器）直接測(cè)量呼吸氣流的溫度 變化，經(jīng)過電橋電路將這一變化變換成電壓信號(hào)； 2）采用阻抗法來測(cè)量呼吸頻率，測(cè)量呼吸阻抗值的變 化可采用電橋法、調(diào)制法、恒壓源法和恒流源法等。在監(jiān)護(hù)儀中，呼吸阻抗電極可與心電電極合用，在檢測(cè)心電信號(hào)時(shí)可同時(shí)檢測(cè)呼吸阻抗變化和呼吸頻率。 39（5）呼氣末二氧化碳分壓/濃度檢測(cè)呼氣末二氧化碳（PETCO2）作為一種較新的無創(chuàng)傷監(jiān)測(cè)技術(shù)，已越

14、來越多地應(yīng)用于手術(shù)麻醉的監(jiān)護(hù)中，它具有高度的靈敏性，不僅可以監(jiān)測(cè)通氣也能反映循環(huán)功能和肺血流情況，目前已成為麻醉監(jiān)測(cè)不可缺少的常規(guī)監(jiān)測(cè)手段。檢測(cè)方法：紅外線法，質(zhì)譜儀法和比色法三種紅外線檢測(cè)法： 由于二氧化碳能吸收紅外線，在呼出氣體通路上，一側(cè)用紅外線照射，另一側(cè)用傳感器測(cè)量紅外線的的衰減程度，進(jìn)而測(cè)出二氧化碳。氣體采樣方法： 1）旁氣流法（side stream) 2）主氣流發(fā)（main stream)41（6）體溫體溫測(cè)量:常采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻作為溫度傳感器，采用 電橋作為檢測(cè)電路。（在一些特殊場(chǎng)合，為了避免交叉 傳染，亦可以采用紅外非接觸測(cè)溫技術(shù)。）體溫探頭（傳感器）:體表探頭和體

15、腔探頭測(cè)溫精度: 應(yīng)在0.1，應(yīng)有較快的測(cè)溫響應(yīng)。 高檔的監(jiān)護(hù)儀可提供兩道以上的測(cè)溫電路，以測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同部位的溫差T=T2T1。42 及時(shí)發(fā)現(xiàn)術(shù)中、術(shù)后體溫過高或過低，分析原因采取措施，制止嚴(yán)重后果，指導(dǎo)低溫麻醉和進(jìn)行體外循環(huán)治療，控制手術(shù)過程中降溫和升溫過程。目的：體溫監(jiān)測(cè)常用于： 新生兒、發(fā)熱、休克的危重病人及低溫麻醉的病人體溫探頭外觀圖紐扣形體表探頭圓柱形體表探頭（7）心輸出量（ Cardiac Output ） 定義：在單位時(shí)間內(nèi)輸出的血量（L/min） 主要測(cè)量方法：熱稀釋法。熱稀釋法原理： 將一定熱量的液體(常低溫）注入上腔靜脈或右心房，經(jīng)右心房、右心室與血液混合后，在肺動(dòng)脈處由導(dǎo)

16、管熱敏電阻感知血液溫度的變換，經(jīng)過放大，計(jì)算和記錄后可得到心輸出量。45熱稀釋系統(tǒng)的四腔心導(dǎo)管 46注射針（充氣）熱敏電阻注入口抽取血樣腔熱敏電阻引出腔遠(yuǎn)側(cè)肺動(dòng)脈測(cè)壓腔近側(cè)右心房注入冷卻鹽水腔熱稀釋系統(tǒng)的心導(dǎo)管 47（8）尿動(dòng)力的測(cè)量 尿動(dòng)力學(xué)：根據(jù)流體力學(xué)原理，采用電生理方法及傳感器 技術(shù)， 檢測(cè)尿路各部分壓力，流率及電生理活動(dòng)， 從而了解排尿功能及機(jī)制或障礙性疾病的病理生理病變尿動(dòng)力學(xué)儀：檢測(cè)尿路的功能狀態(tài)，如壓力，流率和肌電圖。尿動(dòng)力學(xué)儀推注泵48 稱重式尿流率傳感器： 容器置于電子秤上，尿液排入容器中，傳感器隨著尿液的重量變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。尿流率傳感器：稱重式、轉(zhuǎn)盤式、電容式、電磁式尿

17、流率儀：泌尿外科的必備設(shè)備，是尿動(dòng)力儀的一種49 轉(zhuǎn)盤式尿流率傳感器： 由一旋轉(zhuǎn)圓盤和一伺服電機(jī)構(gòu)成。尿液落在勻速旋轉(zhuǎn)的圓盤上，尿液的惰性作用，減慢了容器的轉(zhuǎn)速，在電機(jī)的作用下，仍能保持轉(zhuǎn)速，但電機(jī)的電能消耗增加，消耗的電能即可代表尿流率。50 常見尿流率波形 51（9）ICU、CCU、TCU、PICU/NICU、SICU、RCU ICU：intensive care unit, 重癥監(jiān)護(hù)病房CCU：cardiac care unit, 冠心病監(jiān)護(hù)病房PICU/NICU：兒童和新生兒監(jiān)護(hù)病房RCU：resipirotary care unit, 呼吸監(jiān)護(hù)病房SICU：手術(shù)監(jiān)護(hù)病房RCU：腎病監(jiān)護(hù)病房52監(jiān)護(hù)儀的主要技術(shù)指標(biāo) 測(cè)量范圍 對(duì)各生理參數(shù)測(cè)量均在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行定標(biāo) -體溫測(cè)量范圍：1945 -脈率范圍：35次/min250次/min -SPO2范圍：0100， -無創(chuàng)血壓范圍：PS：60mmHg250mmHg PD和PM：45mmHg235mmHg 靈敏度 線性度 通常用輸出量與輸入量的實(shí)際關(guān)系曲線偏離直線的最大偏移值與輸出滿量程之