現(xiàn)代醫(yī)學電子儀器原理與設計課件第二版第六章

復習總結第五章血壓測量概述常見的血壓參數(shù)；血壓測量的參考點。血壓直接測量法：導管術傳感器置于體外的測量傳感器置于體內的測量血壓測量誤差血壓傳感器標定方法血壓間接測量柯氏音法超聲法測振法復習總結第五章血壓測量1第六章醫(yī)用監(jiān)護儀器第一節(jié)醫(yī)用監(jiān)護儀器概述醫(yī)用監(jiān)護儀器能夠對人體的生理參數(shù)進行長時間連續(xù)監(jiān)測，并且能夠對檢測結果進行存儲、顯示、分析和控制，出現(xiàn)異常情況時能夠發(fā)出警報提醒醫(yī)護人員及時進行處理。醫(yī)用監(jiān)護儀的臨床應用根據(jù)臨床護理對象和監(jiān)護目的不同，臨床監(jiān)護儀用于以下護理監(jiān)護：手術中和手術后的監(jiān)護；分娩監(jiān)護和胎兒監(jiān)護；危重病人的監(jiān)護；恢復期病人的監(jiān)護；治療病人（腎透析、高壓氧艙、放射線治療、精神病等）的監(jiān)護；為確診所進行的長期監(jiān)護。第六章醫(yī)用監(jiān)護儀器第一節(jié)醫(yī)用監(jiān)護儀器概述2在臨床上根據(jù)需要在科室和病房中使用各種專用的監(jiān)護儀，也稱為監(jiān)護系統(tǒng)，主要有：危重病人監(jiān)護儀、冠心病監(jiān)護儀、分娩監(jiān)護儀、新生兒和早產兒監(jiān)護儀、顱內壓監(jiān)護儀、麻醉監(jiān)護儀、睡眠監(jiān)護儀等。監(jiān)護儀監(jiān)測的生理和生化參數(shù)：如心電圖監(jiān)測、呼吸監(jiān)測、無創(chuàng)血壓監(jiān)測、有創(chuàng)血壓監(jiān)測、氣道二氧化碳監(jiān)測、氣道氧氣監(jiān)測、血液體積輔助監(jiān)測、血氧飽和度/血液體積監(jiān)測、溫度監(jiān)測、pH值監(jiān)測、血氣監(jiān)測等醫(yī)用監(jiān)護儀除有監(jiān)護功能外，還有疾病診斷和治療的功能，同時還有搶救功能，如動態(tài)心電圖（HOLTER）和血壓監(jiān)測信、心臟除顫監(jiān)護儀等。在臨床上根據(jù)需要在科室和病房中使用各種專用的監(jiān)護儀，也稱為監(jiān)3醫(yī)用監(jiān)護儀的分類按檢測參數(shù)分類：⑴單參數(shù)監(jiān)護儀；⑵多參數(shù)監(jiān)護儀。按使用范圍分類：⑴床邊監(jiān)護儀；⑵中央監(jiān)護儀；⑶離院監(jiān)護儀。按功能分類：⑴通用監(jiān)護儀；⑵專用監(jiān)護儀。按儀器接收方式分類：⑴有線監(jiān)護儀；⑵無線遙測監(jiān)護儀。按監(jiān)護儀作用分類：純監(jiān)護儀和搶救、治療用監(jiān)護儀。按儀器構造功能分類：一體式監(jiān)護儀；插件式監(jiān)護儀。醫(yī)用監(jiān)護儀的分類4醫(yī)用監(jiān)護儀的結構圖6—1醫(yī)用監(jiān)護儀器結構框圖醫(yī)用監(jiān)護儀的結構圖6—1醫(yī)用監(jiān)護儀器結構框圖5如圖6-1所示。現(xiàn)代醫(yī)用監(jiān)護儀器主要由五個部分組成：傳感器與電極、多路模擬處理系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、信號的記錄、報警和顯示部分以及治療部分，有的監(jiān)護儀還有遙測部分及攝像機。各部分的功能簡要描述如下：傳感器與電極：各種傳感器和電極用以獲取各種生理參數(shù)。監(jiān)護系統(tǒng)中的傳感器要求能長期穩(wěn)定地檢出被測參數(shù)，且不能給病人帶來痛苦和不適等。多路模擬處理系統(tǒng)：它主要是將傳感器獲得的信號加以放大，同時減少噪聲和干擾提高信噪比，實現(xiàn)采樣、調制、解調、阻抗匹配等。如圖6-1所示?，F(xiàn)代醫(yī)用監(jiān)護儀器主要由五個部分組成：傳感器與6計算機系統(tǒng)：計算機系統(tǒng)是醫(yī)用監(jiān)護儀器的控制核心，主要負責信號的存儲、運算、分析及診斷。監(jiān)護儀具備的功能主要由計算機系統(tǒng)實現(xiàn)，具體包括：⑴閾值比較；⑵計算；⑶分析；⑷建模信號的顯示、記錄和報警治療部分醫(yī)用監(jiān)護儀的特點安全性能與國際標準接軌功能更加強大、性能更加卓越專用監(jiān)護儀發(fā)展迅速遠程監(jiān)護和家庭監(jiān)護日益普及。計算機系統(tǒng)：計算機系統(tǒng)是醫(yī)用監(jiān)護儀器的控制核心，主要負責信號7第二節(jié)臨床常用的監(jiān)護參數(shù)及測量原理心電圖心電圖是多參數(shù)監(jiān)護儀最基本的監(jiān)護參數(shù)。測量原理心電監(jiān)護原理與常規(guī)心電圖機的檢測原理基本相同。心電監(jiān)護儀一般能監(jiān)護3～6個導聯(lián)，標準Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ導聯(lián)及加壓導聯(lián)aVR、aVL、aVF，能同時顯示其中的一個或兩個導聯(lián)的波形。功能強大的監(jiān)護儀可監(jiān)護12個心電導聯(lián)。最簡單的監(jiān)護儀一般有3個監(jiān)護電極。監(jiān)護導聯(lián)電極的顏色標識有AHA（美國心臟協(xié)會）和IEC（國際電工委員會）兩個標準見表6-1。第二節(jié)臨床常用的監(jiān)護參數(shù)及測量原理心電圖8表6-1監(jiān)護導聯(lián)線電極的顏色標識標準電極右臂R、右上胸部左臂L、左上胸部左腿F、左下胸部右腿N、右下胸部胸部或V1～V6AHA白色黑色紅色綠色棕色IEC紅色黃色綠色黑色白色當監(jiān)護儀有3個監(jiān)護電極時，監(jiān)護電極放置于胸部的位置如圖6-2所示。表6-1監(jiān)護導聯(lián)線電極的顏色標識標準電極右臂R、左臂L9影響ECG精確測量的因素⑴電極放置正確；⑵電極與皮膚接觸良好；⑶導聯(lián)選擇正確；⑷排除外部干擾。雖然心電監(jiān)護原理與常規(guī)心電圖機的檢測原理基本相同，但心電監(jiān)護功能并不能完全替代常規(guī)心電圖機。目前監(jiān)護儀的心電波形一般不能提供更細微的結構，也就是說其細微結構的診斷能力還不強，這是由于兩者的目的不同。心電監(jiān)護的目的是長時間、實時地監(jiān)測患者的心率情況。兩種儀器在測量電路中，放大器的通帶寬度及時間常數(shù)都不一樣。影響ECG精確測量的因素10心率心率：是指心臟每分鐘搏動的次數(shù)。健康的成年人在安靜狀態(tài)下平均心率是75次／min，正常范圍為60～100次／min。在不同生理條件下，心率最低可到40～50次／min，最高可到200次／min。監(jiān)護儀心率報警范圍：低限20～100次／min，高限為80～240次／min。心率測量是根據(jù)心電波形測定瞬時心率和平均心率。瞬時心率是指心電圖兩個相鄰R-R間期的倒數(shù)。即：

心率11平均心率是在已知時間內計算脈搏數(shù)，即用R波個數(shù)來決定。即：QRS波的識別是心率測量的關鍵。對心電信號h(t)進行微分得：若微分值e(t)大于閾值E，則可確定該時刻的心電圖波為R波。平均心率是在已知時間內計算脈搏數(shù)，即用R波個數(shù)來決定。即：12有創(chuàng)血壓利用導管術來測量和監(jiān)護動脈血壓、中心靜脈壓、左心房壓、左心室壓、肺動脈和肺毛細血管楔入壓等。無創(chuàng)血壓電子柯氏音檢測法測振法血氧飽和度血液中的有效氧分子,通過與血紅蛋白（Hb)結合后形成氧合血紅蛋白（HbO2），氧合血紅蛋白占全部血紅蛋白的百分比稱為血氧飽和度。血氧飽和度是衡量人體血液攜帶氧的能力的重要參數(shù)。有創(chuàng)血壓13血氧飽和度的測量通常分電化學法和光學法兩類。以往大部分采用電化學法，如臨床和實驗室常用的血氣分析儀，它要取血樣來檢測，盡管可以得到精確的結果，但該方法屬于有創(chuàng)測量，操作復雜，分析周期長，不能連續(xù)監(jiān)測。脈搏血氧測定法是一種克服這些缺點的新型光學測量方法。在符合臨床要求的前提下，實現(xiàn)無創(chuàng)傷、長時間連續(xù)監(jiān)測血氧飽和度，為臨床提供了快速、簡便、安全可靠的測定方法。由于它的明顯優(yōu)點，已在臨床中得到廣泛應用特別是在臨床監(jiān)護、急救護理和手術麻醉中，它被認為是監(jiān)護儀所必備的性能血氧飽和度的測量通常分電化學法和光學法兩類。14監(jiān)護儀中對脈搏血氧飽和度的測量，采用的是光電技術，通常有兩種方法：透射法和反射法。透射法根據(jù)郎伯-比爾定律，當一束光照射到某種物質的溶液上時，物質對光有一定的吸收、衰減，透射光強I與入射光強I0之間有以下關系：I0/I比值的對數(shù)稱為吸光度D，因此上式可表示為：若保持光的路徑不變，吸光度便與物質的吸光系數(shù)和溶液的濃度成正比。監(jiān)護儀中對脈搏血氧飽和度的測量，采用的是光電技術，通常有兩種15

血液中氧合血紅蛋白（HbO2）和還原血紅蛋白（Hb）對不同波長的光的吸收系數(shù)不同，如圖6-4所示，在波長為600～700nm的紅光區(qū)，Hb的吸收系數(shù)比HbO2的大；而在波長為800～1000nm的近紅外光區(qū)，HbO2的吸收系數(shù)比Hb的大；在805nm附近是吸收點。圖6-4HbO2和Hb的光吸收系數(shù)血液中氧合血紅蛋白（HbO2）和還原血紅蛋白（Hb）對不16基于氧合血紅蛋白HbO2和還原血紅蛋白（Hb）的這種光譜特性，血氧飽和度探頭中的發(fā)光元件發(fā)出兩種波長的光信號，通常用660nm的紅光和925nm的近紅外光照射被測組織，將含動脈血管的部位（如手指、腳趾、耳垂等）放在發(fā)光管和一個光電管之間，如圖6-5所示。

光電管所接收的光吸收或者光透射信號包含兩種成分：一種是脈動成分（即交流信號AC），它是由脈動的動脈血的光吸收引起的交變成分；另一種是穩(wěn)定成分（即直流信號DC），它反映各非脈動組織（如表皮、肌肉、骨骼和靜脈等）引起光吸收的大小?；谘鹾涎t蛋白HbO2和還原血紅蛋白（Hb）的這種光譜17能反映血氧飽和度變化的僅僅是兩波長的交流信號幅度之比，而兩波長的直流信號可用于對交流信號定標。由于血液中的HbO2和Hb濃度隨著血液的脈動做周期性的改變，因此，它們對光的吸收也在脈動地變化，因此引起光電管輸出的電信號強度也隨血液脈動而周期性改變。由于光電管能將接收到的光信號轉變?yōu)殡娦盘枺荒軈^(qū)分光的波長，監(jiān)護儀電路中用一個定時電路來控制兩個發(fā)光管的發(fā)光次序。兩種波長的光交替通過檢測部位，由光電元件檢測透射光強，并將兩個信號的脈動成分分離出來，根據(jù)下式計算對應的血氧飽和度值：能反映血氧飽和度變化的僅僅是兩波長的交流信號幅度之比，而18由于光電信號的脈動規(guī)律與心臟的搏動一致，根據(jù)檢出的信號重復周期可確定脈率，所以稱之為脈搏血氧飽和度檢測。反射法采用透射原理的傳感器，只能局限于在指尖和耳垂部位進行測量，不能實現(xiàn)體表大多數(shù)部位的血氧飽和度監(jiān)測。雖然從指尖或耳垂檢測能反映全身的動脈血氧飽和度變化，卻不能反映由于局部組織（如腦組織）發(fā)生循環(huán)障礙或局部組織（如肌肉組織）大量耗氧等情況下組織血氧狀態(tài)的變化。采用反射式血氧飽和度傳感器的設計，可避免透射式傳感器透射深度有限的缺點，適用于全身各處肌肉組織氧含量的測量。由于光電信號的脈動規(guī)律與心臟的搏動一致，根據(jù)檢出的信號重復周19反射式傳感器示意圖

如圖6-6所示反射式血氧飽和度的檢測原理與透射式血氧飽和度的檢測原理的電路部分基本相同，不同的只是傳感器。反射式傳感器也是由兩種波長的發(fā)光二極管和光敏元件組成，但光敏元件接收到的是組織的反射光。由于光線在組織中的運動呈現(xiàn)隨機性，反射式傳感器所接收到的光線很難確定其確切的檢測區(qū)域，從概率意義上說，光線從光源發(fā)射經(jīng)組織傳播到光敏元件接收，走過的是一條香蕉狀路線，所以，光源與光敏元件的距離是一個重要的參數(shù)，一般設置為4～10mm反射式傳感器示意圖

如圖6-6所示反射式血氧飽和度的檢測原理20影響血氧飽和度精確測量的因素下列因素影響血氧飽和度的精確測量：不正確的位置可能導致不正確的結果。測量需要脈動。當脈動降低到一定極限，就無法進行測量。光線干擾會影響測量的精度。人為的移動也可能影響測量的精度，因為它與脈動具有相同的頻率范圍。影響血氧飽和度精確測量的因素下列因素影響血氧飽和度的精確測量21呼吸呼吸率：呼吸監(jiān)護指監(jiān)護病人的呼吸頻率，即呼吸率。呼吸頻率是病人在單位時間內呼吸的次數(shù)，單位是次/分(min)。平靜呼吸時，新生兒60～70次／min，成人12～18次／min。呼吸頻率在監(jiān)護中有熱敏式和阻抗式兩種測量方法。熱敏式呼吸測量將熱敏電阻置于鼻腔內，當呼吸氣流通過熱敏電阻時，改變了傳熱條件，使熱敏電阻的溫度隨呼吸氣流周期發(fā)生變化，從而使熱敏電阻值發(fā)生周期性的變化。呼吸呼吸率：呼吸監(jiān)護指監(jiān)護病人的呼吸頻率，即呼吸率。呼吸頻率22圖中R1、R2為標準電阻，且R1=R2；R4為調零電阻，使用前調節(jié)R4使它與熱敏電阻值相等，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出為零。Rs是用來調整電橋靈敏度的。圖中R1、R2為標準電阻，且R1=R2；R4為調零電阻，23圖6-8是熱敏式呼吸頻率傳感器示意圖。熱敏電阻放在夾子的平直片前端外側。使用時只要將夾子夾住鼻子翼，并使熱敏電阻置于鼻孔之中即可。圖6-8是熱敏式呼吸頻率傳感器示意圖。熱敏電阻放在夾子的24阻抗式呼吸測量人體呼吸運動時，胸壁肌肉交變弛張，胸廓也交替變形，肌體組織的電阻抗也交替變化，變化量為0.1～3Ω，稱為呼吸阻抗。呼吸阻抗(肺阻抗)與肺容量存在一定的關系，肺阻抗隨肺容量的增大而增大。阻抗式呼吸測量就是根據(jù)肺阻抗的變化而設計的。監(jiān)護測量中，呼吸阻抗電極與心電電極合用，即用心電電極同時檢測心電信號和呼吸阻抗。電極安放方法與前面所述“心電監(jiān)護”相同。利用L和R（或L和RF）兩個電極。兩電極之間的阻抗作為待測阻抗Zx，接在惠斯通電橋的一個橋臂上，如圖6-9所示。電橋的供電電源采用10kHz～100kHz的高頻電源，這種電源的頻率不會引起心臟的刺激作用。阻抗式呼吸測量人體呼吸運動時，胸壁肌肉交變弛張，胸廓也交替變25呼吸阻抗的測量除了電橋法以外，還有調制法、恒壓源法和恒流源法。呼吸阻抗是容性的，電橋靜態(tài)平衡調節(jié)較困難，而呼吸阻抗隨時間經(jīng)常變化，平衡調節(jié)要經(jīng)常進行，這樣對長時間穩(wěn)定不太方便。恒流源法就是輸出高頻恒定的電流，通過電極直接加到病人的胸壁上。由于呼吸阻抗的周期變化，兩電極之間的電壓也周期性地變化，經(jīng)濾波、放大后可描記呼吸曲線，呼吸曲線不但反應呼吸頻率和深度，還可分析潮氣量等。呼吸阻抗的測量除了電橋法以外，還有調制法、恒壓源法和恒流26影響呼吸測量的因素影響呼吸測量的因素有以下幾種：不適當?shù)胤胖秒姌O會影響對阻抗變化的測量。皮膚接觸不良導致信號不良。外部干擾。病人的移動、骨骼、器官、起搏器的活動以及電外科手術器械的電磁干擾都會影響呼吸信號。對于活動的病人不推薦進行呼吸監(jiān)護，因為會產生錯誤警報。影響呼吸測量的因素影響呼吸測量的因素有以下幾種：27體溫監(jiān)護測量方法監(jiān)護儀中的體溫測量一般采用負溫度系數(shù)的熱敏電阻作為溫度傳感器。體溫測量的測量線路是惠斯通電橋，將熱敏電阻接在電橋的一個橋臂上，通過測量電橋的不平衡輸出，可以測定體溫。影響體溫測量的因素體溫計應該能夠提供快速、準確、可靠的體溫測量。影響體溫測量的因素包括以下幾個：⑴刻度準確性；⑵沒有適當?shù)膮⒖紭藴蕘韺w溫計進行校準；⑶測量的解剖部位的選擇；⑷環(huán)境因素⑸病人的活動和移動。體溫監(jiān)護測量方法28呼吸末二氧化碳監(jiān)護呼吸末二氧化碳（PetCO2)是麻醉患者和呼吸代謝系統(tǒng)疾病患者的重要檢測指標。監(jiān)測呼吸末二氧化碳濃度，不僅可監(jiān)測通氣而且能反映肺血流，具有無創(chuàng)及連續(xù)監(jiān)測的優(yōu)點，從而減少血氣分析的次數(shù)。測量方法CO2測量主要采用紅外吸收法，即不同濃度的CO2對特定紅外光的吸收程度不同。因為CO2能吸收波長為4.3μm的紅外線，用紅外線透照測試氣樣后，光電換能器元件能探測到紅外衰減程度，所獲取的信號與參比氣信號比較，經(jīng)電子系統(tǒng)放大處理后就能用數(shù)字和圖形顯示CO2濃度。呼吸末二氧化碳監(jiān)護呼吸末二氧化碳（PetCO2)是麻醉患者和29CO2監(jiān)護有主流式和旁流式兩種。主流式直接將氣體傳感器放置在病人呼吸氣路導管中，直接對呼吸氣體中的CO2進行濃度轉換然后將電信號送入監(jiān)護儀進行分析處理，得到PetCO2參數(shù)。旁流式的光學傳感器置于監(jiān)護儀內，由氣體采樣管實時抽取病人呼吸氣體樣品，經(jīng)氧水分離器，去除呼吸氣體中的水分，送入監(jiān)護儀中進行CO2分析。影響CO2測量呼吸氣體測量精度的因素：⑴病人呼吸的溫度；⑵病人呼吸過程中水蒸氣的含量；⑶測量點的大氣壓；⑷其他氣體，最顯著的是空氣中的N2O和O2。CO2監(jiān)護有主流式和旁流式兩種。主流式直接將氣體傳感器放置30心輸出量心輸出量是衡量心功能的重要指標，在某些病理條件下，心輸出量降低，使機體營養(yǎng)供應不足。心輸出量是心臟每分鐘射出的血量，它的測定是通過某一方式將—定量的指示劑注射到血液中，經(jīng)過在血液中的擴散，測定指示劑的變化來計算心輸出量。測量方法監(jiān)護中常用熱稀釋法檢測。這種方法采用生理鹽水作為指示劑，熱敏電阻為溫度傳感器。將漂浮導管經(jīng)由心房插入肺動脈，然后經(jīng)該導管向右心房注入冷生理鹽水或葡萄糖液，溫度傳感器放置于該導管的前端，當冷溶液與血液混合后就會發(fā)生溫度變化，因此，當混合的血流進入肺動脈時，將被溫度傳感器感知，根據(jù)注入的時刻和混合后溫度的變化情況，利用心輸出量換算方程，監(jiān)護儀就可分析心輸出量：心輸出量心輸出量是衡量心功能的重要指標，在某些病理條件下，心31式中：1.08是與注入冷生理鹽水和血液比熱及密度有關的常數(shù)；b0是單位換算系數(shù)；CT是相關系數(shù)；VI和TI是冷生理鹽水的注入量和溫度；Tb和△Tb是血液溫度及其變化量。

監(jiān)護儀可重復測定不同時刻的心輸出量，其測定間隙最短可達2min。影響心輸出量準確測量的因素：⑴生理條件，心率和心律的變化，心臟畸形以及病人的焦慮或移動都會造成測量的誤差；⑵導管條件，導管損壞或者位置不正確、過早地對氣囊充氣會導致測量的誤差；⑶注射因素，不準確的時間、體積、溶液溫度以及不正確的導管端口的使用也會造成測量的誤差。式中：1.08是與注入冷生理鹽水和血液比熱及密度有關32十、脈搏脈搏：是動脈血管隨心臟舒縮而周期性搏動的現(xiàn)象。脈搏包含血管內壓、容積、位移和管壁張力等多種物理量的變化。脈搏測量有幾種方法：一是從心電信號中提??；二是從測量血壓時壓力傳感器測到的波動來計算脈率；三是光電容積法。下面重點介紹光電容積法測量脈搏。光電容積式脈搏測量是監(jiān)護測量中最普遍的，傳感器由光源和光電變換器兩部分組成，它夾在病人指尖或耳廓上，如圖6-10所示。光源選擇對動脈血中氧合血紅蛋白有選擇性的一定波長的光，最好用發(fā)光二極管，其光譜在6×10-7～7×10-7m。這束光透過人體外周血管，當動脈搏動充血容積變化時，改變了這束光的透光率，由光電變換器接收經(jīng)組織透射或反射的光，轉變?yōu)殡娦盘査头糯笃鞣糯蠛洼敵?，由此反映動脈血管的容積變化。

十、脈搏脈搏：是動脈血管隨心臟舒縮而周期性搏動的現(xiàn)象。脈搏包33脈搏是隨心臟的搏動而周期性變化的信號，動脈血管容積也周期性地變化，光電變換器的電信變化周期就是脈搏率。圖6-10光電容積法脈搏測量脈搏是隨心臟的搏動而周期性變化的信號，動脈血管容積也周期34第三節(jié)床邊監(jiān)護儀床邊監(jiān)護儀是設置在床邊與病人相連的監(jiān)護儀，它可以監(jiān)測心電、血壓、呼吸、體溫、心功能和血氣等各種生理參數(shù)，對心電的監(jiān)測是它主要的功能。本節(jié)主要介紹床邊心電監(jiān)護儀基本原理及一些常用電路。單參數(shù)床邊監(jiān)護儀單參數(shù)床邊監(jiān)護儀一般指心電監(jiān)護儀。心電監(jiān)護儀能夠實時、連續(xù)地監(jiān)視心電波形，并予以顯示。在心電、心率出現(xiàn)異常時會自動發(fā)出警報，自動記錄出報警時的心電波形，這是心電監(jiān)護儀的基本功能。第三節(jié)床邊監(jiān)護儀床邊監(jiān)護儀是設置在床邊與病人相連的監(jiān)護儀35心電監(jiān)護儀能就某些R波是否提前，以及QRS波群是否變寬做出判斷并報警。無論是心率越限，還是早搏、增寬，乃至其他某些種類的心律失常報警，在報警之后，都要能指示報警床位、報警項目，并且要自動記錄報警前和報警后一段時間的心電波形。圖6-11為單導心電監(jiān)護儀的原理框圖。這個心電監(jiān)護儀除了有一個心電信號的主通道外，還有一個監(jiān)護心率的輔助通道。主要功能：用長余輝矩形示波管顯示心電波形；用指針式心率表顯示瞬時心率；每一個QRS波出現(xiàn)時都有聲光同步顯示；當病人的心率超出任意設定的上、下限時能自動報警，并且可以啟動外接記錄器記錄異常心電圖。組成：該框圖分為四大部分：心電放大電路、心率監(jiān)護電路、示波顯示電路和穩(wěn)壓電源電路。心電監(jiān)護儀能就某些R波是否提前，以及QRS波群是否變寬做出判36圖6-11單通道心電監(jiān)護儀框圖圖6-11單通道心電監(jiān)護儀框圖37直流穩(wěn)壓電源部分：有若干種不同的直流或交流輸出，供整機使用。其中采用隔離變壓器以提高設備的安全性。信號通道所用的±12V電源采用二次穩(wěn)壓方式，以提高通道的穩(wěn)定性和抗干擾能力。心電放大器：心電放大器部分的原理與心電圖機相同。放大電路又分為：前置放大器、后置放大器、濾波放大和供示波顯示用的功率放大器。直流穩(wěn)壓電源部分：有若干種不同的直流或交流輸出，供整機使用。38此處有五條導聯(lián)線作為整機輸入，這個主通道的總增益應在100dB左右。為了提高整機輸人阻抗，前置放大器的第一級應采用場效應管，其柵極應該接有導聯(lián)開關和過壓保護電路。在前置放大器和后置放大器之間有隔直電容，以消除導聯(lián)極化電壓；同時還有除顫保護。濾波放大器主要是由有源雙T濾波器組成50Hz干擾信號抑制電路。最后一級實現(xiàn)信號的功率放大，為示波管Y偏轉板提供足夠的偏轉電壓。此處有五條導聯(lián)線作為整機輸入，這個主通道的總增益應在100d39心率檢測部分圖6-12

心率檢測部分圖6-1240圖6-12可知，經(jīng)過濾波放大器后的心電信號傳送到QRS波檢出電路并整形成脈沖波，使每一次心跳對應一個脈沖，同時帶動二極管亮0.3s；最后由計數(shù)電路和磁電式電壓表構成平均值顯示電路，以指針形式顯示瞬時心率。心率表上帶有兩個光電耦合器以控制心率上、下限報警。當指針指在上限或下限時，都可以恰好使一個光電耦合器不受光，使光電耦合器中的光電三極管工作狀態(tài)翻轉，啟動聲光報警。由于兩套光電耦合器的工作位置可以人工調整，故心率上、下限是可以預先設置的。它由七個運算放大器組成。這個電路分兩大部分：運算放大器A1～A5組成QRS波檢出電路，輸出為心率脈沖；A6和A7組成的心率計數(shù)電路，是將心率脈沖變成一個與心率值成正比例的直流電壓，最后用心率表指示心率值。圖6-12可知，經(jīng)過濾波放大器后的心電信號傳送到QRS波檢出41除顫抑制電路

運放A1和二極管D1～D4及R2、R3、C2、+E、-E組成除顫抑制電路，用以消除由除顫器發(fā)出的除顫脈沖形成的強大干擾。除顫抑制電路

運放A1和二極管D1～D4及R2、R3、C2、42橋路輸出的正常心電信號：＜100mV。此時：忽略二極管壓降：實際上對除顫信號的抑制作用主要是電容C2的濾波作用。因為電阻R2的數(shù)值很大，所以C2濾波時間常數(shù)近似為τ2=C2·（R4+R5）。人體的心電波形在本級的最大上升速率不超過dV/dt=1V/s，只要設計好C2，使電容兩端電壓的變化率大于此值的10倍就可以使心電信號不失真地輸出。設C2上的電壓變化率dV/dt=10V/s，則有：橋路輸出的正常心電信號：＜100mV。此時：43總之，這個除顫信號抑制電路是一個具有限幅特性的跟隨器，它用C2把幅度很大的除顫尖脈沖信號濾除。C1的作用是將心電信號中的直流成分隔去。運放A2構成有源二階帶通濾波器，利用QRS波的中心頻率在17Hz附近的特點從心電信號中選出QRS波，所以A2輸出的是對應于心跳的脈沖信號。此濾波器的中心頻率為：總之，這個除顫信號抑制電路是一個具有限幅特性的跟44現(xiàn)代醫(yī)學電子儀器原理與設計課件第二版第六章45這個電路在f0時增益為-l。由于A2的反相作用，輸出電壓是反相的QRS波脈沖。半波整流電路運放A3組成的半波整流電路取出QRS波的半周，起到了整形作用。它的工作原理是：當A3輸出端的電壓為正半周時，D6導通，D6輸出半周信號；當A3輸出端的電壓為負半周時，D6截止，沒有信號通過。因為QRS脈沖是從A3的反相端輸入的，因此這個整流電路輸出電壓是正向脈沖，如圖6-14中uo3的波形圖所示。該圖中二極管D5的作用是避免D6截止時產生A3開環(huán)使用的現(xiàn)象，對A3進行保護。這一級可以利用R10和R8提供一定的增益。這個電路在f0時增益為-l。由于A2的反相作用，輸出電壓是反46現(xiàn)代醫(yī)學電子儀器原理與設計課件第二版第六章47閾值電路運放A4組成的閾值電路實際上是一個峰值檢出電路。它的作用是取出QRS波的峰值，并通過電位器分壓取出一部分作為下一級比較器的基準閾值電壓。閾值電路的工作原理是：當運放A4輸出端的電壓上升時，VD8可能導通而對C5充電；當A4的輸出端電壓下降時，VD8被C5反偏而截止，此時C5的三條放電支路阻抗都很高，所以C5能夠保持各QRS波的峰值。C5的放電時間常數(shù)設計為10s，它充電很快、放電很慢，組成一個峰值保持電路。此正的峰值電壓由Rw1分壓后輸出。閾值電路運放A4組成的閾值電路實際上是一個峰值檢出電路。它的48比較電路運放A5接成開環(huán)工作方式，對它的兩個輸入端信號進行比較。它的輸出電壓只有正向飽和和負向飽和兩種工作狀態(tài)。A5的同相輸入端接有前級輸出的直流閾值電壓。當反相端出現(xiàn)的正向QRS脈沖大于閾值電壓時，A5輸出低電平，反之輸出高電平?？梢夾5構成的比較器的作用是對QRS波整形，它的輸出是對應于QRS波的負矩形脈沖。輸出電壓以uo5的波形如圖6-14所示。前級取心電信號幅值會產生閾值電壓的原因是：心電信號的輸入幅度發(fā)生變化時，閾值電壓也會發(fā)生相應變化，二者總能在A5的兩個輸入端進行有效比較，保證A5可靠地觸發(fā)。電位器Rw1的作用是調閾值電壓值。比較電路運放A5接成開環(huán)工作方式，對它的兩個輸入端信號進行比49圖6-14心率監(jiān)測電路各點波形圖圖6-14心率監(jiān)測電路各點波形圖50單穩(wěn)電路

運放A6接成單穩(wěn)電路，目的是將前一級輸出的負脈沖整形成一個持續(xù)時間為0.3s的定寬負脈沖，其周期仍與心電波形相對應。輸出電壓uo6的波形如圖6-14所示。運放A6接有正反饋電路，輸出端只有正向飽和、負向飽和兩種狀態(tài)，而R19和R18對輸出電壓分壓只有+4V和-4V兩種狀態(tài)。設A6輸入為高電平，其輸出也為高電平。由于D9導通維持反相輸入端為+0.6V，而同相輸入端為+4V，因此輸出電壓維持在高電平不會翻轉，成為電路的穩(wěn)態(tài)。當輸入端有一負脈沖到來后，同相端電壓被拉成負電壓，強迫A6翻轉，輸出的低電平經(jīng)電阻分壓后使同相端電壓變?yōu)?4V。與此同時，由于D9截止和C7被輸出低電平充電，使反相端電壓由+0.7V逐漸降低。這個電壓一旦降到與同相端電壓相等時，A6又會自行翻轉為輸出高電平?？梢娸敵鰹榈碗娖降钠陂g是電路的暫穩(wěn)態(tài)。這就是單穩(wěn)電路的工作原理。單穩(wěn)電路運放A6接成單穩(wěn)電路，目的是將前一級輸出的負脈沖整51暫穩(wěn)態(tài)定時時間由延時電容C7和其他電阻決定，即：暫穩(wěn)態(tài)定時時間由延時電容C7和其他電阻決定，即：52心率計數(shù)電路

運放A6和A7組成了心率計數(shù)電路。其指導思想是只有將QRS波用A6變成定寬脈沖后再用A7取均值，得到的直流電壓才與心率成正比，不受QRS波寬的影響。

A7構成一個低通濾波器，濾去交流成分，把輸入信號變成直流供心率表顯示。這個濾波器的截止頻率為：

式中，Ud為二極管VD9的正向導通壓降；E為運放A6的高電平輸出值。輸出的定寬負脈沖可以使二極管在每一次心跳后燃亮0.3s，可見VD10是心跳指示器。心率計數(shù)電路

運放A6和A7組成了心率計數(shù)電路。其指導思想是53多參數(shù)床邊監(jiān)護儀（略）多參數(shù)床邊監(jiān)護儀大多采用插件式結構，配置十分靈活，且相對獨立，通過改變設置，可以作為床邊監(jiān)護儀，也可以作為中心監(jiān)護儀。用戶可以通過換用插件來實現(xiàn)多種生理信號和血氣參數(shù)的監(jiān)護功能，如對心電圖進行全面準確的心律失常分析、ST分析及記憶回顧功能；有創(chuàng)及無創(chuàng)血壓的測量；有創(chuàng)及無創(chuàng)血氧飽和度的測量；脈搏、經(jīng)皮O2、CO2分壓的測量；呼吸率及呼吸中的N2O、潮濕度、潮氣CO2分壓的測量等。作為監(jiān)護設備，還具有心電、動脈壓力以及脈搏等的波形顯示、多種參數(shù)的趨勢圖顯示、多種參數(shù)超限時的聲光報警系統(tǒng)以及記錄等功能。儀器可經(jīng)接口與其他主機或其它床邊機互相傳輸各種數(shù)據(jù)，因此可滿足很多科室的需求。多參數(shù)床邊監(jiān)護儀（略）多參數(shù)床邊監(jiān)護儀大多采用插件式結構，配54第四節(jié)中央監(jiān)護系統(tǒng)在ICU（重癥監(jiān)護病房）和CCU（冠心病監(jiān)護病房）中，必須對多床位的危重病人實行24小時的實時、連續(xù)監(jiān)護，以便在病人出現(xiàn)病情惡化時采取必要的搶救與治療措施。采用中央集中監(jiān)護的方式，可將多個床邊監(jiān)護儀送來的病人生理、生化信息及其變化進行集中分析、處理與管理，有利于提高儀器的利用率。中央監(jiān)護儀系統(tǒng)由一臺中央監(jiān)護儀和若干臺床邊監(jiān)護儀組成，床邊監(jiān)護儀和中央監(jiān)護儀間由接口電路和數(shù)據(jù)通信線路連接。中央監(jiān)護儀也可發(fā)送控制指令至床邊監(jiān)護儀，直接控制其工作；床邊的超限報警信號也可同時出現(xiàn)在中央監(jiān)護儀上，并指出相應的床號和生命指征參數(shù)。第四節(jié)中央監(jiān)護系統(tǒng)在ICU（重癥監(jiān)護病房）和CCU（冠心55中央監(jiān)護系統(tǒng)可分為單參數(shù)集中監(jiān)護系統(tǒng)（如心電集中監(jiān)護系統(tǒng)）和多生理參數(shù)集中監(jiān)護系統(tǒng)。中央監(jiān)護系統(tǒng)主要通過各種有線或無線通信技術實現(xiàn)病人生理信號數(shù)據(jù)和各種控制信號在各終端（床邊監(jiān)護儀）之間以及床邊監(jiān)護儀與中央監(jiān)護儀之間的傳遞。中央監(jiān)護系統(tǒng)的通信方式㈠以太網(wǎng)：鏈路，協(xié)議。㈡藍牙技術：鏈路，協(xié)議。㈢無線通信：⑴頻分制遙測系統(tǒng)；⑵時分制遙測系統(tǒng)；⑶脈沖編碼制遙測系統(tǒng)。中央監(jiān)護系統(tǒng)可分為單參數(shù)集中監(jiān)護系統(tǒng)（如心電集中監(jiān)護系統(tǒng)）和56多參數(shù)中央監(jiān)護系統(tǒng)多參數(shù)中央監(jiān)護系統(tǒng)是用來同時監(jiān)護多床位病人的多個生理（生化）參數(shù)的系統(tǒng)。本系統(tǒng)能同時監(jiān)護病人的心電、血壓、體溫、脈搏、呼吸等波形和參數(shù)值。由于系統(tǒng)采用模塊化結構，因而也可擴展監(jiān)護其它參數(shù)，諸如心輸出量、脈搏血氧飽和度等。該系統(tǒng)由多參數(shù)監(jiān)護中央控制臺（心律失常分析、中央監(jiān)護儀、記錄儀）、8個床邊監(jiān)護儀組成。多參數(shù)中央監(jiān)護系統(tǒng)多參數(shù)中央監(jiān)護系統(tǒng)是用來同時監(jiān)護多床位病人57多參數(shù)床邊監(jiān)護儀可擴展成為一個多用途的多參數(shù)床邊系統(tǒng)，如圖6-22所示。多參數(shù)床邊監(jiān)護儀可擴展成為一個多用途的多參數(shù)床邊系統(tǒng)58多參數(shù)床邊監(jiān)護系統(tǒng)中包括心電監(jiān)護通道、血壓監(jiān)護通道和其他生理參數(shù)監(jiān)護（如脈搏、呼吸、體溫等）。

脈搏、呼吸、體溫的監(jiān)護（如圖6-23）多參數(shù)床邊監(jiān)護系統(tǒng)中包括心電監(jiān)護通道、血壓監(jiān)護通道和59現(xiàn)代醫(yī)學電子儀器原理與設計課件第二版第六章60第五節(jié)動態(tài)監(jiān)護動態(tài)心電圖動態(tài)心電圖(DCG)指的是先用磁帶或固態(tài)式記錄器24小時連續(xù)不斷地記錄病人在日常活動狀態(tài)下的心電信息，然后通過計算機回放，分析和編輯打印，這種在臨床上可實現(xiàn)“長時間”、“動態(tài)”記錄的心電圖，就稱為動態(tài)心電圖(DCG)。20世紀50年代末，美國科學家Holter首先發(fā)明了這種心電儀，人們稱它為Holter第五節(jié)動態(tài)監(jiān)護動態(tài)心電圖61（一）動態(tài)心電圖的臨床應用冠心病的監(jiān)護；鑒別和評價心律失常；對病竇綜合癥的診斷；在安裝起搏器中的應用；對藥物療效的評價；在其他心臟病中的應用。（一）動態(tài)心電圖的臨床應用冠心病的監(jiān)護；62（二）動態(tài)心電圖機的結構動態(tài)心電圖機（Holter）由心電數(shù)據(jù)記錄器和心電數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)組成。心電數(shù)據(jù)記錄器（二）動態(tài)心電圖機的結構動態(tài)心電圖機（Holter）由心電數(shù)63心電數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)心電數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)通常由一臺微機、高分辨率顯示器、打印機和分析軟件組成。軟件是決定回放水平和質量的重要因素。心電數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)心電數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)通常由一臺微機、高分辨率顯示64（三）動態(tài)心電圖機（Holter)發(fā)展動態(tài)由單通道、雙通道、三通道發(fā)展到12導聯(lián)，12導聯(lián)Holter記錄的心電信息更全面，它們的優(yōu)點主要表現(xiàn)在記錄信息量更大，分析速度更快。此外，隨著軟件技術的發(fā)展，系統(tǒng)所提供的信息量也有很大的提高。除了心律失常有關參數(shù)外，很多都加入了ST、HRV、QT、起搏分析等參數(shù)。（三）動態(tài)心電圖機（Holter)發(fā)展動態(tài)由單通道、雙通道、65動態(tài)血壓臨床檢測的血壓一般為偶測血壓。測量時病人心情緊張或情緒波動會導致血壓讀數(shù)偏高；另外，偶測血壓值只能代表被測者當時的血壓情況，而不能反映全天的動態(tài)血壓變化趨勢。為了持續(xù)檢測病人血壓變化的情況，出現(xiàn)了動態(tài)血壓檢測技術（ABPM）（一）動態(tài)血壓的概念動態(tài)血壓檢測技術又稱為佩戴式血壓監(jiān)測ABPM是讓受檢者佩帶一個動態(tài)血壓記錄器，回到日常生活中去自由行動，儀器會自動按設置的時間間隔進行血壓測量，提供24小時期間多達數(shù)十次到上百次的血壓測量數(shù)據(jù)，為了解患者全天的血壓波動水平和趨勢，提供了極有價值的信息。動態(tài)血壓臨床檢測的血壓一般為偶測血壓。測量時病人心情緊張或情66（二）ABPM檢測方法柯氏音法振蕩法（測振法）動脈傳遞時間法（無袖帶式）所謂動脈傳遞時間是指心臟收縮（ECG檢出QRS波）與某一分支動脈血管上測量到脈搏之間的時間差。此法是基于液體力學中管網(wǎng)內壓力的傳遞速度與各點壓力之間存在某種函數(shù)關系原理，將收縮壓與脈搏傳遞時間建立一組相關公式，據(jù)此測算出收縮壓，并進一步估算出平均壓和舒張壓。鑒于人體內影響脈搏傳遞速度的因素較多，因此容易引起測量結果的誤差。該法測量的精確度尚未達到要求的水平。（二）ABPM檢測方法柯氏音法67（三）ABPM的工作模式基本模式：記錄→打印。標準模式：記錄→分析、處理（計算機）→輸出（圖表、曲線、報告）。（四）ABPM發(fā)展方向目前ABPM應用仍有一定局限性，其技術本身也有不少問題尚待解決。進一步改進和完善血壓信號檢測方法，提高血壓測量的可靠性和準確性，降低成本，使ABPM進入中波醫(yī)院，是儀器廠商需要重視的問題。由于ABPM正常值尚無統(tǒng)一標準，因此臨床上ABPM還不能提供完善的診斷高血壓與評價降壓療效的標準及高血壓預后指標。（三）ABPM的工作模式基本模式：記錄→打印。68遠程監(jiān)護遠程監(jiān)護是指檢測病人的各項生理參數(shù)，然后利用通信網(wǎng)絡將檢測的數(shù)據(jù)傳送到時異地進行遠程診斷的病人監(jiān)護技術。遠程監(jiān)護縮短了醫(yī)生和患者之間的距離，醫(yī)生可以根據(jù)這些遠程傳來的生理信息為患者提供及時的醫(yī)療服務。（一）遠程監(jiān)護的臨床意義(1)有利于醫(yī)療資源共享，解決偏遠地區(qū)病人就醫(yī)問題，減輕病人負擔。(2)對自理能力較差的老年人和殘疾人的日常生活狀態(tài)實施遠程監(jiān)護，不僅能提高醫(yī)護人員的護理水平和患者的生活質量，還可以評估監(jiān)護對象的獨立生活能力和健康狀況。(3)遠程監(jiān)護可以在患者熟悉的環(huán)境中進行，減少了患者的心理壓力，提高了診斷的準確性。(4)對健康人群的遠程監(jiān)護，可以發(fā)現(xiàn)疾病的早期癥狀，從而達到保健和預防疾病的目的。遠程監(jiān)護遠程監(jiān)護是指檢測病人的各項生理參數(shù)，然后利用通信網(wǎng)絡69（二）遠程監(jiān)護系統(tǒng)的體系結構遠程監(jiān)護系統(tǒng)一般包括三個部分：病人監(jiān)護設備、通信網(wǎng)絡、醫(yī)院監(jiān)護中心，其結構如圖6-29所示。病人監(jiān)護設備根據(jù)監(jiān)護對象和監(jiān)護目的不同將病人監(jiān)護設備分為三大類：第一類為上述和各種病人生理參數(shù)監(jiān)護儀。這類設備使用范圍最為廣泛，能幫助醫(yī)生掌握監(jiān)護對象的病情并提供及時的醫(yī)療指導。檢測的生理信息包括：心電圖、心率、血壓、脈搏、呼吸、血氣(氧分壓和二氧化碳分壓)、血氧飽和度、體溫、血糖等。這類設備要求無創(chuàng)或微創(chuàng)檢測，操作方便，便于攜帶。重要生理參數(shù)監(jiān)測設備一般具有異?；蛭Ｖ厍闆r報警功能。病人監(jiān)護設備醫(yī)院監(jiān)護中心通訊網(wǎng)絡（二）遠程監(jiān)護系統(tǒng)的體系結構遠程監(jiān)護系統(tǒng)一般包括三個部分：病70第二類為日?；顒颖O(jiān)測設備，如監(jiān)護對象坐、臥、走等活動狀態(tài)和監(jiān)護對象日常生活設施的使用情況，主要應用于兒童、老年人和殘疾人。第三類是用于病人護理的檢測設備，如癱瘓病人尿監(jiān)測設備，可以降低護理人員的勞動強度。有些場合需要視頻圖像和聲音以方便醫(yī)生和患者間的交流。通訊網(wǎng)絡目前可以利用通信網(wǎng)絡有：程控電話(PSTN)、微波通信、衛(wèi)星通信、計算機網(wǎng)絡、交互電視、綜合服務數(shù)字網(wǎng)(ISDN)、移動電話(GSM)等。第二類為日常活動監(jiān)測設備，如監(jiān)護對象坐、臥、走等活動狀態(tài)和監(jiān)71醫(yī)院監(jiān)護中心醫(yī)院監(jiān)護中心必須配備接收設備以接收病人一端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并由相關醫(yī)生進行分析和診斷，并將診斷結果和治療意見通過通信網(wǎng)絡回傳給病人一端（三）遠程監(jiān)護的臨床應用遠程醫(yī)護特定場合生理參數(shù)的監(jiān)護特定人群的日常護理醫(yī)院監(jiān)護中心醫(yī)院監(jiān)護中心必須配備接收設備以接收病人一端發(fā)送過72第六節(jié)醫(yī)用監(jiān)護儀發(fā)展動態(tài)醫(yī)學傳感器技術的發(fā)展和改進；無損測量技術將是現(xiàn)代醫(yī)學監(jiān)護進一步發(fā)展的關鍵；計算機技術的發(fā)展將成為推動現(xiàn)代醫(yī)學監(jiān)護儀發(fā)展的潛動力；計算機網(wǎng)絡的發(fā)展會促進遠程監(jiān)護和家庭監(jiān)護的應用和普及。第六節(jié)醫(yī)用監(jiān)護儀發(fā)展動態(tài)醫(yī)學傳感器技術的發(fā)展和改進；73復習總結第五章血壓測量概述常見的血壓參數(shù)；血壓測量的參考點。血壓直接測量法：導管術傳感器置于體外的測量傳感器置于體內的測量血壓測量誤差血壓傳感器標定方法血壓間接測量柯氏音法超聲法測振法復習總結第五章血壓測量74第六章醫(yī)用監(jiān)護儀器第一節(jié)醫(yī)用監(jiān)護儀器概述醫(yī)用監(jiān)護儀器能夠對人體的生理參數(shù)進行長時間連續(xù)監(jiān)測，并且能夠對檢測結果進行存儲、顯示、分析和控制，出現(xiàn)異常情況時能夠發(fā)出警報提醒醫(yī)護人員及時進行處理。醫(yī)用監(jiān)護儀的臨床應用根據(jù)臨床護理對象和監(jiān)護目的不同，臨床監(jiān)護儀用于以下護理監(jiān)護：手術中和手術后的監(jiān)護；分娩監(jiān)護和胎兒監(jiān)護；危重病人的監(jiān)護；恢復期病人的監(jiān)護；治療病人（腎透析、高壓氧艙、放射線治療、精神病等）的監(jiān)護；為確診所進行的長期監(jiān)護。第六章醫(yī)用監(jiān)護儀器第一節(jié)醫(yī)用監(jiān)護儀器概述75在臨床上根據(jù)需要在科室和病房中使用各種專用的監(jiān)護儀，也稱為監(jiān)護系統(tǒng)，主要有：危重病人監(jiān)護儀、冠心病監(jiān)護儀、分娩監(jiān)護儀、新生兒和早產兒監(jiān)護儀、顱內壓監(jiān)護儀、麻醉監(jiān)護儀、睡眠監(jiān)護儀等。監(jiān)護儀監(jiān)測的生理和生化參數(shù)：如心電圖監(jiān)測、呼吸監(jiān)測、無創(chuàng)血壓監(jiān)測、有創(chuàng)血壓監(jiān)測、氣道二氧化碳監(jiān)測、氣道氧氣監(jiān)測、血液體積輔助監(jiān)測、血氧飽和度/血液體積監(jiān)測、溫度監(jiān)測、pH值監(jiān)測、血氣監(jiān)測等醫(yī)用監(jiān)護儀除有監(jiān)護功能外，還有疾病診斷和治療的功能，同時還有搶救功能，如動態(tài)心電圖（HOLTER）和血壓監(jiān)測信、心臟除顫監(jiān)護儀等。在臨床上根據(jù)需要在科室和病房中使用各種專用的監(jiān)護儀，也稱為監(jiān)76醫(yī)用監(jiān)護儀的分類按檢測參數(shù)分類：⑴單參數(shù)監(jiān)護儀；⑵多參數(shù)監(jiān)護儀。按使用范圍分類：⑴床邊監(jiān)護儀；⑵中央監(jiān)護儀；⑶離院監(jiān)護儀。按功能分類：⑴通用監(jiān)護儀；⑵專用監(jiān)護儀。按儀器接收方式分類：⑴有線監(jiān)護儀；⑵無線遙測監(jiān)護儀。按監(jiān)護儀作用分類：純監(jiān)護儀和搶救、治療用監(jiān)護儀。按儀器構造功能分類：一體式監(jiān)護儀；插件式監(jiān)護儀。醫(yī)用監(jiān)護儀的分類77醫(yī)用監(jiān)護儀的結構圖6—1醫(yī)用監(jiān)護儀器結構框圖醫(yī)用監(jiān)護儀的結構圖6—1醫(yī)用監(jiān)護儀器結構框圖78如圖6-1所示?，F(xiàn)代醫(yī)用監(jiān)護儀器主要由五個部分組成：傳感器與電極、多路模擬處理系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、信號的記錄、報警和顯示部分以及治療部分，有的監(jiān)護儀還有遙測部分及攝像機。各部分的功能簡要描述如下：傳感器與電極：各種傳感器和電極用以獲取各種生理參數(shù)。監(jiān)護系統(tǒng)中的傳感器要求能長期穩(wěn)定地檢出被測參數(shù)，且不能給病人帶來痛苦和不適等。多路模擬處理系統(tǒng)：它主要是將傳感器獲得的信號加以放大，同時減少噪聲和干擾提高信噪比，實現(xiàn)采樣、調制、解調、阻抗匹配等。如圖6-1所示?，F(xiàn)代醫(yī)用監(jiān)護儀器主要由五個部分組成：傳感器與79計算機系統(tǒng)：計算機系統(tǒng)是醫(yī)用監(jiān)護儀器的控制核心，主要負責信號的存儲、運算、分析及診斷。監(jiān)護儀具備的功能主要由計算機系統(tǒng)實現(xiàn)，具體包括：⑴閾值比較；⑵計算；⑶分析；⑷建模信號的顯示、記錄和報警治療部分醫(yī)用監(jiān)護儀的特點安全性能與國際標準接軌功能更加強大、性能更加卓越專用監(jiān)護儀發(fā)展迅速遠程監(jiān)護和家庭監(jiān)護日益普及。計算機系統(tǒng)：計算機系統(tǒng)是醫(yī)用監(jiān)護儀器的控制核心，主要負責信號80第二節(jié)臨床常用的監(jiān)護參數(shù)及測量原理心電圖心電圖是多參數(shù)監(jiān)護儀最基本的監(jiān)護參數(shù)。測量原理心電監(jiān)護原理與常規(guī)心電圖機的檢測原理基本相同。心電監(jiān)護儀一般能監(jiān)護3～6個導聯(lián)，標準Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ導聯(lián)及加壓導聯(lián)aVR、aVL、aVF，能同時顯示其中的一個或兩個導聯(lián)的波形。功能強大的監(jiān)護儀可監(jiān)護12個心電導聯(lián)。最簡單的監(jiān)護儀一般有3個監(jiān)護電極。監(jiān)護導聯(lián)電極的顏色標識有AHA（美國心臟協(xié)會）和IEC（國際電工委員會）兩個標準見表6-1。第二節(jié)臨床常用的監(jiān)護參數(shù)及測量原理心電圖81表6-1監(jiān)護導聯(lián)線電極的顏色標識標準電極右臂R、右上胸部左臂L、左上胸部左腿F、左下胸部右腿N、右下胸部胸部或V1～V6AHA白色黑色紅色綠色棕色IEC紅色黃色綠色黑色白色當監(jiān)護儀有3個監(jiān)護電極時，監(jiān)護電極放置于胸部的位置如圖6-2所示。表6-1監(jiān)護導聯(lián)線電極的顏色標識標準電極右臂R、左臂L82影響ECG精確測量的因素⑴電極放置正確；⑵電極與皮膚接觸良好；⑶導聯(lián)選擇正確；⑷排除外部干擾。雖然心電監(jiān)護原理與常規(guī)心電圖機的檢測原理基本相同，但心電監(jiān)護功能并不能完全替代常規(guī)心電圖機。目前監(jiān)護儀的心電波形一般不能提供更細微的結構，也就是說其細微結構的診斷能力還不強，這是由于兩者的目的不同。心電監(jiān)護的目的是長時間、實時地監(jiān)測患者的心率情況。兩種儀器在測量電路中，放大器的通帶寬度及時間常數(shù)都不一樣。影響ECG精確測量的因素83心率心率：是指心臟每分鐘搏動的次數(shù)。健康的成年人在安靜狀態(tài)下平均心率是75次／min，正常范圍為60～100次／min。在不同生理條件下，心率最低可到40～50次／min，最高可到200次／min。監(jiān)護儀心率報警范圍：低限20～100次／min，高限為80～240次／min。心率測量是根據(jù)心電波形測定瞬時心率和平均心率。瞬時心率是指心電圖兩個相鄰R-R間期的倒數(shù)。即：

心率84平均心率是在已知時間內計算脈搏數(shù)，即用R波個數(shù)來決定。即：QRS波的識別是心率測量的關鍵。對心電信號h(t)進行微分得：若微分值e(t)大于閾值E，則可確定該時刻的心電圖波為R波。平均心率是在已知時間內計算脈搏數(shù)，即用R波個數(shù)來決定。即：85有創(chuàng)血壓利用導管術來測量和監(jiān)護動脈血壓、中心靜脈壓、左心房壓、左心室壓、肺動脈和肺毛細血管楔入壓等。無創(chuàng)血壓電子柯氏音檢測法測振法血氧飽和度血液中的有效氧分子,通過與血紅蛋白（Hb)結合后形成氧合血紅蛋白（HbO2），氧合血紅蛋白占全部血紅蛋白的百分比稱為血氧飽和度。血氧飽和度是衡量人體血液攜帶氧的能力的重要參數(shù)。有創(chuàng)血壓86血氧飽和度的測量通常分電化學法和光學法兩類。以往大部分采用電化學法，如臨床和實驗室常用的血氣分析儀，它要取血樣來檢測，盡管可以得到精確的結果，但該方法屬于有創(chuàng)測量，操作復雜，分析周期長，不能連續(xù)監(jiān)測。脈搏血氧測定法是一種克服這些缺點的新型光學測量方法。在符合臨床要求的前提下，實現(xiàn)無創(chuàng)傷、長時間連續(xù)監(jiān)測血氧飽和度，為臨床提供了快速、簡便、安全可靠的測定方法。由于它的明顯優(yōu)點，已在臨床中得到廣泛應用特別是在臨床監(jiān)護、急救護理和手術麻醉中，它被認為是監(jiān)護儀所必備的性能血氧飽和度的測量通常分電化學法和光學法兩類。87監(jiān)護儀中對脈搏血氧飽和度的測量，采用的是光電技術，通常有兩種方法：透射法和反射法。透射法根據(jù)郎伯-比爾定律，當一束光照射到某種物質的溶液上時，物質對光有一定的吸收、衰減，透射光強I與入射光強I0之間有以下關系：I0/I比值的對數(shù)稱為吸光度D，因此上式可表示為：若保持光的路徑不變，吸光度便與物質的吸光系數(shù)和溶液的濃度成正比。監(jiān)護儀中對脈搏血氧飽和度的測量，采用的是光電技術，通常有兩種88

血液中氧合血紅蛋白（HbO2）和還原血紅蛋白（Hb）對不同波長的光的吸收系數(shù)不同，如圖6-4所示，在波長為600～700nm的紅光區(qū)，Hb的吸收系數(shù)比HbO2的大；而在波長為800～1000nm的近紅外光區(qū)，HbO2的吸收系數(shù)比Hb的大；在805nm附近是吸收點。圖6-4HbO2和Hb的光吸收系數(shù)血液中氧合血紅蛋白（HbO2）和還原血紅蛋白（Hb）對不89基于氧合血紅蛋白HbO2和還原血紅蛋白（Hb）的這種光譜特性，血氧飽和度探頭中的發(fā)光元件發(fā)出兩種波長的光信號，通常用660nm的紅光和925nm的近紅外光照射被測組織，將含動脈血管的部位（如手指、腳趾、耳垂等）放在發(fā)光管和一個光電管之間，如圖6-5所示。

光電管所接收的光吸收或者光透射信號包含兩種成分：一種是脈動成分（即交流信號AC），它是由脈動的動脈血的光吸收引起的交變成分；另一種是穩(wěn)定成分（即直流信號DC），它反映各非脈動組織（如表皮、肌肉、骨骼和靜脈等）引起光吸收的大小?；谘鹾涎t蛋白HbO2和還原血紅蛋白（Hb）的這種光譜90能反映血氧飽和度變化的僅僅是兩波長的交流信號幅度之比，而兩波長的直流信號可用于對交流信號定標。由于血液中的HbO2和Hb濃度隨著血液的脈動做周期性的改變，因此，它們對光的吸收也在脈動地變化，因此引起光電管輸出的電信號強度也隨血液脈動而周期性改變。由于光電管能將接收到的光信號轉變?yōu)殡娦盘枺荒軈^(qū)分光的波長，監(jiān)護儀電路中用一個定時電路來控制兩個發(fā)光管的發(fā)光次序。兩種波長的光交替通過檢測部位，由光電元件檢測透射光強，并將兩個信號的脈動成分分離出來，根據(jù)下式計算對應的血氧飽和度值：能反映血氧飽和度變化的僅僅是兩波長的交流信號幅度之比，而91由于光電信號的脈動規(guī)律與心臟的搏動一致，根據(jù)檢出的信號重復周期可確定脈率，所以稱之為脈搏血氧飽和度檢測。反射法采用透射原理的傳感器，只能局限于在指尖和耳垂部位進行測量，不能實現(xiàn)體表大多數(shù)部位的血氧飽和度監(jiān)測。雖然從指尖或耳垂檢測能反映全身的動脈血氧飽和度變化，卻不能反映由于局部組織（如腦組織）發(fā)生循環(huán)障礙或局部組織（如肌肉組織）大量耗氧等情況下組織血氧狀態(tài)的變化。采用反射式血氧飽和度傳感器的設計，可避免透射式傳感器透射深度有限的缺點，適用于全身各處肌肉組織氧含量的測量。由于光電信號的脈動規(guī)律與心臟的搏動一致，根據(jù)檢出的信號重復周92反射式傳感器示意圖

如圖6-6所示反射式血氧飽和度的檢測原理與透射式血氧飽和度的檢測原理的電路部分基本相同，不同的只是傳感器。反射式傳感器也是由兩種波長的發(fā)光二極管和光敏元件組成，但光敏元件接收到的是組織的反射光。由于光線在組織中的運動呈現(xiàn)隨機性，反射式傳感器所接收到的光線很難確定其確切的檢測區(qū)域，從概率意義上說，光線從光源發(fā)射經(jīng)組織傳播到光敏元件接收，走過的是一條香蕉狀路線，所以，光源與光敏元件的距離是一個重要的參數(shù)，一般設置為4～10mm反射式傳感器示意圖

如圖6-6所示反射式血氧飽和度的檢測原理93影響血氧飽和度精確測量的因素下列因素影響血氧飽和度的精確測量：不正確的位置可能導致不正確的結果。測量需要脈動。當脈動降低到一定極限，就無法進行測量。光線干擾會影響測量的精度。人為的移動也可能影響測量的精度，因為它與脈動具有相同的頻率范圍。影響血氧飽和度精確測量的因素下列因素影響血氧飽和度的精確測量94呼吸呼吸率：呼吸監(jiān)護指監(jiān)護病人的呼吸頻率，即呼吸率。呼吸頻率是病人在單位時間內呼吸的次數(shù)，單位是次/分(min)。平靜呼吸時，新生兒60～70次／min，成人12～18次／min。呼吸頻率在監(jiān)護中有熱敏式和阻抗式兩種測量方法。熱敏式呼吸測量將熱敏電阻置于鼻腔內，當呼吸氣流通過熱敏電阻時，改變了傳熱條件，使熱敏電阻的溫度隨呼吸氣流周期發(fā)生變化，從而使熱敏電阻值發(fā)生周期性的變化。呼吸呼吸率：呼吸監(jiān)護指監(jiān)護病人的呼吸頻率，即呼吸率。呼吸頻率95圖中R1、R2為標準電阻，且R1=R2；R4為調零電阻，使用前調節(jié)R4使它與熱敏電阻值相等，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出為零。Rs是用來調整電橋靈敏度的。圖中R1、R2為標準電阻，且R1=R2；R4為調零電阻，96圖6-8是熱敏式呼吸頻率傳感器示意圖。熱敏電阻放在夾子的平直片前端外側。使用時只要將夾子夾住鼻子翼，并使熱敏電阻置于鼻孔之中即可。圖6-8是熱敏式呼吸頻率傳感器示意圖。熱敏電阻放在夾子的97阻抗式呼吸測量人體呼吸運動時，胸壁肌肉交變弛張，胸廓也交替變形，肌體組織的電阻抗也交替變化，變化量為0.1～3Ω，稱為呼吸阻抗。呼吸阻抗(肺阻抗)與肺容量存在一定的關系，肺阻抗隨肺容量的增大而增大。阻抗式呼吸測量就是根據(jù)肺阻抗的變化而設計的。監(jiān)護測量中，呼吸阻抗電極與心電電極合用，即用心電電極同時檢測心電信號和呼吸阻抗。電極安放方法與前面所述“心電監(jiān)護”相同。利用L和R（或L和RF）兩個電極。兩電極之間的阻抗作為待測阻抗Zx，接在惠斯通電橋的一個橋臂上，如圖6-9所示。電橋的供電電源采用10kHz～100kHz的高頻電源，這種電源的頻率不會引起心臟的刺激作用。阻抗式呼吸測量人體呼吸運動時，胸壁肌肉交變弛張，胸廓也交替變98呼吸阻抗的測量除了電橋法以外，還有調制法、恒壓源法和恒流源法。呼吸阻抗是容性的，電橋靜態(tài)平衡調節(jié)較困難，而呼吸阻抗隨時間經(jīng)常變化，平衡調節(jié)要經(jīng)常進行，這樣對長時間穩(wěn)定不太方便。恒流源法就是輸出高頻恒定的電流，通過電極直接加到病人的胸壁上。由于呼吸阻抗的周期變化，兩電極之間的電壓也周期性地變化，經(jīng)濾波、放大后可描記呼吸曲線，呼吸曲線不但反應呼吸頻率和深度，還可分析潮氣量等。呼吸阻抗的測量除了電橋法以外，還有調制法、恒壓源法和恒流99影響呼吸測量的因素影響呼吸測量的因素有以下幾種：不適當?shù)胤胖秒姌O會影響對阻抗變化的測量。皮膚接觸不良導致信號不良。外部干擾。病人的移動、骨骼、器官、起搏器的活動以及電外科手術器械的電磁干擾都會影響呼吸信號。對于活動的病人不推薦進行呼吸監(jiān)護，因為會產生錯誤警報。影響呼吸測量的因素影響呼吸測量的因素有以下幾種：100體溫監(jiān)護測量方法監(jiān)護儀中的體溫測量一般采用負溫度系數(shù)的熱敏電阻作為溫度傳感器。體溫測量的測量線路是惠斯通電橋，將熱敏電阻接在電橋的一個橋臂上，通過測量電橋的不平衡輸出，可以測定體溫。影響體溫測量的因素體溫計應該能夠提供快速、準確、可靠的體溫測量。影響體溫測量的因素包括以下幾個：⑴刻度準確性；⑵沒有適當?shù)膮⒖紭藴蕘韺w溫計進行校準；⑶測量的解剖部位的選擇；⑷環(huán)境因素⑸病人的活動和移動。體溫監(jiān)護測量方法101呼吸末二氧化碳監(jiān)護呼吸末二氧化碳（PetCO2)是麻醉患者和呼吸代謝系統(tǒng)疾病患者的重要檢測指標。監(jiān)測呼吸末二氧化碳濃度，不僅可監(jiān)測通氣而且能反映肺血流，具有無創(chuàng)及連續(xù)監(jiān)測的優(yōu)點，從而減少血氣分析的次數(shù)。測量方法CO2測量主要采用紅外吸收法，即不同濃度的CO2對特定紅外光的吸收程度不同。因為CO2能吸收波長為4.3μm的紅外線，用紅外線透照測試氣樣后，光電換能器元件能探測到紅外衰減程度，所獲取的信號與參比氣信號比較，經(jīng)電子系統(tǒng)放大處理后就能用數(shù)字和圖形顯示CO2濃度。呼吸末二氧化碳監(jiān)護呼吸末二氧化碳（PetCO2)是麻醉患者和102CO2監(jiān)護有主流式和旁流式兩種。主流式直接將氣體傳感器放置在病人呼吸氣路導管中，直接對呼吸氣體中的CO2進行濃度轉換然后將電信號送入監(jiān)護儀進行分析處理，得到PetCO2參數(shù)。旁流式的光學傳感器置于監(jiān)護儀內，由氣體采樣管實時抽取病人呼吸氣體樣品，經(jīng)氧水分離器，去除呼吸氣體中的水分，送入監(jiān)護儀中進行CO2分析。影響CO2測量呼吸氣體測量精度的因素：⑴病人呼吸的溫度；⑵病人呼吸過程中水蒸氣的含量；⑶測量點的大氣壓；⑷其他氣體，最顯著的是空氣中的N2O和O2。CO2監(jiān)護有主流式和旁流式兩種。主流式直接將氣體傳感器放置103心輸出量心輸出量是衡量心功能的重要指標，在某些病理條件下，心輸出量降低，使機體營養(yǎng)供應不足。心輸出量是心臟每分鐘射出的血量，它的測定是通過某一方式將—定量的指示劑注射到血液中，經(jīng)過在血液中的擴散，測定指示劑的變化來計算心輸出量。測量方法監(jiān)護中常用熱稀釋法檢測。這種方法采用生理鹽水作為指示劑，熱敏電阻為溫度傳感器。將漂浮導管經(jīng)由心房插入肺動脈，然后經(jīng)該導管向右心房注入冷生理鹽水或葡萄糖液，溫度傳感器放置于該導管的前端，當冷溶液與血液混合后就會發(fā)生溫度變化，因此，當混合的血流進入肺動脈時，將被溫度傳感器感知，根據(jù)注入的時刻和混合后溫度的變化情況，利用心輸出量換算方程，監(jiān)護儀就可分析心輸出量：心輸出量心輸出量是衡量心功能的重要指標，在某些病理條件下，心104式中：1.08是與注入冷生理鹽水和血液比熱及密度有關的常數(shù)；b0是單位換算系數(shù)；CT是相關系數(shù)；VI和TI是冷生理鹽水的注入量和溫度；Tb和△Tb是血液溫度及其變化量。

監(jiān)護儀可重復測定不同時刻的心輸出量，其測定間隙最短可達2min。影響心輸出量準確測量的因素：⑴生理條件，心率和心律的變化，心臟畸形以及病人的焦慮或移動都會造成測量的誤差；⑵導管條件，導管損壞或者位置不正確、過早地對氣囊充氣會導致測量的誤差；⑶注射因素，不準確的時間、體積、溶液溫度以及不正確的導管端口的使用也會造成測量的誤差。式中：1.08是與注入冷生理鹽水和血液比熱及密度有關105十、脈搏脈搏：是動脈血管隨心臟舒縮而周期性搏動的現(xiàn)象。脈搏包含血管內壓、容積、位移和管壁張力等多種物理量的變化。脈搏測量有幾種方法：一是從心電信號中提?。欢菑臏y量血壓時壓力傳感器測到的波動來計算脈率；三是光電容積法。下面重點介紹光電容積法測量脈搏。光電容積式脈搏測量是監(jiān)護測量中最普遍的，傳感器由光源和光電變換器兩部分組成，它夾在病人指尖或耳廓上，如圖6-10所示。光源選擇對動脈血中氧合血紅蛋白有選擇性的一定波長的光，最好用發(fā)光二極管，其光譜在6×10-7～7×10-7m。這束光透過人體外周血管，當動脈搏動充血容積變化時，改變了這束光的透光率，由光電變換器接收經(jīng)組織透射或反射的光，轉變?yōu)殡娦盘査头糯笃鞣糯蠛洼敵?，由此反映動脈血管的容積變化。

十、脈搏脈搏：是動脈血管隨心臟舒縮而周期性搏動的現(xiàn)象。脈搏包106脈搏是隨心臟的搏動而周期性變化的信號，動脈血管容積也周期性地變化，光電變換器的電信變化周期就是脈搏率。圖6-10光電容積法脈搏測量脈搏是隨心臟的搏動而周期性變化的信號，動脈血管容積也周期107第三節(jié)床邊監(jiān)護儀床邊監(jiān)護儀是設置在床邊與病人相連的監(jiān)護儀，它可以監(jiān)測心電、血壓、呼吸、體溫、心功能和血氣等各種生理參數(shù)，對心電的監(jiān)測是它主要的功能。本節(jié)主要介紹床邊心電監(jiān)護儀基本原理及一些常用電路。單參數(shù)床邊監(jiān)護儀單參數(shù)床邊監(jiān)護儀一般指心電監(jiān)護儀。心電監(jiān)護儀能夠實時、連續(xù)地監(jiān)視心電波形，并予以顯示。在心電、心率出現(xiàn)異常時會自動發(fā)出警報，自動記錄出報警時的心電波形，這是心電監(jiān)護儀的基本功能。第三節(jié)床邊監(jiān)護儀床邊監(jiān)護儀是設置在床邊與病人相連的監(jiān)護儀108心電監(jiān)護儀能就某些R波是否提前，以及QRS波群是否變寬做出判斷并報警。無論是心率越限，還是早搏、增寬，乃至其他某些種類的心律失常報警，在報警之后，都要能指示報警床位、報警項目，并且要自動記錄報警前和報警后一段時間的心電波形。圖6-11為單導心電監(jiān)護儀的原理框圖。這個心電監(jiān)護儀除了有一個心電信號的主通道外，還有一個監(jiān)護心率的輔助通道。主要功能：用長余輝矩形示波管顯示心電波形；用指針式心率表顯示瞬時心率；每一個QRS波出現(xiàn)時都有聲光同步顯示；當病人的心率超出任意設定的上、下限時能自動報警，并且可以啟動外接記錄器記錄異常心電圖。組成：該框圖分為四大部分：心電放大電路、心率監(jiān)護電路、示波顯示電路和穩(wěn)壓電源電路。心電監(jiān)護儀能就某些R波是否提前，以及QRS波群是否變寬做出判109圖6-11單通道心電監(jiān)護儀框圖圖6-11單通道心電監(jiān)護儀框圖110直流穩(wěn)壓電源部分：有若干種不同的直流或交流輸出，供整機使用。其中采用隔離變壓器以提高設備的安全性。信號通道所用的±12V電源采用二次穩(wěn)壓方式，以提高通道的穩(wěn)定性和抗干擾能力。心電放大器：心電放大器部分的原理與心電圖機相同。放大電路又分為：前置放大器、后置放大器、濾波放大和供示波顯示用的功率放大器。直流穩(wěn)壓電源部分：有若干種不同的直流或交流輸出，供整機使用。111此處有五條導聯(lián)線作為整機輸入，這個主通道的總增益應在100dB左右。為了提高整機輸人阻抗，前置放大器的第一級應采用場效應管，其柵極應該接有導聯(lián)開關和過壓保護電路。在前置放大器和后置放大器之間有隔直電容，以消除導聯(lián)極化電壓；同時還有除顫保護。濾波放大器主要是由有源雙T濾波器組成50Hz干擾信號抑制電路。最后一級實現(xiàn)信號的功率放大，為示波管Y偏轉板提供足夠的偏轉電壓。此處有五條導聯(lián)線作為整機輸入，這個主通道的總增益應在100d112心率檢測部分圖6-12

心率檢測部分圖6-12113圖6-12可知，經(jīng)過濾波放大器后的心電信號傳送到QRS波檢出電路并整形成脈沖波，使每一次心跳對應一個脈沖，同時帶動二極管亮0.3s；最后由計數(shù)電路和磁電式電壓表構成平均值顯示電路，以指針形式顯示瞬時心率。心率表上帶有兩個光電耦合器以控制心率上、下限報警。當指針指在上限或下限時，都可以恰好使一個光電耦合器不受光，使光電耦合器中的光電三極管工作狀態(tài)翻轉，啟動聲光報警。由于兩套光電耦合器的工作位置可以人工調整，故心率上、下限是可以預先設置的。它由七個運算放大器組成。這個電路分兩大部分：運算放大器A1～A5組成QRS波檢出電路，輸出為心率脈沖；A6和A7組成的心率計數(shù)電路，是將心率脈沖變成一個與心率值成正比例的直流電壓，最后用心率表指示心率值。圖6-12可知，經(jīng)過濾波放大器后的心電信號傳送到QRS波檢出114除顫抑制電路

運放A1和二極管D1～D4及R2、R3、C2、+E、-E組成除顫抑制電路，用以消除由除顫器發(fā)出的除顫脈沖形成的強大干擾。除顫抑制電路

運放A1和二極管D1～D4及R2、R3、C2、115橋路輸出的正常心電信號：＜100mV。此時：忽略二極管壓降：實際上對除顫信號的抑制作用主要是電容C2的濾波作用。因為電阻R2的數(shù)值很大，所以C2濾波時間常數(shù)近似為τ2=C2·（R4+R5）。人體的心電波形在本級的最大上升速率不超過dV/dt=1V/s，只要設計好C2，使電容兩端電壓的變化率大于此值的10倍就可以使心電信號不失真地輸出。設C2上的電壓變化率dV/dt=10V/s，則有：橋路輸出的正常心電信號：＜100mV。此時：116總之，這個除顫信號抑制電路是一個具有限幅特性的跟隨器，它用C2把幅度很大的除顫尖脈沖信號濾除。C1的作用是將心電信號中的直流成分隔去。運放A2構成有源二階帶通濾波器，利用QRS波的中心頻率在17Hz附近的特點從心電信號中選出QRS波，所以A2輸出的是對應于心跳的脈沖信號。此濾波器的中心頻率為：總之，這個除顫信號抑制電路是一個具有限幅特性的跟117現(xiàn)代醫(yī)學電子儀器原理與設計課件第二版第六章118這個電路在f0時增益為-l。由于A2的反相作用，輸出電壓是反相的QRS波脈沖。半波整流電路運放A3組成的半波整流電路取出QRS波的半周，起到了整形作用。它的工作原理是：當A3輸出端的電壓為正半周時，D6導通，D6輸出半周信號；當A3輸出端的電壓為負半周時，D6截止，沒有信號通過。因為QRS脈沖是從A3的反相端輸入的，因此這個整流電路輸出電壓是正向脈沖，如圖6-14中uo3的波形圖所示。該圖中二極管D5的作用是避免D6截止時產生A3開環(huán)使用的現(xiàn)象，對A3進行保護。這一級可以利用R10和R8提供一定的增益。這個電路在f0時增益為-l。由于A2的反相作用，輸出電壓是反119現(xiàn)代醫(yī)學電子儀器原理與設計課件第二版第六章120閾值電路運放A4組成的閾值電路實際上是一個峰值檢出電路。它的作用是取出QRS波的峰值，并通過電位器分壓取出一部分作為下一級比較器的基準閾值電壓。閾值電路的工作原理是：當運放A4輸出端的電壓上升時，VD8可能導通而對C5充電；當A4的輸出端電壓下降時，VD8被C5反偏而截止，此時C5的三條放電支路阻抗都很高，所以C5能夠保持各QRS波的峰值。C5的放電時間常數(shù)設計為10s，它充電很快、放電很慢，組成一個峰值保持電路。此正的峰值電壓由Rw1分壓后輸出。閾值電路運放A4組成的閾值電路實際上是一個峰值檢出電路。它的121比較電路運放A5接成開環(huán)工作方式，對它的兩個輸入端信號進行比較。它的輸出電壓只有正向飽和和負向飽和兩種工作狀態(tài)。A5的同相輸入端接有前級輸出的直流閾值電壓。當反相端出現(xiàn)的正向QRS脈沖大于閾值電壓時，A5輸出低電平，反之輸出高電平?？梢夾5構成的比較器的作用是對QRS波整形，它的輸出是對應于QRS波的負矩形脈沖。輸出電壓以uo5的波形如圖6-14所示。前級取心電信號幅值會產生閾值電壓的原因是：心電信號的輸入幅度發(fā)生變化時，閾值電壓也會發(fā)生相應變化，二者總能在A5的兩個輸入端進行有效比較，保證A5可靠地觸發(fā)。電位器Rw1的作用是調閾值電壓值。比較電路運放A5接成開環(huán)工作方式，對它的兩個輸入端信號進行比122圖6-14心率監(jiān)測電路各點波形圖圖6-14心率監(jiān)測電路各點波形圖123單穩(wěn)電路

運放A6接成單穩(wěn)電路，目的是將前一級輸出的負脈沖整形成一個持續(xù)時間為0.3s的定寬負脈沖，其周期仍與心電波形相對應。輸出電壓uo6的波形如圖6-14所示。運放A6接有正反饋電路，輸出端只有正向飽和、負向飽和兩種狀態(tài)，而R19和R18對輸出電壓分壓只有+4V和-4V兩種狀態(tài)。設A6輸入為高電平，其輸出也為高電平。由于D9導通維持反相輸入端為+0.6V，而同相輸入端為+4V，因此輸出電壓維持在高電平不會翻轉，成為電路的穩(wěn)態(tài)。當輸入端有一負脈沖到來后，同相端電壓被拉成負電壓，強迫A6翻轉，輸出的低電平經(jīng)電阻分壓后使同相端電壓變?yōu)?4V。與此同時，由于D9截止和C7被輸出低電平充電，使反相端電壓由+0.7V逐漸降低。這個電壓一旦降到與同相端電壓相等時，A6又會自行翻轉為輸出高電平?？梢娸敵鰹榈碗娖降钠陂g是電路的暫穩(wěn)態(tài)。這就是單穩(wěn)電路的工作原理。單穩(wěn)電路運放A6接成單穩(wěn)電路，目的是將前一級輸出的負脈沖整124暫穩(wěn)態(tài)定時時間由延時電容C7和其他電阻決定，即：暫穩(wěn)態(tài)定時時間由延時電容C7和其他電阻決定，即：125心率計數(shù)電路

運放A6和A7組成了心率計數(shù)電路。其指導思想是只有將QRS波用A6變成定寬脈沖后再用A7取均值，得到的直流電壓才與心率成正比，不受QRS波寬的影響。

A7構成一個低通濾波器，濾去交流成分，把輸入信號變成直流供心率表顯示。這個濾波器的截止頻率為：

式中，Ud為二極管VD9的正向導通壓降；E為運放A6的高電平輸出值。輸出的定寬負脈沖可以使二極管在每一次心跳后燃亮0.3s，可見VD10是心跳指示器。心率計數(shù)電路

運放A6和A7組成了心率計數(shù)電路。其指導思想是126多參數(shù)床邊監(jiān)護儀（略）多參數(shù)床邊監(jiān)護儀大多采用插件式結構，配置十分靈活，且相對獨立，通過改變設置，可以作為床邊監(jiān)護儀，也可以作為中心監(jiān)護儀。用戶可以通過換用插件來實現(xiàn)多種生理信號和血氣參數(shù)的監(jiān)護功能，如對心電圖進行全面準確的心律失常分析、ST分析及記憶回顧功能；有創(chuàng)及無創(chuàng)血壓的測量；有創(chuàng)及無創(chuàng)血氧飽和度的測量；脈搏、經(jīng)皮O2、CO2分壓的測量；呼吸率及呼吸中的N2O、潮濕度、潮氣CO2分壓的測量等。作為監(jiān)護設備，還具有心電、動脈壓力以及脈搏等的波形顯示、多種參數(shù)的趨勢圖顯示、多種參數(shù)超限時的聲光報警系統(tǒng)以及記錄等功能。儀器可經(jīng)接口與其他主機或其它床邊機互相傳輸各種數(shù)據(jù)，因此可滿足很多科室的需求。多參數(shù)床邊監(jiān)護儀（略）多參數(shù)床邊監(jiān)護儀大多采用插件式結構，配127第四節(jié)中央監(jiān)護系統(tǒng)在ICU（重癥監(jiān)護病房）和CCU（冠心病監(jiān)護病房）中，必須對多床位的危重病人實行24小時的實時、連續(xù)監(jiān)護，以便在病人出現(xiàn)病情惡化時采取必要的搶救與治療措施。采用中央集中監(jiān)護的方式，可將多個床邊監(jiān)護儀送來的病人生理、生化信息及其變化進行集中分析、處理與管理，有利于提高儀器的利用率。中央監(jiān)護儀系統(tǒng)由一臺中央監(jiān)護儀和若干臺床邊監(jiān)護儀組成，床邊監(jiān)護儀和中央監(jiān)護儀間由接口電路和數(shù)據(jù)通信線路連接。中央監(jiān)護儀也可發(fā)送控制指令至床邊監(jiān)護儀，直接控制其工作；床邊的超限報警信號也可同時出現(xiàn)在中央監(jiān)護儀上，并指出相應的床號和生命指征參數(shù)。第四節(jié)中央監(jiān)護系統(tǒng)在ICU（重癥監(jiān)護病房）和CCU（冠心128中央監(jiān)護系統(tǒng)可分為單參數(shù)集中監(jiān)護系統(tǒng)（如心電集中監(jiān)護系統(tǒng)）和多生理參數(shù)集中監(jiān)護系統(tǒng)。中央監(jiān)護系統(tǒng)主要通過各種有線或無線通信技術實現(xiàn)病人生理信號數(shù)據(jù)和各種控制信號在各終端（床邊監(jiān)護儀）之間以及床邊監(jiān)護儀與中央監(jiān)護儀之間的傳遞。中央監(jiān)護系統(tǒng)的通信方式㈠以太網(wǎng)：