醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座

醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第1頁一、病人監(jiān)護儀器概述（PatientMonitor）病人監(jiān)護儀是一個用以測量和控制病人生理參數(shù)，并可與已知設定值進行比較，假如出現(xiàn)超差可發(fā)出報警裝置或系統(tǒng)。用途：測量和監(jiān)視生理參數(shù)監(jiān)視和處理用藥及手術(shù)前后情況與臨床診療儀器區(qū)分：必須長時間連續(xù)地監(jiān)護病人生理參數(shù)。檢測出改變趨勢，指出病危情況。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第2頁伴隨電子儀器和計算機技術(shù)快速發(fā)展，各種醫(yī)用監(jiān)護儀發(fā)展也很快，從單一生理參數(shù)監(jiān)測發(fā)展到對生物電、血壓、心率、呼吸、體溫、血流等若干參數(shù)聯(lián)合監(jiān)測。從單一病床監(jiān)測發(fā)展到對多個病體連續(xù)監(jiān)測。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第3頁當代監(jiān)護儀均采取了計算機技術(shù)，并利用了無損檢測技術(shù)、遙測技術(shù)等，能夠?qū)Υ罅繖z測數(shù)據(jù)進行實時分析、處理、顯示和統(tǒng)計，及時報警或自動開啟救護裝置進行處理，甚至可對病變情況作出趨勢預報。監(jiān)護儀在臨床中使用時，配合其它設備共同組成監(jiān)護系統(tǒng)對病人進行監(jiān)護。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第4頁監(jiān)護系統(tǒng)普通由三大部分組成，一是閉路電視攝像與放像系統(tǒng)，監(jiān)護病人活動狀態(tài)；二是必要搶救設備，為整個系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)，如輸液裝置、呼吸機、除顫器、起搏器等；三是多路生理參數(shù)監(jiān)護儀，包含⑴信號檢測部分（如傳感器和電極等）；⑵信息處理部分（如模擬通道濾波、放大、信號變換、數(shù)字信號處理等）；⑶終端顯示部分（如數(shù)據(jù)量顯示、報警顯示、模擬量顯示等）。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第5頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第6頁監(jiān)護儀分類

1．監(jiān)護儀器按結(jié)構(gòu)能夠分成以下四類：便攜式監(jiān)護儀、普通監(jiān)護儀、遙測監(jiān)護儀。2、依據(jù)病癥分類：有冠心病自動監(jiān)護儀、危重病人自動監(jiān)護儀、手術(shù)室自動監(jiān)護儀、手術(shù)后自動監(jiān)護儀、分娩自動監(jiān)護儀、新生兒早產(chǎn)兒自動監(jiān)護儀、放射線治療室自動監(jiān)護儀、高壓氧倉自動監(jiān)護儀等等。

醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第7頁3、依據(jù)使用范圍分類：有床邊監(jiān)護儀、中央監(jiān)護儀和離院監(jiān)護儀三種，它們又各有智能化和非智能化之分。4、依據(jù)功效分類：單參數(shù)監(jiān)護儀和多參數(shù)監(jiān)護儀。

醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第8頁二、生理參數(shù)檢測常見監(jiān)護生理參數(shù)⑴心電⑵心率⑶呼吸⑷血壓⑸心輸出量⑹體溫⑺脈搏⑻血氧飽和度醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第9頁2.1心電導聯(lián):3個或6個,最多12個電極:肢體導聯(lián)3個或4個;

胸導聯(lián)3個(R、L、RF）監(jiān)護肢體導聯(lián)和胸導聯(lián)則最少5個通慣用導聯(lián)Ⅱ?qū)π碾妶D進行連續(xù)監(jiān)測，對冠心病患者，往往還需要同時監(jiān)測V5導聯(lián)和導聯(lián)I心電圖，方便不但能了解心搏情況，而且能夠?qū)π募∪毖⑿募」Ｈ?、各種心律失常(如室顫、房顫、早搏、停博等)作出正確分析和判斷。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第10頁心電圖機和心電監(jiān)護區(qū)分儀器類別通頻帶時間常數(shù)測量目標放大器性能要求心電圖機0.05~80Hz≥3.2S心電細微結(jié)構(gòu)(短時間)高心電監(jiān)護1~25Hz≥0.3S心率(長時間)低醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第11頁2.2心率心率測量是依據(jù)心電波形測定瞬時心率和平均心率瞬時心率：心電圖中兩個相鄰R-R間期倒數(shù)平均心率：在一定時間內(nèi)，求R波個數(shù)比值監(jiān)護儀心率報警范圍：低限：20～100次/min高限：80～240次/min檢測R波是測量心率關(guān)鍵醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第12頁2.3、呼吸

呼吸監(jiān)護包含三個方面：呼吸波形實時顯示、呼吸率（次/分鐘）自動計算及潮氣量（每次或每分鐘吸入氣體體積）自動計算及顯示。常見呼吸測量方式兩種：

1、熱敏式呼吸測量

2、阻抗式呼吸測量醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第13頁2.3.1、熱敏式呼吸測量

用熱敏電阻放在鼻孔處，當鼻孔中氣流經(jīng)過熱敏電阻時，熱敏電阻受到流動氣流熱交換，電阻值發(fā)生改變。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第14頁

對于換熱表面積為A，溫度為T熱敏電阻，當感受到鼻孔內(nèi)溫度為Tf呼吸氣流流動，熱敏電阻上對流換熱量為

是對流換熱系數(shù)，Tf與人體溫度靠近，且恒溫。若呼吸流速大，熱交換Q就大,所以，熱敏電阻溫度T改變也較大。

當鼻孔氣流周期性地流過熱敏電阻時，熱敏電阻值也周期性地改變．依據(jù)這個原理，將熱敏電阻接在惠斯通電橋一個橋臂上，就能夠得到周期性改變電壓信號，電壓周期就是呼吸周期，所以，經(jīng)過放大處理后能夠得到呼吸率。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第15頁2.3.2、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，肌體組織電阻抗也交替改變，改變量為0.1~3,稱為呼吸阻抗（肺阻抗）且這種阻抗改變與呼吸活動呈線性關(guān)系。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第16頁特點：呼吸阻抗電極與心電電極適用；電橋激勵電源采取20~100kHz高頻電源；【胸阻抗包含感抗、容抗和電阻，但當胸部通以50KHz~100KHz（比如62.5KHz）高頻電流時，胸阻抗可等效為一純電阻，所以，能夠經(jīng)過胸電阻改變來檢測呼吸?！考钤礊楹懔髟础ａt(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第17頁2.4、血壓

血壓是血管內(nèi)血液對單位面積血管壁側(cè)壓力。血壓包含動脈血壓，毛細血管血壓，中心靜脈血壓。我們所測量血壓主要指動脈血壓，它包含收縮壓和舒張壓。收縮壓（高壓）：心臟收縮時，動脈血壓所到達最高數(shù)值舒張壓（低壓）：心臟舒張時，動脈血壓下降最低數(shù)值醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第18頁2.4、血壓測量血壓可進行有創(chuàng)檢測和無創(chuàng)檢測。有創(chuàng)檢測采取方法為動脈插管接壓力計或壓力傳感器，這種方法測量準確，但給病人造成痛苦，所以只在心血管手術(shù)時利用。無創(chuàng)檢測傳統(tǒng)方法是聽診法，又稱柯氏音法，這種方法是俄國醫(yī)生Korotkoff于1905年創(chuàng)造。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第19頁有創(chuàng)血壓測量方法醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第20頁

柯氏音法是用一個13×23cm氣袖纏于上臂中部，輸出管連于水銀壓力計，氣袖下方肱動脈搏動處放置聽診器。用橡皮球向氣袖打氣，當袖內(nèi)壓大于收縮壓（PS，即所謂“高壓”）時，動脈被壓閉。然后以2~3mmHg/秒速率放氣，并監(jiān)聽柯氏音。柯氏音是血流經(jīng)過被壓閉又逐步開啟動脈血管時產(chǎn)生斷續(xù)聲音。2.4.1柯氏音法醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第21頁柯氏音分為五相，第一相對應著袖內(nèi)壓剛才低于收縮壓，血管內(nèi)開始出現(xiàn)斷續(xù)血流時產(chǎn)生，所以此時水銀壓力計指示就是收縮壓；第五相對應著袖內(nèi)壓剛才低地舒張壓（PD，即所謂“低壓”），血流在血管內(nèi)開始連續(xù)經(jīng)過，柯氏音由減弱變?yōu)橄В藭r水銀壓力計指示就是舒張壓。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第22頁20世紀70年代以來，出現(xiàn)了各種柯氏音法電子血壓計，由微處理器控制，手動或用氣泵自動打氣，手動或用電磁閥自動放氣，經(jīng)過微音器自動監(jiān)測柯氏音，并由微處理器自動判斷及自動測量，由液晶數(shù)字顯示收縮壓、舒張壓、平均壓及心率等。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第23頁

柯氏音法關(guān)鍵在于區(qū)分血流聲音信號，以聲音改變?yōu)橐罁?jù)。其優(yōu)點為同普通臨床應用相一致，輕易被醫(yī)生們認同。其缺點是測量精度低，往往需要屢次測量。基于柯氏音法電子血壓計也存在該問題。電子器件拾音器易受外界噪聲干擾，結(jié)果偏差較大，不能直接測量動脈平均壓。所以在血壓測量技術(shù)中，漸漸被振蕩法所代替。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第24頁

測振法是70年代發(fā)展起來測量血壓新方法。這種方法也象傳統(tǒng)柯氏音法那樣需要用袖帶阻斷動脈血流。但在放氣過程中，不是檢測柯氏音，而是經(jīng)過壓力傳感器檢測袖內(nèi)氣體振蕩波。這些振蕩波起源于動脈血管壁振動。理論計算和試驗證實，這種振蕩波與動脈壁收縮壓、舒張壓、平均壓都有一定函數(shù)關(guān)系。2.4.2、測振法（示波法）醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第25頁收縮壓平均壓舒張壓醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第26頁經(jīng)過將振蕩波放大、濾波后，將包絡線檢出，再用一定判據(jù)判斷包絡線與收縮壓、舒張壓時相對應關(guān)系。該關(guān)系普通采取經(jīng)驗值取得。該方法不受操作者主觀影響，防止了柯氏音法易受環(huán)境干擾缺點，能準確地測出平均壓。其缺點是測量時要防止上肢肌肉收縮、心房纖顫時測量數(shù)據(jù)不準確。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第27頁示波法血壓測量系統(tǒng)設計圖醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第28頁血壓測量模塊結(jié)構(gòu)圖醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第29頁壓力放大部分氣動部分醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第30頁示波法血壓測量軟件流程醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第31頁2.4.3超聲波法超聲波法測量血壓結(jié)構(gòu)圖醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第32頁

無創(chuàng)動態(tài)血壓監(jiān)測最早由llinman等1962年研制并應用于臨床。開始為半自動式，伴隨電子技術(shù)飛速發(fā)展，美國首先研制和應用全自動型動態(tài)血壓監(jiān)護儀。該儀器可在1～60分鐘內(nèi)隨意調(diào)整充氣間隔時間。我國于1992年亦研制成功，應用比較廣泛廠家有北京同仁光電技術(shù)企業(yè)、長春曙光、中健電子等廠家產(chǎn)品。其中北京同仁光電技術(shù)企業(yè)還推出與心電圖同時統(tǒng)計儀器，能夠觀察心肌缺血，心律失常與血壓改變之間因果或次序關(guān)系，有很大臨床價值。

另外基于脈搏傳遞時間，動脈容積鉗制法、動脈壓力測量法等無創(chuàng)連續(xù)血壓測量。但這些方法還在研究當中，含有遼闊前景。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第33頁2.5心輸出量心輸出量是指心臟在單位時間內(nèi)輸出血量（L/min）。它是衡量心功效主要指標。每搏輸出量(StrokeVolume)：每次心搏血液輸出量。心輸出量=每搏輸出量心率醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第34頁心輸出量測量方法:在監(jiān)護儀中，心輸出量測量常采取熱稀釋法，該方法采取冷液（生理鹽水或葡萄糖液）做為指示劑，熱敏電阻為傳感器。漂浮導管由心房插入肺動脈，將冷液注入右心房，當冷液與血流混合后將會發(fā)生溫度改變，混合后液體進入肺動脈時，溫度改變由導管前端熱敏電阻檢出，依據(jù)注入時刻和混合后溫度能夠計算出心輸出量，這種方法可高精度重復測量不一樣時間心輸出量，其測量間隙最短可達2分鐘。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第35頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第36頁熱稀釋法

熱稀釋采取冷生理鹽水作為指示劑，含有熱敏電阻Swan－Ganz漂浮導管作為心導管。熱敏電阻置于肺動脈，向右心房注人冷生理鹽水。心輸出量可由Stewart－Hamilton方程確定：

1.08是由注人冷生理鹽水和血液比熱及密度相關(guān)常數(shù)，b0是單位換算系數(shù)，CT是相關(guān)系數(shù)，Vi和Ti是冷生理鹽水注入量和溫度，Tb和Tb是血液溫度和改變量。冷生理鹽水能夠用0～4C冰水液，也可用19～25C室溫液。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第37頁除了上述有創(chuàng)熱稀釋法外還有以下幾個方法：1、微創(chuàng)測量方法，其經(jīng)典代表是超聲多普勒法;2、無創(chuàng)測量方法，包含心血管磁共振成像法、部分CO2重呼吸法、心阻抗圖法和脈搏波描記法;3、針對動態(tài)測量需求，主要由心阻抗圖法和脈搏波描記法等發(fā)展而來穿戴式和移動式心輸出量測量技術(shù)。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第38頁2.6體溫體溫是了解生命狀態(tài)主要指標。監(jiān)護儀中，體溫測量常采取熱敏電阻作為溫度傳感器，采取電橋作為檢測電路?，F(xiàn)在已經(jīng)有集成化測溫電路可供選取。比如：PT100，在0℃時電阻為100Ω，溫度每升高1℃，電阻改變0.39Ω。在一些特殊場所，為了防止交叉?zhèn)魅?，亦能夠采取紅外非接觸測溫技術(shù)。監(jiān)護儀中，測溫精度應在0.1℃，應有較快測溫響應。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第39頁紅外測溫除了在醫(yī)學領(lǐng)域外，在航天，供電，熱能等眾多領(lǐng)域得到廣泛利用。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第40頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第41頁2.7脈搏脈搏包含血管血壓、容積、位移和管壁張力等各種物理量慣用傳感器：光電容積式、壓電式、心電信號中提取醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第42頁壓電式則采取壓電傳感器，壓電放在脈搏跳動顯著處，將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出。經(jīng)過放大、濾波、采集、顯示輸出。近年來光電檢測技術(shù)在臨床醫(yī)學應用中發(fā)展很快，這主要是因為光能避開強烈電磁干擾,含有很高絕緣性，且可非侵入地檢測病人各種癥狀信息。用光電法提取指尖脈搏光信息受到了從事生物醫(yī)學儀器工作教授和學者重視。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第43頁光電容積法主要采取光電式傳感器測量脈搏，該傳感器主要由發(fā)光二級管和光敏二極管組成，其測量原理是：發(fā)光二極管發(fā)出光透射過手指，經(jīng)過手指組織血液吸收和衰減，由光敏二極管接收。因為手指動脈血在血液循環(huán)過程中呈周期性脈動改變，所以它對光吸收和衰減也是周期性脈動，于是光敏二極管輸出信號改變也就反應了動脈血脈動改變。放大處理采集顯示光電轉(zhuǎn)換放大整形計數(shù)顯示發(fā)光接收醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第44頁2.8呼吸末二氧化碳（PetCO2）監(jiān)護呼吸末二氧化碳（PetCO2）是麻醉患者和呼吸代謝系統(tǒng)疾病患者主要檢測指標。監(jiān)測呼氣末二氧化碳濃度，不但可監(jiān)測通氣而且能反應肺血流，含有沒有創(chuàng)及連續(xù)監(jiān)測優(yōu)點，從而降低血氣分析次數(shù)。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第45頁CO2測量主要采取紅外吸收法，即不一樣濃度CO2對特定紅外光吸收程度不一樣。因CO2能吸收4.3μm紅外線，用紅外線透照測試氣樣后，光電換能元件能探測到紅外線衰減程度，所獲取信號與參比氣信號比較，就能得到CO2濃度。

醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第46頁CO2監(jiān)護由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CO2進行濃度轉(zhuǎn)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)；旁流式光學傳感器置于監(jiān)護儀內(nèi)，由氣體采樣管實時抽取病人呼吸氣體樣品，經(jīng)氣水分離器，去除呼吸氣體中水分，送入監(jiān)護儀中進行CO2分析。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第47頁2.9血氧飽和度

經(jīng)過肺循環(huán)，紅細胞中血紅蛋白與氧結(jié)合成合氧血紅蛋白，然后經(jīng)過動脈血流輸送到人體各個部分。

血氧飽和度是指100ml血液中血紅蛋白實際結(jié)合氧與能夠結(jié)合氧最大量比值。該指標是衡量呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)是否正常主要臨床指標。傳統(tǒng)測量血氧飽和度方法是使用分光光度計進行抽血化驗。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第48頁血氧飽和度測量當前廣泛應用透射法（或反射法）雙波長（紅光R：660nm和紅外光IR：920nm）光電檢測技術(shù)，檢測紅光和紅外光經(jīng)過動脈血光吸收引發(fā)交變成份之比IIR/IR和非脈動組織（表皮、肌肉、靜脈血等）引發(fā)光吸收穩(wěn)定分量（直流）值，經(jīng)過計算可得到血氧飽和度值SaO2。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第49頁因為光電信號脈動規(guī)律與心臟搏動規(guī)律一致，所以依據(jù)檢出信號周期可同時確定脈率，因而亦稱該方法為脈搏血氧飽和度測量。下列圖為血氧飽和度測量時手指安放方法。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第50頁測量原理

透射法:依據(jù)郎伯-比爾定律，當一束光照射到某種物質(zhì)溶液上時，物質(zhì)對光有一定吸收衰減，透射光強I與入射光強I0之間有以下關(guān)系：

I=I0e-cd式中，為物質(zhì)吸光系數(shù)，c為溶液濃度，d為光穿過路徑。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第51頁I0/I比值對數(shù)稱為吸光度D，所以上式可表示為：

D=ln（I0/I）=cd若保持光路徑不變，吸光度便與物質(zhì)吸光系數(shù)和溶液濃度成正比。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第52頁血液中氧合血紅蛋白（HbO2）和還原血紅蛋白（Hb）對不一樣波長光吸收系數(shù)不一樣，在波長為600nm～700nm紅光區(qū)，Hb吸收系數(shù)比HbO2大；而在波長為800nm～1000nm近紅外區(qū)，HbO2吸收系數(shù)比Hb大；在805nm附近是等吸收點。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第53頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第54頁測量方法

氧合血紅蛋白和非氧合血紅蛋白對不一樣波長紅光和紅外光吸收存在差異，且每次脈搏搏動時，動脈血容量改變造成對不一樣波長光吸收含有波動成份。所以采取兩個波長紅光和紅外發(fā)光器件依時序發(fā)紅光——不發(fā)光——紅外光——不發(fā)光，交替工作。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第55頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第56頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第57頁不發(fā)光時光敏二極管檢測到背景光和干擾信號產(chǎn)生電流，發(fā)紅光和紅外光時光敏二極管檢測到是透射過人體組織透射光光電流以及背景光和干擾信號產(chǎn)生光電流之和，經(jīng)過差動放大器能夠濾掉背景光和干擾信號產(chǎn)生影響，得到發(fā)紅光和紅外光時透射光光電流。深入經(jīng)過信號分離能夠得到紅光和紅外光透射信號直流和脈動分量(IDC)R,(IDC)IR,(IAC)R,(IAC)IR醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第58頁

求出系數(shù)R=(IAC/IDC)R/(IAC/IDC)IR

經(jīng)驗公式：血氧飽和度

SaO2=AR2+BR+C

式中A、B、C為經(jīng)驗常數(shù)醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第59頁2.10心音檢測

心音是因為心臟瓣膜開關(guān)、肌腱和肌肉舒縮、血流沖擊及心血管壁振動而產(chǎn)生一個復合音。心音電子檢測方法是經(jīng)過心音傳感器（一個磁電式空氣傳導傳感器）檢測心音信號，并經(jīng)過放大器放大及低通濾波后，送慢掃描示波顯示心音波形，或用描記器描記出心音波形，叫心音圖。心音主要頻譜在40Hz～100Hz之間，異常心音頻譜可達數(shù)百Hz。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第60頁心音小波分解信號濾波后心音信號心音原始信號醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第61頁3.3床邊監(jiān)護儀（BedsideMonitor）床邊監(jiān)護儀是設置在床邊與病人相連監(jiān)護儀，它能夠監(jiān)測心電、血壓、呼吸、體溫、心功效和血氣等各種生理參數(shù)。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第62頁3.3.1單參數(shù)床邊心電監(jiān)護

心電監(jiān)護儀能夠?qū)π呐K病患者施行實時、連續(xù)地監(jiān)視心電波形，并給予顯示。在心電、心率出現(xiàn)異常時會自動發(fā)出警報，自動統(tǒng)計出報警時心電波形，這是心電監(jiān)護儀基本功效。這種儀器特點是應用微型計算機做數(shù)據(jù)處理，依據(jù)建立起數(shù)理模型做出自動診療。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第63頁床旁心電監(jiān)護儀框圖

醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第64頁單導心電監(jiān)護儀醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第65頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第66頁心率檢測電路組成除顫抑制電路心電濾波電路半波整流電路閾值電路比較電路單穩(wěn)電路心率計數(shù)電路醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第67頁3.3.2多參數(shù)床邊監(jiān)護儀多參數(shù)床邊監(jiān)護儀大多采取插件式結(jié)構(gòu)，配置十分靈活，且相對獨立，經(jīng)過改變設置，能夠作為床邊監(jiān)護儀，也能夠作為中心監(jiān)護儀。以90303B床邊監(jiān)護儀為例介紹多參數(shù)床邊監(jiān)護儀結(jié)構(gòu)。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第68頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第69頁病人數(shù)據(jù)由功效插件采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號模式，經(jīng)過SDLC總線經(jīng)接口板傳送至監(jiān)護儀主機。送入主機數(shù)據(jù)是由監(jiān)護儀CPU依據(jù)程序存放器中程序處理，主CPU板包含動態(tài)RAM（DRAM）暫時存放數(shù)據(jù)。ROM包存放是處理程序、操作系統(tǒng)以及用戶和主機診療程序。機-機之間數(shù)據(jù)通訊是經(jīng)過以太網(wǎng)來實現(xiàn)。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第70頁SDLC同時數(shù)據(jù)聯(lián)接控制（數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡通訊規(guī)程）SDLC是IBM企業(yè)70年代發(fā)展一項通訊協(xié)議，它是一個速率達2兆位/秒雙向串行總線。在底板上SDLC接口，由CPU板上第一級遠程通用外設接口（RemoteUniversalPeripheralInterface，RUPI）控制，每個功效插件CPU上還有第二級RUPI，由第一級控制通訊。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第71頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第72頁總線醫(yī)學儀器中微機系統(tǒng)，從組成結(jié)構(gòu)上能夠分成面向中央處理器（即以CPU為中心）和面向總線（即以總線為中心）兩大類。以總線為中心結(jié)構(gòu)中，各部件之間通訊，只經(jīng)總線（雖也受CPU控制，但基本上不影響CPU工作），慣用于高性能醫(yī)學微機系統(tǒng)中。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第73頁總線種類一是把各種不一樣器件連接在一起組成不一樣功效插件芯片總線；二是把微機系統(tǒng)中各插件板相互連接起來板間總線，或稱系統(tǒng)總線，用于微機內(nèi)部，又稱內(nèi)部總線；三是用于將設備系統(tǒng)相互連接起來，組成智能化很強醫(yī)學信號處理和臨床研究大系統(tǒng)通訊總線，又稱外總線。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第74頁面向微處理器結(jié)構(gòu)在8位機單功效醫(yī)學儀器中使用較多，它以中央處理器CPU為中心，各部件之間通訊都要經(jīng)過CPU或設置專用信息通路。(主CPU和模塊CPU之間多采取中止方式進行通訊)醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第75頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第76頁各種模塊怎樣組合最為適當？醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第77頁傳統(tǒng)監(jiān)護儀設備普通是基于總線結(jié)構(gòu)，其原因是在于早期CPU性能較弱，無法滿足監(jiān)護儀多參數(shù)信息處理要求。而現(xiàn)在CPU性能日趨強大，發(fā)展快速，尤其以ARM內(nèi)核嵌入式系統(tǒng)CPU功效十分強大，當代監(jiān)護儀將逐步以CPU為關(guān)鍵設計，從而在確保性能情況下，結(jié)構(gòu)日趨簡單，價格愈加廉價。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第78頁邁瑞PM9000監(jiān)護儀結(jié)構(gòu)醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第79頁Coldfire5260FPGA顯示AM79C961網(wǎng)絡通信FLASHDRAMEPROM血壓，按鍵，統(tǒng)計儀心電，呼吸，體溫血氧串口串口串口主控板醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第80頁監(jiān)護儀基本性能參數(shù)以科瑞康企業(yè)PC9000為例心電參數(shù)醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第81頁呼吸體溫醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第82頁無創(chuàng)血壓醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第83頁血氧呼吸醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第84頁其它要求醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第85頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第86頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第87頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第88頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第89頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第90頁3.4中央監(jiān)護系統(tǒng)常在CCU和ICU中采取對多床位危重病人實施24小時實時、連續(xù)監(jiān)測將多個床邊監(jiān)護儀送來病人生理、生化信息及其改變集中分析、處理和管理以提升儀器利用效率.醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第91頁3.4.1多參數(shù)中央監(jiān)護系統(tǒng)中央監(jiān)護系統(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，床邊超限報警信號也可同時出現(xiàn)在中央監(jiān)護儀上，并指出對應床號和生命指征參數(shù)。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第92頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第93頁信息怎樣傳遞通信？醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第94頁中央監(jiān)護系統(tǒng)通信方式

1、以太網(wǎng)——基帶局域網(wǎng)10Mb/s載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測同軸電纜、集線器、網(wǎng)橋和交換機IEEE802.3標準總線式結(jié)構(gòu)監(jiān)護儀之間采取網(wǎng)絡連接，傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡，當前無線網(wǎng)絡傳輸開始起步，網(wǎng)絡有技術(shù)成熟，使用方便，數(shù)據(jù)量大等優(yōu)勢。不過也存在傳輸距離近，信號易受阻擋等缺點。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第95頁2、藍牙

藍牙是一個支持設備短距離通信（普通10m內(nèi)）無線電技術(shù)。能在包含移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設等眾多設備之間進行無線信息交換。利用“藍牙”技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間通信，也能夠成功地簡化設備與因特網(wǎng)Internet之間通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得愈加快速高效，為無線通信拓寬道路。藍牙采取分散式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點對點及點對多點通信，工作在全球通用2.4GHzISM（即工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段。其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。采取時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙工傳輸。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第96頁藍牙組成：

無線單元鏈路控制單元鏈路管理軟件功效優(yōu)勢：

抗干擾能力強，采取調(diào)頻技術(shù)。

通用性強，使用范圍廣。不足：

傳輸距離短，普通只有10m，最大100m。

醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第97頁3、無線電通信——利用電磁波遠距離傳送生理數(shù)據(jù)頻分制遙測系統(tǒng)時分制遙測系統(tǒng)脈沖編碼制遙測系統(tǒng)優(yōu)點：技術(shù)成熟，傳輸距離遠。缺點：結(jié)構(gòu)復雜，傳輸信息量不足。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第98頁3.5

動態(tài)監(jiān)護（AmbulatoryMonitor）一、動態(tài)心電儀（又叫Holter）為了及時發(fā)覺和治療早期心臟病和各類隱性、偶發(fā)性心律失常、心肌局部缺血，就必須有一個心電圖儀能攜帶在病人身上，在病人正常工作、生活情況下，２４小時以上長時間對病人進行檢測，隨時捕捉病人在工作擔心勞累或精神受到刺激、情緒激動或特殊狀態(tài)下心臟發(fā)生病變反應。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第99頁五十年代末，美國科學家Holter首先創(chuàng)造了這種心電儀，人們叫它為Holter心電儀或叫動態(tài)心電儀，這種技術(shù)在臨床上可實現(xiàn)“長時間”，“動態(tài)”統(tǒng)計心電圖，就稱為動態(tài)心電圖（dynamicelectrocardiogram，DCG）。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第100頁動態(tài)心電圖監(jiān)護儀主要分為三類。第一類是長時間統(tǒng)計后再將所統(tǒng)計心電圖傳入專用計算機進行回顧分析；第二類是當分析出患者出現(xiàn)異常心電圖時統(tǒng)計下該時刻片段心電圖，故又稱片段式心電監(jiān)護儀，這種儀器普通能發(fā)生報警信息，但不能統(tǒng)計完整心電圖；第三類是既能統(tǒng)計完整２４小時心電圖又含有實時分析能力，當患者發(fā)生惡性心律失常時儀器能夠發(fā)出報警.

醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第101頁Holter系統(tǒng)利用統(tǒng)計器將心電圖調(diào)制后統(tǒng)計在存放介質(zhì)上，病人把統(tǒng)計器帶在身上后，能夠回家正常地生活工作，期間可統(tǒng)計下24小時心電圖，然后再送回醫(yī)院，由專用計算機控制回放儀進行回放分析和診療。Holter系統(tǒng)由兩部分組成：⑴心電統(tǒng)計器。⑵心電回放儀。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第102頁醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第103頁統(tǒng)計器統(tǒng)計時采取低速統(tǒng)計，而在回放時以高速回放(×60或×120)，方便在很短時間內(nèi)分析完24小時心電圖。計算機可自動高速處理心電數(shù)據(jù)，檢測心律不齊，當捕捉到異常心律時又能以慢速(×2)回放，方便醫(yī)生進行仔細地觀察。心電回放儀實際上是一個高性能心律失常分析儀。Holter系統(tǒng)能檢測出短時間發(fā)作異常心電，是當前尤其適合用于診療冠心病儀器。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第104頁功效依據(jù)心電波R—R間期、QRS波寬、幅度大小等特征量進行實時分析，判斷并有選擇地存放統(tǒng)計。能夠診療室顫、心動過緩、漏博、停博、早博、RonT等10各種心律失常病癥。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第105頁固態(tài)存貯式Holter系統(tǒng)

醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第106頁智能Holter系統(tǒng)

因為佩帶式心電統(tǒng)計器特點之一是必須使用電池供電，所以在硬件電路上要考慮盡可能地省電，以延長電池壽命。伴隨微計算機技術(shù)快速發(fā)展，低功耗CMOS微機集成電路研制成功，為研制智能Holter系統(tǒng)提供了條件。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第107頁普通Holter系統(tǒng)只能統(tǒng)計24小時心電圖，而其中絕大部分又是沒用，因為許多病人危險心臟病心電信號可能若干天或若干星期才發(fā)生一次。所以需要研制一個能自動識別不正常心電信號佩帶器，方便較長時間地統(tǒng)計不正常心電圖。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第108頁

智能Holter系統(tǒng)因為將低功耗微處理器裝入磁帶統(tǒng)計器中，能夠自動分析心電信號，只有當發(fā)生不正常心電時才開啟統(tǒng)計器統(tǒng)計，同時發(fā)出聲光報警信號。一旦心電恢復正常便自動停頓統(tǒng)計。因為這種智能Holter系統(tǒng)統(tǒng)計心電信號時間短，所以也能夠用較少容量存貯器RAM存放心電數(shù)據(jù)而不需要進行數(shù)據(jù)壓縮。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第109頁智能Holter系統(tǒng)統(tǒng)計器

醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第110頁智能Holter算法QRS波檢測1.數(shù)字濾波

在心電信號拾取，放大及變換過程中，會引發(fā)各種干擾。用數(shù)字濾波對經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后心電信號進行濾波和平整。 抑制50Hz工頻干擾采取5點對稱數(shù)字濾波器，即:醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第111頁2.QRS波檢測方法

QRS波群準確檢測一直是心電信號自動分析焦點和難點。當前QRS波檢測方法主要有:差分法、帶通濾波法、小波變換、形態(tài)學、長度和能量變換等;另外還有一些新興研究方法如人工神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、句式分析、隱Markov模型、匹配濾波、Hilbert變換、心電模板、過零檢測等,各種技術(shù)交叉融合趨勢也日趨顯著。其中差分法是最簡單，最快速測量方法。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第112頁QRS波檢測

（1）技術(shù)處理 求出絕對微分數(shù)據(jù)形式:

為了便于設計識別區(qū)分點程序，把上式修改成求絕對微分數(shù)據(jù)形式：醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第113頁（2）QRS波檢測先求出多個心電周期內(nèi)微分數(shù)據(jù)最大值。由最大值定出閾值1，應確保能識別每一個QRS波群超出閾值1時刻作為R波代表點，表明已進入QRS波群。然后逆方向（P波方向）求微分值小于某一值（閾值2）點，3個采樣點期間內(nèi)連續(xù)小于閾值2那些點最終一點作為QRS波起點。QRS波終點識別與起點相同。起點與終點間期定義為QRS波寬度。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第114頁QRS波處理醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第115頁（3）R波檢測

在原始心電圖中，從識別出QRS波起點開始，求200ms內(nèi)數(shù)據(jù)為最大值點作為R波頂點，兩個相鄰R波頂點之間間隔即為R-R間隔。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第116頁3.R波高度賠償

因為A/D采樣不一定恰好采到R波峰值上，故需對R波進行高度賠償。設R波上升和下降斜率基本相同，而計算機對R波采樣高度為a。(1)采樣點正落在R波峰值上,a-a-1=a-a+1,則VR=a.(2)采樣點在R波上升沿,a-a-1≠a-a+1，則VR=a+|a+1-a-1|/2(3)采樣點在R波下降沿,a-a-1≠a-a+1，則VR=a+|a+1-a-1|/2(4)采樣點在R波下降沿,a-a-1=0,則VR=a+(a-1-a-2)/2(5)采樣點在R波上升沿,a-a+1=0，則VR=a+(a+1-a+2)/2

醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第117頁R波高度賠償示意圖醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第118頁4.心電數(shù)據(jù)壓縮算法目標:降低數(shù)據(jù)量，而又不至于使主要信息失真。

方法：小波變換，復合編碼，DCT壓縮等等。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第119頁二、動態(tài)血壓監(jiān)測(AmbulatoryBloodpressureMonitoring,ABPM)可提供24小時或更長時間多個血壓測量值，含有更加好重復性，較少受心理行為和撫慰劑影響，可評定治療過程中休息及活動狀態(tài)下血壓總體水平和晝夜節(jié)律以及藥品作用連續(xù)時間。同時進行動態(tài)心電圖和ABPM可觀察冠心病、心絞痛、心率失常與血壓升高與降低之間因果和時間次序關(guān)系醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第120頁測量方法：1、直接測量：經(jīng)皮穿刺動脈內(nèi)留置5cm長導管，直接與傳感器相連，測壓后統(tǒng)計在統(tǒng)計儀上，24h能夠提供8000個-1個監(jiān)測值，準確度高、受外界干擾少；但為有創(chuàng)，需要肝素抗凝。2、間接測量：全自動無創(chuàng)連續(xù)測量，袖帶固定在患者右上肢，以5min、15min或30min自動測試，24小時可提供125次-200次監(jiān)測值。袖帶固定側(cè)上肢在自動測量時應保持相對靜止放松狀態(tài)。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第121頁三、遠程監(jiān)護遠程監(jiān)護是指檢測病人各項生理參數(shù)，然后利用通信網(wǎng)絡將檢測數(shù)據(jù)釋放到異地進行遠程診療病人監(jiān)護技術(shù)。遠程監(jiān)護技術(shù)縮短了醫(yī)生和病人之間距離，醫(yī)生能夠依據(jù)這些遠地傳來生理信息為患者提供及時醫(yī)療服務。醫(yī)學監(jiān)護儀器專家講座第122頁1．臨床意義（1）有利于醫(yī)療資源共享，處理偏遠地域病人就醫(yī)問題，減輕病人負擔。（2）對自理能力較差老年人和殘疾人日常生活狀態(tài)實施遠程監(jiān)護，不但能提升醫(yī)護人員護理水平和患者生活質(zhì)量，還能夠評定監(jiān)護對象獨立生活能力和健康情況。（3）遠程監(jiān)護能夠在患者熟悉環(huán)境中進行，降低了患者心理壓力，提升了診療準確性。（4）對健康人