1、一、病人监护仪器概述（一、病人监护仪器概述（Patient Monitor）n病人监护仪是一种用以测量和控制病人生病人监护仪是一种用以测量和控制病人生理参数，并可与已知设定值进行比较，如理参数，并可与已知设定值进行比较，如果出现超差可发出报警的装置或系统。果出现超差可发出报警的装置或系统。n用途：用途：测量和监视生理参数测量和监视生理参数监视和处理用药及手术前后的状况监视和处理用药及手术前后的状况n与临床诊断仪器的区别：与临床诊断仪器的区别：必须长时间连续地监护病人的生理参数。必须长时间连续地监护病人的生理参数。检测出变化趋势，指出病危情况。检测出变化趋势，指出病危情况。n随着电子仪器和计算机
2、技术的迅速发展，随着电子仪器和计算机技术的迅速发展，各种医用监护仪的发展也很快，从单一各种医用监护仪的发展也很快，从单一生理参数的监测发展到对生理参数的监测发展到对生物电、血压、生物电、血压、心率、呼吸、体温、血流心率、呼吸、体温、血流等若干参数的等若干参数的联合监测。从单一病床监测发展到对多联合监测。从单一病床监测发展到对多个病体的连续监测。个病体的连续监测。n现代监护仪均采用了计算机技术，并运现代监护仪均采用了计算机技术，并运用了无损检测技术、遥测技术等，可以用了无损检测技术、遥测技术等，可以对大量检测数据进行实时分析、处理、对大量检测数据进行实时分析、处理、显示和记录，及时报警或自动启动
3、救护显示和记录，及时报警或自动启动救护装置进行处理，甚至可对病变情况作出装置进行处理，甚至可对病变情况作出趋势预报。趋势预报。n监护仪在临床中使用时，配合其他设备监护仪在临床中使用时，配合其他设备共同组成监护系统对病人进行监护。共同组成监护系统对病人进行监护。n监护系统一般由三大部分组成，监护系统一般由三大部分组成，一是闭路电视摄像与放像系统一是闭路电视摄像与放像系统，监护病人的活，监护病人的活动状态；动状态；二是必要的抢救设备二是必要的抢救设备，为整个系统的执行机构，为整个系统的执行机构，如输液装置、呼吸机、除颤器、起搏器等；如输液装置、呼吸机、除颤器、起搏器等；三是多路生理参数监护仪三是多
4、路生理参数监护仪，包括信号检测部，包括信号检测部分（如传感器和电极等）；信息处理部分分（如传感器和电极等）；信息处理部分（如模拟通道滤波、放大、信号变换、数字信（如模拟通道滤波、放大、信号变换、数字信号处理等）；终端显示部分（如数据量显示、号处理等）；终端显示部分（如数据量显示、报警显示、模拟量显示等）。报警显示、模拟量显示等）。监护仪的分类监护仪的分类 n1 1监护仪器按结构可以分成以下四类：监护仪器按结构可以分成以下四类：便携式监护仪、一般监护仪、遥测监便携式监护仪、一般监护仪、遥测监护仪。护仪。n2 2、依据病症分类：有冠心病自动监护、依据病症分类：有冠心病自动监护仪、危重病人自动监护仪
5、、手术室自仪、危重病人自动监护仪、手术室自动监护仪、手术后自动监护仪、分娩动监护仪、手术后自动监护仪、分娩自动监护仪、新生儿早产儿自动监护自动监护仪、新生儿早产儿自动监护仪、放射线治疗室自动监护仪、高压仪、放射线治疗室自动监护仪、高压氧仓自动监护仪等等。氧仓自动监护仪等等。n3 3、根据使用范围分类：有床边监、根据使用范围分类：有床边监护仪、中央监护仪和离院监护仪三护仪、中央监护仪和离院监护仪三种，它们又各有智能化和非智能化种，它们又各有智能化和非智能化之分。之分。n4 4、根据功能分类：单参数监护仪、根据功能分类：单参数监护仪和多参数监护仪。和多参数监护仪。二、生理参数检测二、生理参数检测n
6、常见监护生理参数常见监护生理参数n心电心电n心率心率n呼吸呼吸n血压血压n心输出量心输出量n体温体温n脉搏脉搏n血氧饱和度血氧饱和度n2.1 心电心电导联导联:3:3个或个或6 6个个,最多最多1212个个电极电极:肢体导联肢体导联3 3个或个或4 4个个;胸导联胸导联3 3个个(R(R、L L、RFRF）监护肢体导联和胸导联则至少监护肢体导联和胸导联则至少5 5个个通常用通常用导联导联对心电图进行连续监测，对冠心病对心电图进行连续监测，对冠心病患者，往往还需要同时监测患者，往往还需要同时监测V5导联导联和和导联导联I的心的心电图，以便不仅能了解心搏情况，而且可以对心电图，以便不仅能了解心搏情
7、况，而且可以对心肌缺血、心肌梗塞、各种心律失常肌缺血、心肌梗塞、各种心律失常(如室颤、房颤、如室颤、房颤、早搏、停博等早搏、停博等)作出正确的分析和判断。作出正确的分析和判断。心电图机和心电监护的区别心电图机和心电监护的区别仪器仪器类别类别通频带通频带时间时间常数常数测量目的测量目的放大器性放大器性能要求能要求心电心电图机图机0.050.05 8080HzHz3.2S3.2S心电的细微心电的细微结构结构(短时间短时间)高高心电心电监护监护1 1 25Hz25Hz0.3S0.3S 心率心率(长时间长时间)低低2.2 心率心率n心率测量是根据心电波形测定瞬时心率和心率测量是根据心电波形测定瞬时心率
8、和平均心率平均心率瞬时心率：心电图中两个相邻瞬时心率：心电图中两个相邻R-R间期的倒数间期的倒数平均心率：在一定时间内，求平均心率：在一定时间内，求R波个数的比值波个数的比值n监护仪的心率报警范围：监护仪的心率报警范围：低限：低限：20100次次/min高限：高限：80240次次/min检测R波是测量心率的核心2.3、呼吸、呼吸 呼吸监护包括三个方面：呼吸波形呼吸监护包括三个方面：呼吸波形实时显示、呼吸率（次实时显示、呼吸率（次/分钟）自动计算分钟）自动计算及潮气量（每次或每分钟吸入气体体积）及潮气量（每次或每分钟吸入气体体积）的自动计算及显示。的自动计算及显示。常见的呼吸测量方式两种：常见的
9、呼吸测量方式两种：1、热敏式呼吸测量、热敏式呼吸测量 2、阻抗式呼吸测量、阻抗式呼吸测量2.3.1、热敏式呼吸测量、热敏式呼吸测量n 用热敏电阻放在鼻孔处，当鼻用热敏电阻放在鼻孔处，当鼻孔中气流通过热敏电阻时，热敏电孔中气流通过热敏电阻时，热敏电阻受到流动气流的热交换，电阻值阻受到流动气流的热交换，电阻值发生改变。发生改变。对于换热表面积为对于换热表面积为A，温度为，温度为T的热敏电阻，当感受到鼻的热敏电阻，当感受到鼻孔内温度为孔内温度为Tf的呼吸气流的流动，热敏电阻上的对流换热量为的呼吸气流的流动，热敏电阻上的对流换热量为 是对流换热系数，是对流换热系数，Tf与人体温度接近，且恒温。若呼吸流
10、与人体温度接近，且恒温。若呼吸流速大，热交换速大，热交换Q就大就大,因此，热敏电阻温度因此，热敏电阻温度T变化也较大。变化也较大。ATTQf)(当鼻孔气流周期性地流过热敏电阻时，热敏电阻值也周期性当鼻孔气流周期性地流过热敏电阻时，热敏电阻值也周期性地改变根据这个原理，将热敏电阻接在惠斯通电桥的一个桥臂地改变根据这个原理，将热敏电阻接在惠斯通电桥的一个桥臂上，就可以得到周期性变化的电压信号，电压周期就是呼吸周期，上，就可以得到周期性变化的电压信号，电压周期就是呼吸周期，因此，经过放大处理后可以得到呼吸率。因此，经过放大处理后可以得到呼吸率。2.3.2、阻抗式呼吸测量、阻抗式呼吸测量n 人体呼吸运
11、动时，胸壁肌肉交变弛张，胸人体呼吸运动时，胸壁肌肉交变弛张，胸廓也交替变形，肌体组织的电阻抗也交替变化，廓也交替变形，肌体组织的电阻抗也交替变化，变化量为变化量为0.10.133,称为称为呼吸阻抗（肺阻抗）呼吸阻抗（肺阻抗）且且这 种 阻 抗 变 化 与 呼 吸 活 动 呈 线 性 关 系。这 种 阻 抗 变 化 与 呼 吸 活 动 呈 线 性 关 系。n特点：特点：呼吸阻抗电极与心电电极合用；呼吸阻抗电极与心电电极合用；电桥激励电源采用电桥激励电源采用20100kHz 的高频电源；的高频电源；【胸阻抗包括感抗、容抗和电阻，但当胸部通以胸阻抗包括感抗、容抗和电阻，但当胸部通以50KHz100K
12、Hz（例如（例如62.5KHz）的高频电流时，）的高频电流时，胸阻抗可等效为一纯电阻，因此，可以通过胸电胸阻抗可等效为一纯电阻，因此，可以通过胸电阻的变化来检测呼吸。阻的变化来检测呼吸。】激励源为恒流源。激励源为恒流源。2.4、血压、血压 血压是血管内的血液对单位面积血管壁的侧压力。血压包括血压是血管内的血液对单位面积血管壁的侧压力。血压包括动脉血压，毛细血管血压，中心静脉血压。动脉血压，毛细血管血压，中心静脉血压。我们所测量血压主要指动脉血压，它包括收缩压和舒张压。我们所测量血压主要指动脉血压，它包括收缩压和舒张压。收缩压（高压）：心脏收收缩压（高压）：心脏收缩时，动脉血压所达到的缩时，动脉
13、血压所达到的最高数值最高数值舒张压（低压）：心脏舒舒张压（低压）：心脏舒张时，动脉血压下降的最张时，动脉血压下降的最低数值低数值2.4、血压、血压n测量血压可进行测量血压可进行有创检测有创检测和和无创检测无创检测。有创检测采用的方法为动脉插管接压力有创检测采用的方法为动脉插管接压力计或压力传感器，这种方法测量准确，计或压力传感器，这种方法测量准确，但给病人造成痛苦，因此只在心血管手但给病人造成痛苦，因此只在心血管手术时运用。术时运用。无创检测传统的方法是听诊法，又称无创检测传统的方法是听诊法，又称柯柯氏音法氏音法，这种方法是俄国医生，这种方法是俄国医生Korotkoff于于1905年发明的。年
14、发明的。有创血压测量方法有创血压测量方法 柯氏音法是用一个柯氏音法是用一个1323cm的气袖缠于上臂的气袖缠于上臂中部，输出管连于水银压力计，气袖下方肱动脉搏中部，输出管连于水银压力计，气袖下方肱动脉搏动处放置听诊器。用橡皮球向气袖打气，当袖内压动处放置听诊器。用橡皮球向气袖打气，当袖内压大于收缩压（大于收缩压（PS，即所谓，即所谓“高压高压”）时，动脉被压）时，动脉被压闭。然后以闭。然后以23mmHg/秒的速率放气，并监听柯氏秒的速率放气，并监听柯氏音。柯氏音是血流通过被压闭又逐渐开启的动脉血音。柯氏音是血流通过被压闭又逐渐开启的动脉血管时产生的断续声音。管时产生的断续声音。2.4.1 柯氏
15、音法柯氏音法n柯氏音分为五相，柯氏音分为五相，第一相第一相对应着袖内压刚刚低于收对应着袖内压刚刚低于收缩压，血管内开始出现断续的血流时产生的，因此缩压，血管内开始出现断续的血流时产生的，因此此时水银压力计的指示的就是收缩压；此时水银压力计的指示的就是收缩压；第五相第五相对应对应着袖内压刚刚低地舒张压（着袖内压刚刚低地舒张压（PD，即所谓，即所谓“低压低压”），），血流在血管内开始连续通过，柯氏音由减弱变为消血流在血管内开始连续通过，柯氏音由减弱变为消失，此时水银压力计的指示就是舒张压。失，此时水银压力计的指示就是舒张压。20世纪世纪70年代以来，出现了多种年代以来，出现了多种柯氏音法电子血压计
16、，由微处理器控柯氏音法电子血压计，由微处理器控制，手动或用气泵自动打气，手动或制，手动或用气泵自动打气，手动或用电磁阀自动放气，通过用电磁阀自动放气，通过微音器自动微音器自动监测柯氏音监测柯氏音，并由微处理器自动判断，并由微处理器自动判断及自动测量，由液晶数字显示收缩压、及自动测量，由液晶数字显示收缩压、舒张压、平均压及心率等。舒张压、平均压及心率等。柯氏音法的关键在于辨别血流的柯氏音法的关键在于辨别血流的声音信号声音信号，以声音变化为依据。其优，以声音变化为依据。其优点为同一般临床应用相一致，容易被点为同一般临床应用相一致，容易被医生们认同。其缺点是测量精度低，医生们认同。其缺点是测量精度低
17、，往往需要多次测量。基于往往需要多次测量。基于柯氏音法柯氏音法电电子血压计也存在该问题。电子器件的子血压计也存在该问题。电子器件的拾音器易受外界噪声干扰，结果偏差拾音器易受外界噪声干扰，结果偏差较大，不能直接测量动脉平均压。因较大，不能直接测量动脉平均压。因此在血压测量的技术中，渐渐被振荡此在血压测量的技术中，渐渐被振荡法所代替。法所代替。测振法是测振法是70年代发展起来的测量血压的年代发展起来的测量血压的新方法。这种方法也象传统的柯氏音法那新方法。这种方法也象传统的柯氏音法那样需要用袖带阻断动脉血流。但在放气过样需要用袖带阻断动脉血流。但在放气过程中，不是检测柯氏音，而是程中，不是检测柯氏音
18、，而是通过压力传通过压力传感器检测袖内气体的振荡波感器检测袖内气体的振荡波。这些振荡波这些振荡波起源于动脉血管壁的振动。理论计算和实起源于动脉血管壁的振动。理论计算和实验证明，这种振荡波与动脉壁收缩压、舒验证明，这种振荡波与动脉壁收缩压、舒张压、平均压均有一定的函数关系。张压、平均压均有一定的函数关系。2.4.2、测振法（示波法）、测振法（示波法）收缩压收缩压平均压平均压舒张压舒张压n通过将振荡波放大、滤波后，将包络线通过将振荡波放大、滤波后，将包络线检出，再用一定的判据判断包络线与收检出，再用一定的判据判断包络线与收缩压、舒张压的时相对应关系。该关系缩压、舒张压的时相对应关系。该关系一般采用
19、经验值获得。该方法不受操作一般采用经验值获得。该方法不受操作者主观影响，避免了柯氏音法易受环境者主观影响，避免了柯氏音法易受环境干扰的缺点，能精确地测出平均压。其干扰的缺点，能精确地测出平均压。其缺点是测量时要避免上肢肌肉收缩、心缺点是测量时要避免上肢肌肉收缩、心房纤颤时测量数据不准确。房纤颤时测量数据不准确。示波法血压测量系统设计图示波法血压测量系统设计图血压测量模块结构图血压测量模块结构图压力放大部分压力放大部分气动部分气动部分示波法血压测量软件流程示波法血压测量软件流程2.4.3 超声波法超声波法超声波法测量血压结构图超声波法测量血压结构图 无创动态血压监测最早由无创动态血压监测最早由l
20、linman等等1962年研制并应年研制并应用于临床。开始为半自动式，随着电子技术的飞速发展，用于临床。开始为半自动式，随着电子技术的飞速发展，美国首先研制和应用全自动型动态血压监护仪。该仪器可美国首先研制和应用全自动型动态血压监护仪。该仪器可在在160分钟内随意调整充气间隔时间。我国于分钟内随意调整充气间隔时间。我国于1992年亦年亦研制成功，应用比较广泛的厂家有北京同仁光电技术公司、研制成功，应用比较广泛的厂家有北京同仁光电技术公司、长春曙光、中健电子等厂家的产品。其中北京同仁光电技长春曙光、中健电子等厂家的产品。其中北京同仁光电技术公司还推出与心电图同步记录的仪器，可以观察心肌缺术公司还
21、推出与心电图同步记录的仪器，可以观察心肌缺血，心律失常与血压改变之间的因果或顺序关系，有很大血，心律失常与血压改变之间的因果或顺序关系，有很大的临床价值。的临床价值。另外基于脉搏传递时间，动脉容积钳制法、动脉压力另外基于脉搏传递时间，动脉容积钳制法、动脉压力测量法等无创连续血压测量。但这些方法还在研究当中，测量法等无创连续血压测量。但这些方法还在研究当中，具有广阔的前景。具有广阔的前景。2.5心输出量心输出量n心输出量是指心脏在单位时间内输出的血心输出量是指心脏在单位时间内输出的血量（量（L/min）。它是衡量心功能的重要指）。它是衡量心功能的重要指标。标。n每搏输出量每搏输出量(Stroke
22、 Volume)：每次心搏的血液输出量。n心输出量=每搏输出量心率心输出量测量方法心输出量测量方法:n在监护仪中，心输出量的测量常采用在监护仪中，心输出量的测量常采用热稀释法热稀释法，该方法采用冷液（生理盐水或葡萄糖液）做，该方法采用冷液（生理盐水或葡萄糖液）做为指示剂，热敏电阻为传感器。为指示剂，热敏电阻为传感器。漂浮导管由心漂浮导管由心房插入肺动脉房插入肺动脉，将冷液注入右心房，当，将冷液注入右心房，当冷液与冷液与血流混合血流混合后将会发生后将会发生温度变化温度变化，混合后的液体，混合后的液体进入肺动脉时，温度变化由导管前端的进入肺动脉时，温度变化由导管前端的热敏电热敏电阻检出阻检出，根据
23、注入时刻和混合后的温度可以，根据注入时刻和混合后的温度可以计计算出心输出量算出心输出量，这种方法可高精度反复测量不，这种方法可高精度反复测量不同时间的心输出量，其测量间隙最短可达同时间的心输出量，其测量间隙最短可达2分分钟。钟。热稀释法热稀释法 热稀释采用冷生理盐水作为指示剂，具有热热稀释采用冷生理盐水作为指示剂，具有热敏电阻的敏电阻的SwanSwanGanzGanz漂浮导管作为心导管。热敏漂浮导管作为心导管。热敏电阻置于肺动脉，向右心房注人冷生理盐水。心电阻置于肺动脉，向右心房注人冷生理盐水。心输出量可由输出量可由StewartStewartHamiltonHamilton方程确定：方程确定
24、：00)(08.1dtTTTVCbQbibiTn1.081.08是由注人冷生理盐水和血液比热及密度有关的常数，是由注人冷生理盐水和血液比热及密度有关的常数，b b0 0是单位换算系数，是单位换算系数，C CT T是相关系数，是相关系数，V Vi i和和T Ti i是冷生理盐水的是冷生理盐水的注入量和温度，注入量和温度，T Tb b和和 T Tb b是血液温度和变化量。冷生理盐水是血液温度和变化量。冷生理盐水可以用可以用0 04 4 C C的冰水液，也可用的冰水液，也可用19192525 C C的室温液。的室温液。除了上述有创的热稀释法外还有以下几种方法：1、微创测量方法，其典型代表是超声多普勒
25、法;2、无创测量方法，包括心血管磁共振成像法、部分CO2重呼吸法、心阻抗图法和脉搏波描记法;3、针对动态测量的需求，主要由心阻抗图法和脉搏波描记法等发展而来的穿戴式和移动式心输出量测量技术。2.6体温体温n体温是了解生命状态的重要指标。监护仪中体温是了解生命状态的重要指标。监护仪中，体温的测量，体温的测量常采用热敏电阻常采用热敏电阻作为作为温度传感温度传感器器，采用电桥作为检测电路。现在已有集成，采用电桥作为检测电路。现在已有集成化测温电路可供选用。例如：化测温电路可供选用。例如：PT100，在，在0时电阻为时电阻为100，温度每升高，温度每升高1，电阻，电阻变化变化0.39。n在一些特殊场合
26、，为了避免交叉传染，亦可在一些特殊场合，为了避免交叉传染，亦可以采用以采用红外非接触测温技术红外非接触测温技术。监护仪中，测。监护仪中，测温精度应在温精度应在0.1，应有较快的测温响应。，应有较快的测温响应。红外测温除了在医学领域外，在航天，供电，热能等众多领域得到广泛的运用。红外测温除了在医学领域外，在航天，供电，热能等众多领域得到广泛的运用。2.7 脉搏脉搏n脉搏包括血管血压、容积、位移和管壁张脉搏包括血管血压、容积、位移和管壁张力等多种物理量力等多种物理量n常用的传感器：光电容积式、压电式、心常用的传感器：光电容积式、压电式、心电信号中提取电信号中提取n 压电式则采用压电传感器，压电放在
27、压电式则采用压电传感器，压电放在脉搏跳动明显处，将压力信号转换为电信脉搏跳动明显处，将压力信号转换为电信号输出。经过放大、滤波、采集、显示输号输出。经过放大、滤波、采集、显示输出。出。近年来光电检测技术在临床医学应用近年来光电检测技术在临床医学应用中发展很快，这主要是由于光能避开强烈中发展很快，这主要是由于光能避开强烈的电磁干扰的电磁干扰,具有很高的绝缘性，且可非侵具有很高的绝缘性，且可非侵入地检测病人各种症状信息。用光电法提入地检测病人各种症状信息。用光电法提取指尖脉搏光信息受到了从事生物医学仪取指尖脉搏光信息受到了从事生物医学仪器工作的专家和学者的重视。器工作的专家和学者的重视。n 光电容
28、积法主要采用光电式传感器测量脉搏光电容积法主要采用光电式传感器测量脉搏，该传感器主要由发光二级管和光敏二极管组成，该传感器主要由发光二级管和光敏二极管组成，其测量原理是：发光二极管发出的光透射过手，其测量原理是：发光二极管发出的光透射过手指，经过手指组织的血液吸收和衰减，由光敏二指，经过手指组织的血液吸收和衰减，由光敏二极管接收。由于手指动脉血在血液循环过程中呈极管接收。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化，所以它对光的吸收和衰减也周期性的脉动变化，所以它对光的吸收和衰减也是周期性脉动的，于是光敏二极管输出信号的变是周期性脉动的，于是光敏二极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变
29、化。化也就反映了动脉血的脉动变化。放大处理采集显示光电转换放大整形计数显示发光接收2.8 呼吸末二氧化碳（呼吸末二氧化碳（PetCO2）监护）监护 n呼吸末二氧化碳（呼吸末二氧化碳（PetCOPetCO2 2）是麻醉患）是麻醉患者和呼吸代谢系统疾病患者的重要检者和呼吸代谢系统疾病患者的重要检测指标。监测呼气末二氧化碳浓度，测指标。监测呼气末二氧化碳浓度，不仅可监测通气而且能反映肺血流，不仅可监测通气而且能反映肺血流，具有无创及连续监测的优点，从而减具有无创及连续监测的优点，从而减少血气分析的次数。少血气分析的次数。nCOCO2 2测量主要采用测量主要采用红外吸收法红外吸收法，即不同，即不同浓度
30、的浓度的COCO2 2对特定红外光的吸收程度不对特定红外光的吸收程度不同。因同。因COCO2 2能吸收能吸收4.3m4.3m红外线，用红红外线，用红外线透照测试气样后，光电换能元件外线透照测试气样后，光电换能元件能探测到红外线的衰减程度，所获取能探测到红外线的衰减程度，所获取信号与参比气信号比较，就能得到信号与参比气信号比较，就能得到COCO2 2浓度。浓度。nCOCO2 2监护由监护由主流式主流式和和旁流式旁流式两种。两种。主流式直接将气体传感器放置在病人呼主流式直接将气体传感器放置在病人呼吸气路导管中，直接对呼吸气体中的吸气路导管中，直接对呼吸气体中的COCO2 2进行浓度转换，然后将电信
31、号送入监护进行浓度转换，然后将电信号送入监护仪进行分析处理，得到仪进行分析处理，得到PetCOPetCO2 2参数；参数；旁流式的光学传感器置于监护仪内，由旁流式的光学传感器置于监护仪内，由气体采样管实时抽取病人呼吸气体样品，气体采样管实时抽取病人呼吸气体样品，经气水分离器，去除呼吸气体中的水分，经气水分离器，去除呼吸气体中的水分，送入监护仪中进行送入监护仪中进行COCO2 2分析。分析。2.9 2.9 血氧饱和度血氧饱和度 通过肺循环，红细胞中的血红蛋白通过肺循环，红细胞中的血红蛋白与氧结合成合氧血红蛋白，然后通过与氧结合成合氧血红蛋白，然后通过动脉血流输送到人体的各个部分。动脉血流输送到人
32、体的各个部分。血氧饱和度血氧饱和度是指是指100ml100ml血液中血红血液中血红蛋白实际结合的氧与能够结合的氧的蛋白实际结合的氧与能够结合的氧的最大量的比值最大量的比值。该指标是衡量呼吸系。该指标是衡量呼吸系统、循环系统是否正常的重要临床指统、循环系统是否正常的重要临床指标。传统的测量血氧饱和度的方法是标。传统的测量血氧饱和度的方法是使用分光光度计进行抽血化验。使用分光光度计进行抽血化验。n血氧饱和度的测量目前广泛应用透射血氧饱和度的测量目前广泛应用透射法（或反射法）双波长法（或反射法）双波长（红光（红光R R：660nm660nm和红外光和红外光IRIR：920nm920nm）光电检测光电
33、检测技术，检测红光和红外光通过技术，检测红光和红外光通过动脉血动脉血的的光吸收光吸收引起的引起的交变成分之比交变成分之比I IIRIR/I/IR R和和非脉动组织非脉动组织（表皮、肌肉、静脉血等）（表皮、肌肉、静脉血等）引起引起光吸收的稳定分量光吸收的稳定分量（直流）值，（直流）值，通过通过计算计算可得到可得到血氧饱和度值血氧饱和度值SaOSaO2 2。n由于光电信号的由于光电信号的脉动规律脉动规律与心脏搏动与心脏搏动的规律一致，所以根据检出信号的周的规律一致，所以根据检出信号的周期可同时期可同时确定脉率确定脉率，因而亦称该方法，因而亦称该方法为为脉搏血氧饱和度测量。脉搏血氧饱和度测量。n下图
34、为血氧饱和度测量时手指安放的下图为血氧饱和度测量时手指安放的方法。方法。测量原理测量原理 透射法透射法:n根据郎伯根据郎伯-比尔定律，当一束光照射到某种物质的比尔定律，当一束光照射到某种物质的溶液上时，物质对光有一定的吸收衰减，透射光溶液上时，物质对光有一定的吸收衰减，透射光强强I I与入射光强与入射光强I I0 0之间有以下关系：之间有以下关系：I=II=I0 0e e-cdcdn式中，式中，为物质的吸光系数，为物质的吸光系数，c c为溶液的浓度，为溶液的浓度，d d为为光穿过的路径。光穿过的路径。nI I0 0/I I比值的对数称为吸光度比值的对数称为吸光度D D，因此，因此上式可表示为：
35、上式可表示为：D=D=lnln（I I0 0/I/I）=cdcdn若保持光的路径不变，吸光度便与物若保持光的路径不变，吸光度便与物质的吸光系数和溶液的浓度成正比。质的吸光系数和溶液的浓度成正比。n血液中氧合血红蛋白（血液中氧合血红蛋白（HbO2HbO2）和还原）和还原血红蛋白（血红蛋白（HbHb）对不同波长的光的吸）对不同波长的光的吸收系数不同，在波长为收系数不同，在波长为600nm 600nm 700nm700nm的红光区，的红光区，HbHb的吸收系数比的吸收系数比HbO2HbO2的大；的大；而在波长为而在波长为800nm 800nm 1000nm1000nm的近红外的近红外区，区，HbO2
36、HbO2的吸收系数比的吸收系数比HbHb的大；在的大；在805nm805nm附近是等吸收点。附近是等吸收点。测量方法测量方法 氧合血红蛋白和非氧合血红蛋白氧合血红蛋白和非氧合血红蛋白对不同波长红光和红外光的吸收存在对不同波长红光和红外光的吸收存在差异，且每次脉搏搏动时，动脉血容差异，且每次脉搏搏动时，动脉血容量变化导致对不同波长光的吸收具有量变化导致对不同波长光的吸收具有波动成分。所以采用两个波长的红光波动成分。所以采用两个波长的红光和红外发光器件依时序发红光和红外发光器件依时序发红光不不发光发光红外光红外光不发光，交替工不发光，交替工作。作。n不发光时光敏二极管检测到背景光和干不发光时光敏二
37、极管检测到背景光和干扰信号产生的电流，发红光和红外光时扰信号产生的电流，发红光和红外光时光敏二极管检测到的是透射过人体组织光敏二极管检测到的是透射过人体组织的透射光的光电流以及背景光和干扰信的透射光的光电流以及背景光和干扰信号产生的光电流之和，通过差动放大器号产生的光电流之和，通过差动放大器可以滤掉背景光和干扰信号产生的影响，可以滤掉背景光和干扰信号产生的影响，得到发红光和红外光时透射光的光电流。得到发红光和红外光时透射光的光电流。n进一步通过信号分离可以得到红光和红进一步通过信号分离可以得到红光和红外光透射信号的直流和脉动分量外光透射信号的直流和脉动分量(I(IDCDC)R R,(I,(ID
38、CDC)IRIR,(I,(IACAC)R,R,(I(IACAC)IRIR 求出系数求出系数R=(IR=(IACAC/I/IDCDC)R R/(I/(IACAC/I/IDCDC)IRIR 经验公式：血氧饱和度经验公式：血氧饱和度 SaOSaO2 2=AR=AR2 2+BR+C+BR+C 式中式中A A、B B、C C为经验常数为经验常数2.10 心音检测心音检测 心音是由于心脏瓣膜的开关、肌腱和肌心音是由于心脏瓣膜的开关、肌腱和肌肉的舒缩、血流的冲击及心血管壁的振动而肉的舒缩、血流的冲击及心血管壁的振动而产生的一种复合音。心音的电子检测方法是产生的一种复合音。心音的电子检测方法是通过心音传感器（
39、一种磁电式空气传导传感通过心音传感器（一种磁电式空气传导传感器）检测心音信号，并通过放大器放大及低器）检测心音信号，并通过放大器放大及低通滤波后，送慢扫描示波显示心音波形，或通滤波后，送慢扫描示波显示心音波形，或用描记器描记出心音波形，叫用描记器描记出心音波形，叫心音图心音图。心音。心音的主要频谱在的主要频谱在40Hz40Hz100Hz100Hz之间，异常心音的之间，异常心音的频谱可达数百频谱可达数百HzHz。心音的小波分解信号心音的小波分解信号滤波后心音信号滤波后心音信号心音原始信号心音原始信号3.3 床边监护仪（床边监护仪（Bedside Monitor）n床边监护仪是设置在床边与病人相连
40、床边监护仪是设置在床边与病人相连的监护仪，它可以监测心电、血压、的监护仪，它可以监测心电、血压、呼吸、体温、心功能和血气等各种生呼吸、体温、心功能和血气等各种生理参数。理参数。3.3.1 单参数床边单参数床边心电监护心电监护 n心电监护仪能够对心脏病患者施行实时、心电监护仪能够对心脏病患者施行实时、连续地监视连续地监视心电波形心电波形，并予以显示。在心，并予以显示。在心电、心率出现异常时会自动发出警报，自电、心率出现异常时会自动发出警报，自动记录出报警时的心电波形，这是心电监动记录出报警时的心电波形，这是心电监护仪的基本功能。护仪的基本功能。n这种仪器的特点是应用微型计算机做数据这种仪器的特点
41、是应用微型计算机做数据处理，根据建立起的数理模型做出自动诊处理，根据建立起的数理模型做出自动诊断。断。床旁心电监护仪框图 单导心电监护仪单导心电监护仪心率检测电路组成心率检测电路组成n除颤抑制电路除颤抑制电路n心电滤波电路心电滤波电路n半波整流电路半波整流电路n阈值电路阈值电路n比较电路比较电路n单稳电路单稳电路n心率计数电路心率计数电路3.3.2 3.3.2 多参数床边监护仪多参数床边监护仪n多参数床边监护仪大多采用插件式结构，多参数床边监护仪大多采用插件式结构，配置十分灵活，且相对独立，通过改变设配置十分灵活，且相对独立，通过改变设置，可以作为床边监护仪，也可以作为中置，可以作为床边监护仪
42、，也可以作为中心监护仪。心监护仪。以90303B床边监护仪为例介绍床边监护仪为例介绍多参数床边监护仪结构。多参数床边监护仪结构。n病人数据由功能插件病人数据由功能插件采集采集并转换成数字并转换成数字信号模式，通过信号模式，通过SDLC总线经接口板总线经接口板传送传送至监护仪主机。送入主机的数据是由监至监护仪主机。送入主机的数据是由监护仪的护仪的CPU根据程序存储器中的程序处根据程序存储器中的程序处理，主理，主CPU板包括动态板包括动态RAM（DRAM）暂时存储数据。暂时存储数据。ROM包存储的是处理程包存储的是处理程序、操作系统以及用户和主机诊断程序。序、操作系统以及用户和主机诊断程序。机机-
43、机之间的数据通讯机之间的数据通讯是通过以太网来实是通过以太网来实现的。现的。SDLC同步数据联接控制（数据链网络通讯同步数据联接控制（数据链网络通讯规程）规程）nSDLC是是IBM公司公司70年代发展的一项通讯协年代发展的一项通讯协议，它是一个速率达议，它是一个速率达2兆位兆位/秒的双向串行总秒的双向串行总线。在底板上的线。在底板上的SDLC接口，由接口，由CPU板上的板上的第一级远程通用外设接口（第一级远程通用外设接口（Remote Universal Peripheral Interface，RUPI）控制，每个功能插件的控制，每个功能插件的CPU上还有第二级上还有第二级RUPI，由第一级
44、控制通讯。，由第一级控制通讯。总线总线n医学仪器中的微机系统，从组成结构上可以医学仪器中的微机系统，从组成结构上可以分成面向中央处理器（即以分成面向中央处理器（即以CPU为中心）和为中心）和面向总线（即以总线为中心）两大类。面向总线（即以总线为中心）两大类。n以总线为中心的结构中，各部件之间的通讯，以总线为中心的结构中，各部件之间的通讯，只经总线（虽也受只经总线（虽也受CPU控制，但基本上不影控制，但基本上不影响响CPU工作），常用于高性能的医学微机系工作），常用于高性能的医学微机系统中。统中。总线的种类总线的种类n一是把各种不同器件连接在一起构成不一是把各种不同器件连接在一起构成不同功能插件
45、的芯片总线；同功能插件的芯片总线；n二是把微机系统中的各插件板互相连接二是把微机系统中的各插件板互相连接起来的板间总线，或称系统总线，用于起来的板间总线，或称系统总线，用于微机内部，又称内部总线；微机内部，又称内部总线；n三是用于将设备系统相互连接起来，构三是用于将设备系统相互连接起来，构成智能化很强的医学信号处理和临床研成智能化很强的医学信号处理和临床研究的大系统的通讯总线，又称外总线。究的大系统的通讯总线，又称外总线。面向微处理器的结构面向微处理器的结构n在在8位机的单功能医学仪器中使用较多，它位机的单功能医学仪器中使用较多，它以中央处理器以中央处理器CPU为中心，各部件之间的为中心，各部
46、件之间的通讯都要经过通讯都要经过CPU或设置专用的信息通路。或设置专用的信息通路。(主主CPU和模块和模块CPU之间多采用中断方式之间多采用中断方式 进进行通讯行通讯)多种模块如何组合最为合适？n 传统的监护仪设备一般是基于总线结构，其原因是在于早期的CPU性能较弱，无法满足监护仪多参数信息处理的要求。而现在CPU的性能日趋强大，发展迅速，尤其以ARM内核的嵌入式系统CPU功能十分强大，现代监护仪将逐渐以CPU为核心设计，从而在保证性能的情况下，结构日趋简单，价格更加便宜。迈瑞PM9000监护仪结构Coldfire5260FPGAAM79C961网络通信FLASHDRAMEPROM血压，按键，
47、记录仪心电，呼吸，体温血氧串口串口串口主控板主控板监护仪的基本性能参数n以科瑞康公司的PC9000为例n心电参数n呼吸n体温n无创血压n血氧n呼吸其他要求3.4 3.4 中央监护系统中央监护系统n常在常在CCUCCU和和ICUICU中采用中采用n对多床位危重病人实行对多床位危重病人实行2424小时实时、连续监测小时实时、连续监测n将多个床边监护仪送来的病人生理、生化信息将多个床边监护仪送来的病人生理、生化信息及其变化集中分析、处理和管理以提高仪器的及其变化集中分析、处理和管理以提高仪器的利用效率利用效率.3.4.1 多参数中央监护系统多参数中央监护系统n中央监护系统由一台中央监护仪和若中央监护
48、系统由一台中央监护仪和若干台床边监护仪组成，床边监护仪和干台床边监护仪组成，床边监护仪和中央监护仪间由接口电路和数据通信中央监护仪间由接口电路和数据通信线路连接，中央监护仪也可发送控制线路连接，中央监护仪也可发送控制指令至床边监护仪，直接控制其工作，指令至床边监护仪，直接控制其工作，床边的超限报警信号也可同时出现在床边的超限报警信号也可同时出现在中央监护仪上，并指出相应的床号和中央监护仪上，并指出相应的床号和生命指征参数。生命指征参数。信息如何传递通信？n中央监护系统的通信方式中央监护系统的通信方式 1 1、以太网、以太网基带局域网基带局域网 10Mb/s10Mb/s载波监听多路访问载波监听多
49、路访问/冲突检测冲突检测同轴电缆、集线器、网桥和交换机同轴电缆、集线器、网桥和交换机IEEE 802.3IEEE 802.3标准标准总线式结构总线式结构 监护仪之间的采用网络连接，传统有线网络，监护仪之间的采用网络连接，传统有线网络，目前无线网络的传输开始起步，网络有技术成熟，目前无线网络的传输开始起步，网络有技术成熟，使用方便，数据量大等优势。但是也存在传输距使用方便，数据量大等优势。但是也存在传输距离近，信号易受阻挡等缺点。离近，信号易受阻挡等缺点。2、蓝牙、蓝牙 蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）内）的的无线电无线电技术。能在包括移动电话、技术
50、。能在包括移动电话、PDA、无线耳、无线耳机、机、笔记本电脑笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用线信息交换。利用“蓝牙蓝牙”技术，能够有效地简化技术，能够有效地简化移动通信移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网设备与因特网Internet之间的通信，从而之间的通信，从而数据传输数据传输变得更加迅速高效，为变得更加迅速高效，为无线通信无线通信拓宽道路。蓝牙采拓宽道路。蓝牙采用用分散式网络分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用
