医用监护仪器总结-课件.ppt
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1、医用监护仪器主要内容l监护仪概述l监护病房和监护仪l监护仪的主要技术指标 l监护仪使用中的安全问题l一个例子什么是监护仪?l 监护仪与临床诊断仪器不同,它能在几小时甚至几百小时的时间段内连续监护病人生理参数的变化,并可与医生设定好的界限值进行比较,出现超差便发生警报,有的监护仪还可以进行应急治疗。l 监护仪所测量的参数分为电量和非电量两种,电量信号如心电信号,直接由电极拾取;非电量信号如血压、体温、呼吸、血氧等都需要通过各种传感器拾取,然后转换为与之有确定函数关系的电信号,再经过放大、滤波、计算、处理等记录和显示。监护仪的基本框架监护仪的组成l 传感器传感器:主要是指各种电极和换能器。起两方面
2、作用:首先是拾取人体生理或生化参数,其次是把拾取到的生理信号转换成相应的电信号输出。例如:体表接触电极,用作测ECC,EEG等,pH电极,用作测酸碱度;压力换能器,用作测脉管内压力或呼吸;其他还有气流速度与血流速度等检测器。l 信号处理系统信号处理系统:主要是指电子线路和数字逻辑电路或是微处理机等。其作用是:对传感器输出的电信号进行检测,放大,滤波和信号转换。对生理或生化参数做出逻辑分析和计算,如做出心输出量估计,呼吸参数的计算、ECG的判读等。-从输入信号中截取所需信息,或是把处理以后的数据进行图像重建,并通过显示装置加以显示。把处理分析结果与参考电平作比较,判断它是否超越正常范围,做出自动
3、报警信息。l 显示装置:显示装置:主要有指针式指示器、数字显示器、示波器或信号灯几种,报警装置主要分音响和视觉两类报警器。该部分也包括用作永久记录的各种记录复制装置。l 控制系统控制系统:主要是指电子和机械的自动控制电路。在监护中如检测到参数异常,除了报警和显示外,也可以由机内控制系统自动对病人施行控制使异常的参数恢复到正常值。例如,根据排尿量和中心静脉压的情况,由控制系统自动控制静脉输液速度。l 记录装置:记录装置:用记录仪作永久的记录,将监视参数记录下来作为档案保存。常用监护仪监护的生理参数l 心电(ECG);l 血压(BP);l 呼吸(Resp);l 脑电(EEG);l 体温(Temp)
4、;l 心输出量(CO);l和血血氧度(SpO2);l经血和和血化碳分压(tpO2/CO2);l呼气气和血化碳(etCO2)。一台监护仪往往可以监护多个参数,具体监护什么,不同的监一台监护仪往往可以监护多个参数,具体监护什么,不同的监护仪可有不同的配置。护仪可有不同的配置。监护仪可分为床边监护仪和中央监护仪。监护仪可分为床边监护仪和中央监护仪。专用监护仪:如胎儿监护仪等。专用监护仪:如胎儿监护仪等。Common MeasurandsMeasurementRangeFrequency,HzMethodBlood flow 血流量1 to 300 mL/s0 to 20Electromagnetic
5、 or ultrasonicBlood pressure 血压0 to 400 mmHg0 to 50Cuff or strain gageCardiac output 心输出量4 to 25 L/min0 to 20Fick,dye dilution Electrocardiography0.5 to 4 mV0.05 to 150Skin electrodesElectroencephalography5 to 300 V0.5 to 150 Scalp electrodespH3 to 13 pH units0 to 1pH electrodepCO240 to 100 mmHg0 to
6、 2pCO2 electrodepO230 to 100 mmHg0 to 2pO2 electrodePneumotachography0 to 600 L/min0 to 40Pneumotachometer气流测速器Respiratory rate2 to 50 breaths/min0.1 to 10ImpedanceTemperature32 to 40 C0 to 0.1ThermistorSummery:Key Technologiesq sensor:invasive,micro-invasive,non-invasiveq signal conditioning/instru
7、mentation q EMI reduction 医学信号提取医学信号提取q auto analysisq information integrationq medical expert system 生理信息综合分析生理信息综合分析q digital signal processingq pattern recognition&extraction 医学信号处理与特征提取医学信号处理与特征提取多路生理信号采集监护系统原理框图多路生理信号采集监护系统原理框图监护仪器需要解决的关键技术主要有:监护仪器需要解决的关键技术主要有:(1)信号的隔离信号的隔离 由于监护仪的由于监护仪的主电源都是交流供
8、电的主电源都是交流供电的,而,而测量电极有的直接置入血管内,有的虽置于体表但测量电极有的直接置入血管内,有的虽置于体表但靠靠近心脏近心脏,交流漏电交流漏电可能导致病人可能导致病人生命危险生命危险,必须有良,必须有良好的电源和信号隔离。好的电源和信号隔离。(2)不同信号间的串扰与交叉调制不同信号间的串扰与交叉调制 各路信号间可能会通过各路信号间可能会通过公共地线、电源内阻、空间电磁耦合公共地线、电源内阻、空间电磁耦合而发生串扰和交而发生串扰和交叉调制,这就要求各路信号放大器之间有良好的叉调制,这就要求各路信号放大器之间有良好的隔离隔离和屏蔽。和屏蔽。(3)不同采样率和采样精度间的协调不同采样率和
9、采样精度间的协调 根据不同生理参数根据不同生理参数特性调整选择特性调整选择合适的电位动态放大合适的电位动态放大措施及措施及采样频率采样频率。如心电和脑电的采样频率可设为如心电和脑电的采样频率可设为:250500Hz。(4)实时自动分析技术实时自动分析技术 实现对反映病情的各关键生理参实现对反映病情的各关键生理参数的自动监护,如数的自动监护,如分析心率失常严重性、心肌梗塞和分析心率失常严重性、心肌梗塞和心肌缺血程度等心肌缺血程度等。(5)数据的存储与回顾数据的存储与回顾 由于监测是连续进行的,数据量由于监测是连续进行的,数据量大,因而可以将监测的大,因而可以将监测的数据选择存储数据选择存储,供会
10、诊或进行,供会诊或进行深入的医学研究和分析所用。深入的医学研究和分析所用。(6)多参数显示技术多参数显示技术 设置显示缓冲区设置显示缓冲区动态滚动显示波动态滚动显示波形形并并显示各参数显示各参数。(7)安全性和可靠性安全性和可靠性 应保持系统应保持系统长时间正常监测长时间正常监测患者患者参数及可靠工作。参数及可靠工作。(8)价格和使用费用价格和使用费用 要求监护仪器要求监护仪器性价比高性价比高。Basic ICU DesignPatientAreaCentralStation床边监护仪床边监护仪 中央监护仪中央监护仪监护仪的主要监护项目心电监护心电监护的项目l心电是最基本的监护参数,几乎所有的
11、监护仪都有心电监护。l心电监护最基本的项目有:心率显示心率上下限报警心电波形的实时显示。l 24小时动态分析的专用监护系统。心电监护的项目l心电监护仪的常见被选功能:心律不齐检测S-T段分析回忆波形显示趋势图分析电极脱落报警电源故障处理数据储存和传送R波检测技术微分法l y1(n)=|x(n)2x(n 2)+x(n 4)|l y2(n)=1.3y0(n)+1.1y1(n)。l 以1.0为阈值对y2(n)作检测,如果有连续8个采样点的值超过阈值,则认为是QRS波。l y3是将y28点滑动平均(MA)滤波后的波形 心电信号x(n),设差分信号y0和y1:y0(n)=|x(n)x(n 2)|呼吸频率
12、的测量呼吸波与呼吸率呼吸波与呼吸率l 呼吸测量是肺动能检查的重要部分。在监护仪中,通呼吸测量是肺动能检查的重要部分。在监护仪中,通常测量呼吸波并测定呼吸(频)率(次常测量呼吸波并测定呼吸(频)率(次/分钟)。分钟)。l 呼吸频率的测量可通过呼吸频率的测量可通过热敏电阻(传感器)热敏电阻(传感器)直接直接测量测量呼吸气流的温度变化呼吸气流的温度变化,过电桥电路将这一变化变换,过电桥电路将这一变化变换成电压信号,也可采用成电压信号,也可采用阻抗法阻抗法来来测量呼吸频率测量呼吸频率,因为,因为呼吸运动时,胸壁肌肉交变张驰,胸廓交替变形,呼吸运动时,胸壁肌肉交变张驰,胸廓交替变形,肌肌体组织的电阻抗体
13、组织的电阻抗也随之交替变化。也随之交替变化。l 测量呼吸阻抗值的变化可采用电桥法、调制法、恒压测量呼吸阻抗值的变化可采用电桥法、调制法、恒压源法和恒流源法等多种方式。源法和恒流源法等多种方式。l 在监护仪中,在监护仪中,呼吸阻抗电极可与心电电极合用呼吸阻抗电极可与心电电极合用,在检,在检测心电信号时可同时检测呼吸阻抗变化和呼吸频率。测心电信号时可同时检测呼吸阻抗变化和呼吸频率。呼吸率测量电桥体温体温体温l 体温是了解生命状态的重要指标。监护仪中,体温的体温是了解生命状态的重要指标。监护仪中,体温的测量测量常采用负温度系数的热敏电阻常采用负温度系数的热敏电阻作为作为温度传感器温度传感器,采用电桥
14、作为检测电路。现在已有集成化测温电路可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。供选用。l 高档高档的监护仪可提供的监护仪可提供两道两道以上的以上的测温电路测温电路,以测量两,以测量两个不同部位的个不同部位的温差温差T=T2T1。体温探头(传感器)。体温探头(传感器)可采用体表探头和体腔探头,分别用来监护体表和腔可采用体表探头和体腔探头,分别用来监护体表和腔内温度。内温度。l 在一些特殊场合,为了避免交叉传染,亦可以采用在一些特殊场合,为了避免交叉传染,亦可以采用红红外非接触测温技术外非接触测温技术。监护仪中,测温精度应在。监护仪中,测温精度应在0.1,应有较快的测温响应。应有较快
15、的测温响应。血压的测量和监护血压l 血压是指血液对血管壁的侧压,是压强(即单位面积上的压力)。l 血压是相对压强,是相对大气压的。当我们说血压100mmHg时,是指血压比大气压高100mmHg,测量血压时则是以大气压作为0mmHg间接测压和直接测压法l 间接测压通常仅能测得收缩压和舒张压;l 直接测量法可以测得血压波形曲线。l 由于测量方法和部位不同,所测值往往难以相互比较。血压的直接测量l 经由动脉穿刺留置导管后固定,测压管通过换能器连接于监视器,可显示动脉压力波形。l 最常用的是桡动脉,其次是股动脉或肱动脉。l 不仅可以连续测压,还可反复采集血标本以检测血气。压力传感器压力传感器床边监护仪
16、床边监护仪输液架输液架针管针管冲洗压力源冲洗压力源间接血压测量原理l 有多种方法可实现血压的无创测量,在多生理参数监有多种方法可实现血压的无创测量,在多生理参数监护仪中通常采用护仪中通常采用柯氏音法柯氏音法和和测振法测振法两类。两类。l 柯氏音法柯氏音法是是检测检测袖带下的袖带下的柯氏音(脉搏声)柯氏音(脉搏声)来测定血来测定血压的,柯氏音无创血压监护系统包括袖带充气系统、压的,柯氏音无创血压监护系统包括袖带充气系统、袖带、柯氏音传感器、音频放大及自动增益调整电路、袖带、柯氏音传感器、音频放大及自动增益调整电路、A/D转换器、微处理器及显示部分等。转换器、微处理器及显示部分等。血压测量袖带的缠
17、绕血压测量袖带的缠绕 方法图方法图l 测振法测振法是检测气袖内气体的是检测气袖内气体的振荡波振荡波,振荡波源于血,振荡波源于血管壁的搏动,管壁的搏动,测量振荡波的相关点测量振荡波的相关点就可就可测定血压值测定血压值(PS,PD和和PM)。)。测振法获得脉搏振动波的方法可测振法获得脉搏振动波的方法可借助微音器和压力传感器。借助微音器和压力传感器。心输出量和心功能测量心输出量的测量方法l1、指示剂稀释法:它的测定是通过某一方式将一定量的指示剂注射到血液中,过在血液中的扩散,测定指示剂的变化来计算心输出量的。Fick法染料稀释法热稀释法:l2、阻抗法l3、成像法:超声、磁共振心排量测定:Fick法l
18、 1870年由德国医生Adolph Fick首先描述l它假定机体氧耗量率为血流速率(单位时间内的流量)及血液携带氧量的乘积的函数一定时间内血流量等于在同一时间内进入血流的物质量除以该物质进入循环后在血液上游(动脉)和下游(腔静脉)之间的浓度差Fick公式:机体氧耗量(mlmin)心排量(L/min)=动静脉血氧含量差(%)10lFick法缺点:操作不方便,不易获得稳定的耗氧量数据在开放血液循环中,以血作为指示剂,在开放血液循环中,以血作为指示剂,由于肺毛细管与肺泡之间的血交换量与由于肺毛细管与肺泡之间的血交换量与肺血流量成正比,因此可以通过测量肺肺血流量成正比,因此可以通过测量肺动脉和肺静脉的
19、血氧度测量心输出量。动脉和肺静脉的血氧度测量心输出量。心输出量热稀释法心输出量热稀释法l 在监护仪中,心输出在监护仪中,心输出量的测量常采用量的测量常采用热稀热稀释法释法,将冷液(生理,将冷液(生理盐水或葡萄糖液)注盐水或葡萄糖液)注入入漂浮导管漂浮导管中,当中,当冷冷液与血流混合液与血流混合后将会后将会发生发生温度变化温度变化,温度,温度变化由导管前端的变化由导管前端的热热敏电阻检出敏电阻检出,并通过,并通过计算获得心输出量计算获得心输出量,这种方法可高精度反这种方法可高精度反复测量不同时间的心复测量不同时间的心输出量,其测量间隙输出量,其测量间隙最短可达最短可达2分钟。分钟。染料稀释法染料
20、稀释法心阻抗图l(impedance cardiogram,ICG)是根据胸腔电阻抗的动态变化,来测定心功能的一种非创伤性方法。它反映了血管容积或血流变化引起的阻抗变化。l年代后,国内外学者对Kubicek公式及方法有过众多的争议,目前改良的ubicek 公式可算出心排出量等重要的心功能指标。l 4对电极分别至于颈部及胸部l 电信号通过胸部传导l 电信号循阻力最小路径传导-主动脉l 每次心跳,主动脉内血流速度/容量变化,测得阻抗l 通过阻抗变化计算出SV血气监护血血和度血血和度l 血血和度是血血和度是衡量人体血液携带血的能力的重衡量人体血液携带血的能力的重要参数要参数。血血和度的测量目前广泛应
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