心电监护仪发展趋势和新技术应用

心电监护仪发展趋势和新技术应用
戚仕涛
南京军区南京总医院医学工程科，江苏南京210002
摘要：心电监护仪未来将向着全屏触控、智能化、网络化、信息化方向发展。

近期在监测技术上出现了许多新的应用，如逆向式无创血压测量技术、数字式血氧测量技术、信息监护仪技术等。

关键词: 心电监护仪;云计算;信息监护仪
Development trends and new technology applications of ECG monitor
Qi Shitao
Medical Engineering Department, Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command, Nanjing,
Jiangsu 210002
Abstract: ECG monitor development will be towards to the directions of full-screen touch control, intelligent, networked and informationalized. In the recent years, there have been appeared many new monitoring technology, such as reverse type of noninvasive blood pressure measurement technique, digital blood oxygen saturation measurement technology, information monitor technology ,and so on. Keywords: ECG Monitor; Cloud Computing ; Information Monitor
1 概述
心电监护仪是临床重症监护病房(ICU)最常用也是最重要的一类监护设备,可以对众多的生理(或生化)参数进行连续、长时间、自动、实时监测，并经分析处理后实现多类别的自动报警、自动记录。

1960年，心电监护仪首次应用于病人，当时只能监测心电信号，称作单参数监护仪，随着大规模集成集成电路和微处理器技术的出现，以及新监护技术的不断发明，现在的心电监护仪能监护几十种参数，所以也称作多参数监护仪。

随着网络技术的发展，可以将众多心电监护仪通过无线或有线网络组成中央监护系统。

使用心电监护仪不仅减轻了医务人员的劳动强度，提高护理工作效率，更重要的是可随时了解患者病情，提高治疗和护理质量，大幅度降低危重病人的死亡率。

虽然现代心电监护仪功能已经非常完善，质量也非常可靠，但监护仪技术不会一成不变，它也会随着未来技术潮流的发展而发展。

本文将简要探讨心电监护仪未来可能的发展趋势及近期新技术的应用情况。

2 心电监护仪发展趋势
2.1 全屏触控操作
由于触摸屏技术具有操作简单，体验度高等优点，受到各类使用人员的广泛认可，触控技术也越来越多的应用于各类设备，心电监护仪也不例外。

早期心电监护仪采用的控制技术有旋钮、薄膜按钮、单键飞梭等。

美国太空便携式监护仪较早应用了全屏触控操作技术，但其采用的是基于红外传感器触控技术，灵敏度容易受灰尘等影响，触控体验较差；德国德尔格KAPPA XLT监护仪使用了电阻屏触控操作技术，效果较好。

电容屏相比电阻屏触控更加灵敏，操控体验更好，随着电容屏技术的成熟与普及，其成本也会下降，采用电容屏的全屏触控技术不久将会成为监护仪主流操控技术。

2.2 智能接口
多参数监护仪可以监护的参数多达几十项，但在一台主机上全部实现所有的监护项目，既不经济，也不必要。

不过，如果某个时候需要监护一种新的参数，而主机未配备相应的接口，对使用人员来说也是非常遗憾的事。

解决这个矛盾的方法就是智能接口技术。

我们知道，计算机的USB接口可以连接各种采用此接口的外部设备，一般的计算机都有3~5个USB接口，能满足绝大部分的应用需要。

未来监护仪的智能接口也具有类似功能，主机只需要配有6~8个智能接
口，而将各种测量探头（传感器）设计成满足相应协议要求的智能化接头，就能够随意接入到主机中使用。

飞利浦V24E监护仪的插件板具有类似智能接口的初级功能，该插件板可以扩展不同的功能模块，但离真正的智能接口还有很大差别。

首先它的插件板体积很大，且不是集成在主机里；其次，测量端未将测量探头（传感器）和相应信号调理电路、模数转换电路、接口电路整合在一起。

图1是日本光电公司设想的一种多参数智能接口原理示意图，它或许会成为未来监护仪智能接口设计的原型。

图1 智能接口原理图
2.3 云计算技术
云计算(Cloud Computing)是一种新近提出的计算模式，是随着处理器技术、虚拟化技术、分布式存储技术、宽带互联网技术和自动化管理技术的发展而产生，目前还没有统一定义。

通俗地理解，云计算就是以公开的标准和服务为基础，以互联网为中心，提供安全、快速、便捷的数据存储和网络计算服务，即在云计算的模式中，用户所需的应用程序并不运行在个人电脑、手机等终端设备上，而是运行在互联网上大规模的服务器集群中。

云计算技术是未来很长一段时间信息技术发展的一个方向，它有着广阔的应用范围，医疗服务领域和医疗设备领域也不例外。

监护仪和云计算技术结合，可以使医院HIS系统方便调阅病人信息、也可以和其它具有云计算功能的医疗设备灵活方便地组成新的医疗系统等。

图2展示的是一款采用云计算技术而为医生开发的移动应用，它与移动通讯结合在一起，能够从医院的监护系统中传递病人的数据到医生的移动设备上，将关键的病人生命体征数据可视化展示在医生的智能手机上，使医生可以在远方监控病人的情况。

因此，未来的监护仪将会充分的与云计算技术相结合。

图2 监护仪与云计算技术的结合
3 监护仪新技术应用
3.1 无创血压测量新技术
3.1.1 逆向式无创血压测量新技术
逆向式无创血压测量技术，是指在气泵向袖带充气过程中先以10mmHg/秒的速度充气并检测出舒张压、再检测出收缩压的数据，充气到比实际收缩压稍高即停止充气。

传统的无创血压测量方法则是在放气过程中测量血压，而逆向式血压测量技术是在充气过程中测量血压。

这样做的好处：舒适，特别是对于新生儿（NEO）或儿童（PAD），逆向式血压减少了对手臂的过度加压，患者无需承受额外压力；安全，避免了因为压力激增对于高血压或神经系数疾病所带来的潜在危险，更加安全；快速，因为只有充气过程，减少了放气过程，同时降低了充气高度，所以加快了测量速度。

对于高血压病人也能一次出数，避免了重复测量；准确，特别是对于中老年病人和儿童，避免了由于过度加压造成血管弹性的变化而造成的血压读数的准确度严重降低。

采用该技术的典型产品有美国CSI公司Scholar Ⅲ（507ELC)型多参数床旁监护仪（图3）等。

图3 CSI公司Scholar Ⅲ（507ELC)型多参数床旁监护仪
3.1.2 PWTT（脉搏波传输时间）自动触发功能
在周期性的测量NIBP时，如果在2次测量间隔中NIBP有重大变化，机器就会漏过一个重要的生命体征参数。

PWTT功能通过监测患者的脉搏波传送时间的变化，在血压有突然变化时可以触发NIBP自动测量，这样不会漏过NIBP的重要数据。

采用该技术的典型产品有日本光电的BSM-73多参数彩显床边监护仪（图4）。

图4 光电BSM-73监护仪
3.2 数字血氧测量新技术
数字式血氧探头是近年出现的新的血氧测量技术。

早期的血氧饱和度测量都采用的是模拟技术，探头检测到信号后送入主机进行放大，噪声也随之放大。

只有到后级CPU运算前才转换成数字信号。

数字式血氧探头在检测到信号后即通过高动态范围模数转换器，进行小信号模数转换成数字信号，
提高了抗干扰能力，这种技术虽然对电子器件的要求非常高，但带来的优点是提高了产品的稳定性、精确性、可靠性，在病人运动或低血流灌注情况下，它增强了脉搏血氧测量法的噪声抑制能力，提高了测量的可靠性和精度。

目前有两种数字血氧专利技术，分别是CSI公司的Ultra Synic超同步数字血氧技术、Nellcor OxiMax第五代数字血氧技术，这两种血氧技术都是在探头中将血氧信号数字化。

目前采用新型数字式血氧探头该技术的产品有美国CSI公司Scholar Ⅲ（507ELC)型多参数床旁监护仪、GE DASH2500便携式监护仪等。

3.3 呼气末二氧化碳分压测量新技术
呼气末二氧化碳分压(PETCO2)已经被认为是除体温、呼吸、脉搏、血压、动脉血氧饱和度以外的第六个基本生命体征，美国麻醉医师协会(ASA)已规定PETCO2为麻醉期间的基本监测指标之一。

PETCO2对判断肺通气和血流变化具有特殊的临床意义：对确定气管插管的位置（在不在气管内）可以说是金指标；可以判断麻醉机或呼吸机通气情况，对气管打折、气管脱落可以及时发现；可以间接的反映PaCO2；可以间接的反映循环状态等。

因此，PETCO2在临床麻醉、心肺脑复苏、麻醉后恢复室(PACU)、ICU、院前急救等都有重要的应用价值。

CO2监测仪是根据红外线吸收光谱的原理设计而成的，用以测定呼吸气体中的CO2浓度。

根据气体的采样方法不同，传统CO2监测仪有旁流型( side stream) 和主流型(main stream) 两种：旁流型是由有流量调节的抽气泵把气体样本送至红外线测量室，旁流型不需要密闭的呼吸回路，因此可用于镇痛或镇静病人的呼吸监测中，监测病人自主呼吸时CO2浓度，但旁流行测量需要预热。

主流型是将红外线传感器直接连接于气管导管接头上，使呼吸气体直接与传感器接触。

因此，主流型仅能用于气管插管的病人，不能用于自主呼吸病人的监测，其探头昂贵而重。

日本光电监护仪采用独特的适配器（图5 ）和创新的CO2探头设计（图6），探头重量仅10g 左右，可以在主流模式下，测量插管病人与非插管病人的PETCO2，极大方便了临床应用。

图5 CO2 传感器适配器图6 光电公司CO2传感器防雾设计
3.4 信息监护仪技术
信息监护仪技术是将当代信息技术和临床监护技术相结合，使临床医护人员可以在床边监护仪的显示屏上发出调阅指令，即可将医院信息系统（HIS）中病人资料，如生化检查报告、PACS影像资料、心电图报告显示在监护仪屏幕上。

同时，该技术也可以将病人生命体征数字信息通过HL7 网关上传至医院HIS/CIS中，从而整合成完整的病人电子病历。

飞利浦IntelliVue 系列监护仪是最早和信息技术相结合的信息监护仪，其独特的“信息流量控制引擎技术”可以保证患者的监护和报警信息始终处于最高优先权，这样即使在调阅大量影像信息时，监护性能也不会受到丝毫影响。

信息监护仪技术正在全球被越来越多的医务人员重视，并日益成为高端监护所必备的解决方案。

目前，具有信息监护仪技术的产品有飞利浦IntelliVue系列床边监护仪、GE公司SOLAR9500（图7）等。

图7 GE SOLAR9500监护仪
4 结语
心电监护仪是重症监护、麻醉监护等临床不可或缺的重要设备，全世界各主要医疗器械生产厂家每年都投入巨大资金，研发操作方便、性能优良、数据准确、使用舒适的新一代监护仪。

而未来监护仪也将向着精准、舒适、智能化、网络化的方向发展。