多参数监护仪课程设计11

重庆大学

《医学仪器及系统》课程设计报告

学院生物工程学院年级、专业 2007级生物医学工程

第 3 组

学生姓名学号

陈礼 20077079

何彦青 20077090

李金蓉 20077077

吴小欢 20077072

梅秀婷 20077070

温泽均 20077094

任宇轩 20077038

张用 20077096

指导老师：廖彦剑

课程设计内容：模块化监护仪系统的基础设计和实验上课地点：生物工程学院201室

设计时间: 2010年12月20日至2011年01月14日

课程设计任务分配表

重庆大学本科学生课程设计指导教师评定成绩表

一、监护仪的概述

1.1监护仪

监护仪是能够对人体重要的生理、生化指标有选择地进行经常性或连续性的监测，并具有存储、显示、分析和控制功能，对超出设定范围的参数提示警示的医学装置或系统。监护仪所提供的数据是医护人员诊断、治疗及抢救的重要参考指标。其在一些术中或术后的监测, 可以帮助医生对手术的影响及药物的治疗效果进行评价, 并对护理及治疗提供帮助。

其特点是：实时性、长时间性、可干预性、自动性。

监护仪主要由4 个部分组成: 信号参数、模拟处理、数字处理、信息输出。通过电极和传感器拾取人体心电、血压、呼吸, 氧饱和度等生理参数信号, 并将这些信号转化为电信号。传感器是整个监护系统的基础，有关病人生理状态的所有信息都是通过传感器获得的。传感器有测心电、血压、体温、呼吸等各类，其中每一类又有许多种适合不同要求的传感器。监护仪中的传感器要求能长期稳定地检出被测参数，且不能给病人带来痛苦和不适等，因此，它比一般的医用传感器要求更高。通过模拟电路对采集的信号进行阻抗匹配, 过滤、放大等处理, 由模拟转换器把人体生理参数的模拟信号转化为数字信号, 送入数字处理部分, 它由模/数转换器、微处理机、存储器等组成,是多参数监护仪的核心部分。微处理机接收来自控制面板的控制信息, 对数字信号进行运算、分析和存储, 在输出结果的同时协调、检测整机各部分的工作, 如显示波形、文字、图形、分析报告, 启动各类报警和打印纪录。

其原理框图如下：

图1.监护仪的基本原理框图

1.2 监护仪的分类

1.2.1 按物理机构分为:

(1)单参数监护仪：如单血压，单血氧饱和度，单心电监护仪等。

(2)多参数多功能综合监护仪; 如可同时监护血压、血氧、心电、呼吸、体温等。

(3)插件式组合监护仪：它是由各个分立的可拆卸的物理模块和一台监护仪主机组成。

1.2.2按结构分类

(1)便携式监护仪：小型方便，结构简单，性能稳定，可以随身携带，可由电池供电，一般用于非监护室及外出抢救病人的监护。

(2)一般监护仪：通常指床边监护仪。它设置在病床边与病人连接起来对病人的某些状态(如心电、呼吸、体温、血压等)进行监视，并显示参数。

(3)遥测监护仪：适合于能走动的病人，属于无线方式。

1.2.3 按功能分类

监护仪按专用功能分: 通用多参数监护仪、特殊多参数监护仪( 如: 麻醉监护、呼吸监护、血气监护、脑电监护、睡眠监护、胎儿监护等) 。现在医院使用的监护仪主要具备以下检测功能:

(1) 心电检测( ECG HR) : 主要监测内容是心电图, 有单道、三道、五道、七道、十二道不同的监测方式可以选择, 监护仪的心电检测主要以心率检测为主, 另外兼顾ST 段分析、心律失常事件回顾分析等宏观分析检测。

(2) 无创血压检测(NIBP): 监护使用最多的是自动无创血压计,它分为脉波法、振荡法、相位差法等。在实际使用中使用最多的是振荡测量法, 它的原理是利用袖带充气到一定压力( 一般为180～230mmHg) 时完全阻断动脉血流,随着袖带压力的减小,动脉血管将呈现由完全阻闭→逐渐开放→完全开放的过程,动脉血管壁的搏动将在袖带内的气体中产生气体震荡波,气体震荡波信号最强处就是被测部位动脉的平均动脉压, 由平均动脉压计算出动脉的收缩压和舒张压。

(3) 有创血压检测(IBP): 有创血压监测是危重病人的血液动力学监测的主要手段。有创血压由于传感器直接与血液连接, 通过流体压力传递作用, 从而获得血管内实时压力波形, 计算出收缩压、舒张压和平均压, 因此可以准确测量血压。

(4) 血氧饱和度(SpO2): 根据血红蛋白和氧和血红蛋白对光的吸收特性的不同, 采用双波段660/940 组合光, 通过测量透过光量实现血氧饱和度的测量( 氧合血红蛋白所占血红蛋白的比例) 。

(5) 脉率(Pulse): 脉率的测量一般由血氧饱和度传感器取得, 即通过测量由于血管过血量改变引起的透光量的变化频率获得。血氧饱和度波形的变化即为透光量的变化。脉率与心率具有绝对相关性。

(6) 呼吸(Resp)频率: 呼吸频率参数来自于心电测量系统, 通过电极测量胸腔容积变

化引起的阻抗值的变化频率获得。由于此参数受外界因素影响较大, 此参数的参考率较低。

(7) 体温(Temp): 由温度敏感电阻实现温度的实时测量,在麻醉状态人体的温度会随环境温度变化, 所以大型手术的体温检测比较重要。

(8) 心输出量(CO): 分为有创和无创心脏输出量, 有创测量心输出量目前临床常使用温度稀释法。通过特制的漂浮导管注入冷液体作为指示剂, 冷液体进入右心房后随血液流动被稀释, 温度逐渐上升。在肺动脉内用热敏电阻测量血液变化过程, 得到温度- 时间曲线, 经过计算机计算, 可得到心输出量。无创心输出量测量的可信度较有创测量低。

(9) 呼吸末二氧化碳(ETCO2): 呼吸末CO2 分压或浓度是重要的生命指标之一(麻醉患者和有呼吸功能障碍患者呼吸功能的重要监测指标), 不仅可监测通气, 而且可以反映循环和肺血流的情况。根据测定原理可以分为: 红外线测量、质谱法、散射分析、声光分光、化学CO2 指示剂法。使用比较多的是红外线测量法, 它的测量原理是采用红外吸收法, 即不同浓度的二氧化碳对特定红外光的吸收程度不同进行测量的。

(10) 麻醉气体: 通过气体传感器直接检测气体浓度, 为临床提供具体的参考, 包括CO2、O2、N2O 以及自动识别氟烷、恩氟烷、异氟烷、七氟烷、地氟烷。

(11) 麻醉深度: 麻醉深度监护是基于原始脑电图信息分析。通过对脑电信息结合其它信息进行综合分析处理, 使用简单直观显示方式, 将数值直接对应于病人麻醉状态( 统计) , 适于临床应用。脑电地形图( 或称脑电分布图) 及双谱分析, 总的称为定量脑电图( qEEG) 。由于qEEG 系利用计算机进行频域或时域信号分析, 故有更高的敏感性, 特别是谱边界频率( SEF) 和双频谱分析指数(BIS) , 认为与麻醉深度有相应关系, 但至今只能作为参考。

(12) 无创血气( TcpO2/TcpCO2) : 角质层中所含的脂肪成分在皮肤温度升高时融化, 结果使气体弥散增加, 高达1 000倍。PtcCO2 和PtcO2 电极因此而设计, 置于达44～45℃热的皮肤。电极温度增加表皮血流和“动脉化的毛细血管内的血液”。O2 和CO2 从血管中弥散出来透过皮肤通过电极转化为电信号。通过皮肤外液体电极直接测量血液中的氧分压和二氧化碳分压, 实时提供氧分压和二氧化碳分压参数和趋势。

(13) 呼吸参数: 通过与呼吸机的连接, 通过传感器获取呼吸动力学相关参数, 通过对呼吸系统动力学参数的分析和处理( 如流速和体积) , 监测病人的呼吸顺应性情况, 病人呼吸功能的恢复情况。

(14) 脑电图: 正常人两侧对称点上引导出脑电波的频率、振幅、波形和同步性基本上是对称的, 如存在明显不同, 则为病理状态。