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1、第六章：监护仪,病人监护仪是一种放置在床边，直接通过传感器及连接电缆实现对受试者的生命信息进行实时监测的医疗设备，并具备报警、数据存储、传输等功能。,病人监护系统，它能进行昼夜连续监视，迅速准确地掌握病人情况，以便医生及时抢救，使死亡率大幅度下降,一、基本原理,利用与人体接触的传感器与信号延长通路，将监测到的人体生命特征信号传送到模拟处理电路，再经过模数转换后送入微处理器，借助于软件及相关的算法获得人体生命体征的参数、相关指标以及波形等，实现对人体生命体征信息的实时监护。包含特征识别、参数计算、自动诊断、数据显示、存储、回顾分析、传输、记录，以及报警等功能。,二、基本组成,生命体征测量组件（参
2、数模块） 主机及系统 生命体征测量组件与主机的接口 传感器与生命体征测量组件的接口,生命体征测量组件（监护参数模块） 主要包含针对心电、呼吸、体温、血压、脉搏氧饱和度、呼吸末二氧化碳等人体生命体征测量的各种测量组件，其中传感器、连接电缆、模拟电路和数字电路是信号获取的关键部分，模块软件及相关的算法是信号的获取及特征识别的核心，实现对信号的实时监测、特征识别以及参数计算等,主机及系统 主要包含主控板、显示器、键盘、记录仪及运行软件、其它的外部扩展设备等，其中主控板在运行软件的控制下，完成信号的获取、显示、存储、分析与处理、报警、记录、外部传输等，甚至进行外部远端（它床监护仪或其它中央信息系统等）
3、相关数据的访问及显示等，构成对监测对象的信号及特征实时显示与高级处理,生命体征测量组件与主机的连接接口 实现生命体征测量部件信息到主机的通道，生命体征测量部件有多个，因此需要对每个生命体征测量模块设置特征识别，便于主机进行针对性的操作,a) 硬识别 在测量部件与主板的连接口上使用识别码：多个IO的高低电平，或串行的EPROM芯片的数字码的方式来实现多个测量部件的标识，每个测量部件被标识成唯一的编码，当这个测量部件与主板连接时，接口软件会先识别这个标识，以启动主机软件中相关的功能模块和给出警示信息。 b) 智能识别 在测量部件与主板的连接口上使用软件协议中的识别码：在测量部件与主机的通讯协议中有
4、模块特征标识，每个模块是唯一的，接口软件通过对软件协议中的特征标识信息来识别特定的测量部件，软件具有较大的灵活性，并进一步启动主机软件中的相关功能模块和给出警示信息。,传感器与测量组件的接口 传感器是与被监测人体的直接或间接接触的关键器件，并通过连接电缆实现与生命体征测量组件的连接。 连接状态检测分成硬连接检测和智能连接检测。,硬连接 通过传感器与人体接触与否、接触良好与否、信号质量识别、或对传感器与生命体征测量组件连接与否等来识别传感器和连接电缆的状态，并给出相关的警示信息。 智能连接 通过埋植在传感器中的数字芯片，对传感器、连接电缆的状态进行识别，并给出警示信息。,三、常见的监护参数及指标
5、,心电心率和节律 有创血压、无创血压、中心静脉压、动脉压 心输出量 体温 呼吸 血气,四、临床应用范围,目前广泛应用的自动监护系统有：手术中自动监护系统、手术后自动监护系统、外伤护理病房自动监护系统、冠心病自动监护系统、分娩室自动监护系统、危重病人自动监护系统、新生儿和早产儿自动监护系统、高压氧舱自动监护系统等。,监护仪的分类,1监护仪器按结构可以分成以下三类： 床边监护仪（+中央监护系统），动态监护仪（+回放系统），遥测监护仪（+通讯网络）。,2、依据病症分类：有冠心病自动监护仪、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、分娩自动监护仪、新生儿早产儿自动监护仪、放射线治疗室自动
6、监护仪、高压氧仓自动监护仪等等。,五、监护仪主要功能,监测功能 波形与数据显示功能 短趋势显示功能 信息输入功能 趋势分析功能 生理报警功能,技术报警功能 波形与数据存储功能 波形与数据打印功能 波形与数据传输功能 中央监护信息系统的控制功能 特殊计算功能,六、关键监护参数组件及实现,（一）心电图 导联:3个或6个,最多12个 电极:肢体电极3个或4个;监护肢体导联和胸导联则至少5个,心电图机和心电监护的区别,(一)心率分析,心率：指心脏每分钟搏动的次数瞬时心率：心电图两个相邻R-R间期的倒数F=1/T（次/秒）=60/T（次/分钟）平均心率：在一定计数时间内的R波的个数,心率变异性分析,数据
7、分析法建模 心率变异性（heart rate variablity,HRV）是指逐次心动周期之间的微小时间变异数。HRV一般用R-R间期来描述，也可以用瞬时心率来描述,HRV分析就是通过对心率微小涨落的变换和处理以获取心血管系统、自主神经系统等有关信息的信号分析过程，对于大多数心血管疾病及其他相关疾病的早期诊断、治疗及预后评价具有重要意义,心率变异性常见分析方法,线性分析法统计学分析(时域分析法)、谱分析和传递函数分析(频域分析法),时域分析法,基于统计学方法和几何学方法 短时统计学分析指标 平均心率、平均R-R间期、极差、标准差（SDNN）、相邻间期差的标准差（SDSD）、相邻间期差的均方根
8、（rMSSD）、相邻间期差大于50ms的个数（NN50）和NN50占总间期数的百分比,几何学分析 R-R间期直方图、三角指数 时域分析法特点: 计算简单、指标意义明确,频域分析法,可以把复杂的心率波动信号按照不同的频段来描述其能量分布，将各种生理因素的作用适量分离进行分析,主要的频域分析法,Welch法和自回归（AR）模型 频域分析法主要计算参数: 总功率（TP）、低频功率（LF）、高频功率（HF）、两个频率范围内总功率的比值（LF/HF）、归一化的LF和HF 频域分析法特点: 具有更高的准确性和灵敏度,心律失常分析,心律就是指心跳的节奏 心律失常定义：指心脏冲动的频率、节律、起源部位、传导速
9、度或激动次序的异常。,窦性心律,正常心律起源于窦房结，频率60次100次/min（成人），比较规则。窦房结冲动经正常房室传导系统顺序激动心房和心室，传导时间恒定（成人0.121.21秒）；冲动经束支及其分支以及浦肯野纤维到达心室肌的传导时间也恒定（0.10秒）。但是，当心律起源部位、心搏频率与节律以及冲动传导等任一项发生异常时，就会发生心律失常。,(二)心律失常分析,窦性心律失常：过速、过缓、不齐、停搏,一 冲动形成异常 （一）窦性心律失常： 窦性心动过速、窦性心动过缓、窦性心律不齐、窦性停搏,(二）异位心律 1 被动性异位心律逸搏（房性、房室交界区性、室性）；逸搏心律（房性、房室交界区性、室
10、性） 2 主动性异位心律 期前收缩（房性、房室交界区性、室性）； 阵发性心动过速（房性、房室交界区性、房室折返性、室性)； 心房扑动、心房颤动 心室扑动、心室颤动。,二 冲动传导异常 1 生理性 干扰及房室分离。 2 病理性 窦房传导阻滞；房内传导阻滞；房室传导阻滞；束支或分支传导阻滞或室内传导阻滞。 3 房室间传导途径异常 预激综合征。,心律失常分析,（1）心动过速 RR间期 05S（120次分）。 （2）心动过缓 RR间期15S（40次分）。 （3）停搏和室颤 在一段较长时间内没有QRS波，一般这个时间 16S。 （4）漏搏 一个RR间期大约是以前平均RR间期的2倍后并且没有出现一次早搏的
11、就作为漏搏检出，如果RR间期大于平均的2倍但小于15S，则作为房窦停止检出。,（5）室性早搏（PVC） 检测标准复杂，一般过早出现QRS波，QRS波较宽，T波对正常搏动的T波方向为倒置以及没有P波，就确定为PVC。P波、T波不可靠检出时，只能用节律分析检出PVC。 （6）R落在T上（R on T）这是在心室复极化时期（T波）出现的PVC，由于T波无法检测，所以只能靠节律分析。,（7）二联律 每个正常心搏带有一次PVC，如果一连测到2个PVC就检测到二联律。 （8）三联律 一次正常心搏后接着2次早搏和1个完全代偿的停歇期。二次早搏的RR间期都小于正常心搏RR间期的90，完全代偿停歇期加上这二次早
12、搏的RR间期大致等于2个正常心搏的RR间期。,二联律三联律,三联律 2正常+1早搏或1正常+2早搏,二联律 1正常+1早搏 3次,（9）插入性期前收缩 是没有代偿停歇的早搏，早搏的RR间隔大致等于早搏前的平均RR间隔。 （10）房性早搏（APB）一早搏接一个代偿的停歇。,Abenstein判据：,Abenstein判据是常用判据，定义RR为RR间期，AR为8个RR间期平均值，下标t表示时间关系，t是最近一个时间，t-1是前一个时间。,心动过缓 RRt15s，ARt12s 心动过速 ARt l9（ARt-1）其后不跟早搏,PVC RRt-109（ARt-2），RRt-1RRt2（ARt-2）频发
13、率10次分 R on T RRt-1033（ARt-2）RRt-1+RRt=2(ARt-2),二联率 RRt-30.9(ARt-4)RRt-10.9(ARt-4)RRt-3+RRt-2=2(ARt-4)RRt-1+RRt=2(ARt-4) 三联率 RRt-20.9(ARt-3)RRt-10.9(ARt-3)RRt-2+RRt-1+RRt=2(ARt-3,二、呼吸呼吸监护指监护病人的呼吸频率，即呼吸率。呼吸频率是病人在单位时间内呼吸的次数，单位是次/分。,阻抗式呼吸测量,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，变化量为0.13,称为呼吸阻抗（肺阻抗）,特点：
14、 呼吸阻抗电极与心电电极合用 电桥激励电源采用20100kHz的高频电源*,高通滤波器,加载与耦合,解调与低频滤波,低频放大,进一步放大呼吸信号,提取呼吸信号中的直流分量,来自单片机,低通滤波器,呼吸率计算,特征检测 呼吸波高限阈值的监测： 连续5个值都是增加的，则判别为上升沿，并进行局部极值的搜索，找到极值点Rmax，对应时间Tmax。幅度阈值高限刷新：当前值超过设定的高限幅度阈值，则用当前值取代原高限阈值 呼吸波高限阈值的监测：连续5个值都是减少的，则判别为下升沿，并进行局部极值的搜索，找到极值点Rmin，对应时间为Tmin。幅度阈值低限刷新,取相邻的两极值点之间的时间差：Tmax = T
15、max（n+1）-Tmax(n) Tmin = Tmin(n+1)-Tmin(n)则 （bpm）这里的RRi是根据单个呼吸周期所计算出的呼吸率。,特征参数呼吸率RR的计算,四、体温,常规的体温监护是采用热敏电阻原理 硬件部分：热敏电阻的恒流源驱动、校零、热敏电阻信号的直流放大，以及数字化等， 软件部分：硬件的控制、温度信号处理及温度值的转换，以及温度数据的传输等 由于热敏电阻与温度的对应关系是非线性的，通常采用查表法来完成电阻值与温度值的转换，搜索方法是用二分法。,硬件电路分析,恒流源驱动 ：Id = (Vcc-Ref0)/R2 校零： 设置一个零参考电阻R1，并串接在热敏电阻中，并通过模拟开
16、关(MOS管V1、V2、V3的控制端A、B、C，A=0，B=1，C=0)实现零参考电阻R1 (阻值一般取几百欧) 的信号直接输入，从而获得零参考值ZeroTempAD，同时也消除了运放U1可能产生负向电位对测量的影响。,校准： 设置一个校准电阻R10，从而获得校准电阻R10所对应的AD值（即CalTempAD-ZeroTempAD），最终获得校准系数：RTCoef,温度信号放大 热敏电阻与零参考电阻组成测量传感电路通过模拟开关 (MOS管V1、V2、V3的控制端A、B、C，A=1，B=0，C=0）实现温度的信号输入 iMeasTempAD = MeasTempAD-ZeroTempAD式中ZeroTempAD是切换至校零时所采集到放大电路输出值，MeasTempAD是当前采集到实际测量值，iMeasTempAD是已经校零后的当前实际测量的输出值,
