监护仪常用生理参数的测量原理

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1、2018/10/19,第十一讲 常用生理参数的测量原理,2018/10/19,心电监测 呼吸监测 血压监测 血氧饱和度监测 呼吸末二氧化碳监测 脉搏 作业,医用监护技术,2018/10/19,心电,心肌中的“ 可兴奋细胞” 的电化学活动会使心肌发生电激动。 使心脏发生机械性收缩。心脏这种激动过程所产生的闭合、动作电流，在人体容积导体内流动，并传播到全身各个部位，从而使人体不同表面部位产生了电流差变化。心电图(ECG)就是把体表变动着的电位差实时记录下来.,2018/10/19,心电监护,在医用监护仪器中，监护电极与心电图机的电极安放位置不同，但其定义是相同的，具有相同的极性和波形。 为了稳定地

2、监护心电波形，监护电极一般安放在胸，具体位置有两种形式， 三电极体系; 五电极体系;,2018/10/19,修正的三电极导联体系 根据国际电工委员会的规定，三电极体系一般需要在胸部放置三个电极，三电极体系监护电极位置见表, 。表中列出了具体位置、标号及颜色（ 括号内 为对应的美国心脏学会AHA标准）,2018/10/19,三电极体系,由这三个电极可以组合出三个标准导联，连接方式与通用的标准 导联体系中的标准 相同。,2018/10/19,修正的五电极导联体系,根据国际电工委员会的规定，五电极体系一般需要在胸部放置五个电极,2018/10/19,五电极体系,由这五个电极可以组合出与通用的12 导

3、联对应的导联，,2018/10/19,影响因素,（1） 正确的电极放置 （2） 电极与皮肤接触良好 （3） 导联选择正确 （4） 排除外部干扰 病人的运动能够干扰信号的记录，心脏起搏器的活动以及电外科的电干扰都会影响ECG的记录。例如在手术室中，电极应该与手术点等距以提高 对ESU（高频电刀） 的抑制，电磁干扰的其他外部来源可能是病人周围的电子仪器。,2018/10/19,心率,心率是指心脏每分钟搏动的次数 健康的成年人在安静状态下平均心率是75次/分，正常范围为60100 次/分。在不同生理条件下，心率最低可到40-50 次/分，最高可到200次/分。 心率测量是根据心电波形，测定瞬时心率和

4、平均心率。,2018/10/19,心率的测量,1. 瞬时心率： 心电图两个相邻R-R 间期的倒数,2018/10/19,心率的测量,2. 平均心率 是在一定计数时间内，求R波个数的比值。即,2018/10/19,QRS波形的识别技术,QRS波的识别是心率测量的关键。对心电信号h(t) 进行微分得,当微分值e(t) 大于阈值E，则可确定该时刻的心电图波为R波,QRS检出器,2018/10/19,2018/10/19,2018/10/19,2018/10/19,呼吸,呼吸是人体得到氧气输出二氧化碳、调节酸碱平衡的一个新陈代谢过程，这个过程通过呼吸系统完成。 呼吸系统由肺、呼吸肌（ 尤其是膈肌和肋间

5、肌） 以及将气体带入和带出肺的器官组成。呼吸监护技术检测肺部的气体交换状态或呼吸肌的效率，呼吸图关心的是后者。 呼吸图是呼吸活动的记录，反映了病人呼吸肌和肺的力量和效率。,2018/10/19,阻抗法测呼吸,监护仪在病人胸部两个心电图电极之间通电，以测定阻抗呼吸，而该电流是无害的高频电流。在呼气和吸气时，随着胸部的扩张和收缩，电极之间的电阻（阻抗）也会随之变化；监护仪可以从阻抗变化中推导出呼吸波形和呼吸率。,2018/10/19,呼吸监护仪的功能：,“ 持续显示呼吸波形。 “ 计算每分钟的平均呼吸率。 “ 检测成人、小儿和新生儿病人的窒息事件。,2018/10/19,阻抗法测量原理,（1） 测

6、量原理。多参数病人监护仪中的呼吸测量大多采用阻抗法，人体在呼吸过程中的胸廓运动会造成人体体电阻的变化，变化量为0.13ohm，称为呼吸阻抗。 监护仪一般是通过ECG导联的两个电极，用10KHz100kHZ 的载频正弦恒流向人体注入0.55mA的安全电流，从而在相同的电极上拾取呼吸阻抗变化的信号。,2018/10/19,阻抗法测量原理,这种呼吸阻抗的变化图就描述了呼吸的动态波形，并可提取出呼吸率参数。 胸廓的运动，身体的非呼吸运动都会造成体电阻的变化，当这种变化频率与呼吸通道的放大器的频带相同时，监护仪也就很难判断出哪是正常的呼吸信号，哪是运动干扰信号。因此，当病人出现激烈而义持续的身体运动时，

7、呼吸率的测量可能会不准。,2018/10/19,2018/10/19,电路原理图,2018/10/19,2018/10/19,人体电阻抗等效图,2018/10/19,人体阻抗波形,2018/10/19,前置放大器,2018/10/19,2018/10/19,影响呼吸测量的因素,影响呼吸测量的因素有以下几种; 为了对阻抗变化进行最优的测量，必须准确地放置电极。由于ECG 波形对电极放置的位置要求更高，因此为了使呼吸波达到最优，需要重新放置电极和导联时，必须考虑ECG波形的结果。 良好的皮肤接触能够保证良好的信号。,2018/10/19,影响呼吸测量的因素,排除外部干扰。病人的移动、骨骼、器官、起

8、搏器的活动以及ESU 的电磁干扰都会影响呼吸信号。 对于活动的病人不推荐进行呼吸监护，因为会产生错误警报。正常的心脏活动已经被过滤。但是如果电极之间有肝脏和心室，搏动的血液产生的阻抗变化会干扰信号。,2018/10/19,影响呼吸测量的因素,直接测量呼吸气流法 常用的方法是利用热敏元件来感测呼出的热气流，这种方法需要给病人的鼻腔中 安放一个呼吸气流引导管，将呼出的热气流引到热敏元件位置。当鼻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，电阻值发生改变。,2018/10/19,直接测量呼吸气流法,对于换热表面积为A，温度为T 的热敏电阻，当感受到鼻孔内温度为Tf的呼吸气流的流动，热敏电阻

9、上的对流换热量为,式中是对流换热系数，它受呼吸流速、黏性等多种因素的影响。Tf与人体温度接近，且恒温。若呼吸流速大，热交换Q 就大。因此，热敏电阻温度T 变化也较大。,2018/10/19,气道压力法,将压电传感器置入或连通气道，气道压“ 压迫” 传感器而产生相应的电信号，经电子系统处理以数字或图形显示，灵敏度和精确性较高。在气道压力监测时，利用这些信号的脉冲频率，经泽码电路处理后可显示呼吸频率。,2018/10/19,2018/10/19,无创血压,血压就是指血液对血管壁的压力。在心脏的每一次收缩与舒张的过程中，血流对血管壁的压力也随之变化，而动脉血管与静脉血管压力不同，不同部位的血管压力也

10、不相同。 临床上常以人体上臂与心脏同高度处的动脉血管内对应心脏收缩期和舒张期的压力值来表征人体的血压，分别称为收缩压（ 或高压） 和舒张压（ 或低压）。,2018/10/19,无创血压的检测,人体的动脉血压是一个易变的生理参数。它与人的心理状态、情绪状态，以及测量时，的姿态和体位有很大关系。心率增， 舒张压上升； 心率减慢， 舒张压降低。 心脏脉搏量增加，收缩压必然增高。可以说每个心动周期内动脉血压都不会绝对相同。,2018/10/19,血压测量法,直接测量法（ 有创法） 间接测量法（ 无创法）。 无创法是通过检测动脉血管壁的运动、搏动的血液或血管容积等参数间接得到血压。 根据检测方法的不同，

11、 血压测量法又可分为听诊法、振动法、触诊法、超声法、次声法、容积搏动示波法、张力法等，大多数监护仪器都采用振动法进行血压监护。,2018/10/19,袖带,血压换算法,换算口诀法：血压mmHg，加倍再加倍，除3再除10，即得Kpa值。 例如：收缩压120mmHg加倍为240，再加倍为480，除以3得160，再除以10，即16 Kpa。反之，血压Kpa乘10再乘3，减半再减半，可得mmHg值。,2018/10/19,7.测量原理,采用振动法测量无创血压时，将压力传感器接入袖带，检测袖带的压力以及由于脉搏在袖带的压力下形成的振动信号。当按下测量键或设定的自动测量开始时，气泵开始给袖带充气，当压力达

12、到设定的初始值时，停止充气，袖带内的气体通过针阀缓慢放气，这时以一定的速率交替记录压力值和脉搏振动幅度，并不断进行计算，,2018/10/19,振幅由小到大，上升变化率最大时刻对应压力指数为收缩压，当振动幅度过最大点时开始下降，下降变化率最大时刻对应的压力指数为舒张压， 平均压则为振动幅度最大时的压力指数或为2乘以舒张压加收缩压除以3。,2018/10/19,影响无创血压测量的因素,影响无创血压准确测量的因素主要有以下几个。 （1） 袖带尺寸。袖带过窄会导致血压读数过高，相反，袖带过宽会导致血压读数过低。 （2） 袖带放置。袖带应该放置在上臂与心脏同一水平线的位置已得到真正的零读数，袖带太松会

13、导致血压读数过高。 （3） 人为因素。由颤抖、冲击或其他有节奏的或外部的压力导致的误差。,2018/10/19,松下的无创血压袖带,2018/10/19,振动法测量无创血压的局限性,振动描记法在某些临床环境下会有一定的局限性。当病人的状况难以检测到规则的动脉压力脉冲时，测量结果就是不可靠的，需要更长的时间去查找原因。下面的条件会干扰测量。,2018/10/19,局限性,（1） 病人活动。 （2） 心律不齐。 （3） 压力变化。在测量过程中病人的血压迅速变化，测量结果就不可靠。 （4） 严重休克。严重休克或体温过低会减少血液流向身体外围从而减小动脉脉冲，使测量结果不可靠。,2018/10/19,

14、振动法测量无创血压的局限性,（5） 肥胖病人。一层很厚的脂肪层环绕在上臂周围会抵消动脉脉冲使其无法到达袖带，因此降低测量的准确度。 （6） 心率极高或极低。当病人心率低于15bpm 或高于300bpm 时无法进行测量。 （7） 心肺机。当病人连接到心肺机时无法测量。 （8） 导管移动。,2018/10/19,有创血压,在一些重症手术时，对血压实时变化的监测具有很重要的临床价值，这时就需要 采用有创血压监测技术来实现。,2018/10/19,测量原理,先将导管通过穿刺，植入被测部位的血管内，导管的体外端口直接与压力传感器连接，在导管内注入生理盐水。由于流体具有压力传递作用，血管内压力将通过导管内

15、的液体被传递到外部的压力传感器上。从而可获得血管内压力变化的动态波形，通过特定的计算方法，可获得收缩压、舒张压和平均压。 在进行有创血压测量时要注意： 监测开始时，首先要对仪器进行校零处理；监测过程中，要随时保持压力传感器部份与心脏在同一水平上； 为防止导管被血凝堵塞，要不断注入肝素盐水冲洗导管，由于运动可能会使导管移动位置或退出。因此要牢牢固定导管，并注意检查，必要时进行调整。,2018/10/19,影响有创血压测量的因素,（1） 压力传感器、压力线以及病人导管的正确连接。 （2） 在较低点的收缩压读数通常比较高点的读数要高。 （3） 从斜靠体位到站立体位的改变会使收缩压轻微下降，舒张压轻微

16、升高。 （4） 病人和压力传感器的位置都会影响血压测量。在正常测量时，传感器通常置于与心脏同一水平的位置（ 第四肋间以及腋中线：称为静脉静力学轴） 将系统调零以补偿静力及大气压的影响。,2018/10/19,血氧饱和度,血氧饱和度是血液中，被氧结合的氧合血红蛋白（HbO2） 的容量占全部可结合的血红蛋白（Hb） 容量的百分比，即血液中血氧的浓度，是呼吸循环的重要生理参数。 许多呼吸系统的疾病会引起人体血液中血氧浓度的减小，严重的会威胁人的生命，因此在临床救护中，对危重病人的血氧浓度监测是不可缺少的,2018/10/19,血氧饱和度测量原理,血氧饱和度一般是通过测量人体指尖、耳垂等毛细血管脉动期间对透过光线吸收率的变化计算而得的。测量用的血氧饱和度探头有其独特的结构。它是一个光感受器，内置一个双波长发光二极管和一个光电二极管。 发光二极管交替发射波长(660nm)的红光和(940nm) 的近红光。还原血红蛋白（HB） 的吸光度随SaO2 不同而改变，在660nm附近表现最为显著，在940nm 附近则产生与660nm 方向相反的变化。在波长940nm的红外区域，氧合血红蛋白（HbO2) 的吸收系数比HB大。,