1、杨荣骞杨荣骞 华南理工大学生物医学工程系华南理工大学生物医学工程系B6-134B6-134 第六章第六章 医用监护仪器医用监护仪器 6.1 6.1 医用监护仪器概述医用监护仪器概述 6.2 6.2 临床常用的监护参数及测量原理临床常用的监护参数及测量原理 6.3 6.3 床边监护仪床边监护仪 6.4 6.4 中央监护系统中央监护系统 6.5 6.5 动态监护动态监护 6.6 6.6 医用监护仪发展动态医用监护仪发展动态 病人监护仪是一种用以测量和控制病人生理参数、 并可与已知设定值进行比较，如果出现超差可发出报警 的装置和系统。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

2、医生及时抢救，使死亡 率大幅度下降。 监护仪与临床诊断仪器不同，它必须24小时连续监 护病人的生理参量，检出变化趋势，指出临危情况，供 医生作为应急处理和进行治疗的依据，使并发症减到最 少，最后达到缓解并消除病情的目的。 医用监护仪的临床应用医用监护仪的临床应用 护理监护护理监护：手术中和手术后的监护；产妇生产过程中 和其前后的分娩监护和胎儿监护；危重病人的监护；恢 复期病人的监护；治疗病人的监护；长期监护等。 监护系统监护系统：危重病人监护、冠心病监护、新生儿和早 产儿监护等。 疾病诊断、治疗、抢救等。 按检测参数分：单参数监护仪、多参数监护仪 按使用范围分：床边监护仪、中央监护仪、离院监护

3、仪 按功能分：通用监护仪、专用医用监护仪 按仪器接收方式分：有线监护仪、无限遥测监护仪 按监护仪作用分：纯监护仪、抢救和治疗用监护仪 按仪器构造功能分：一体式监护仪、插件式监护仪 医用监护仪的分类医用监护仪的分类 医用监护仪的结构医用监护仪的结构 安全性能与国际标准接轨 功能更强大、性能更卓越 专用监护仪发展迅速 远程监护和家庭监护日益普及 医用监护仪的特点医用监护仪的特点 主要监护参数主要监护参数 一、心电图一、心电图 导联:3个或6个,最多12个 电极:肢体导联3个或4个; 胸导联3个(R、L、RF） 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心电图机和心电监护的区别 仪器

4、类别 通频带时间 常数 测量 目的 放大 器性 能要 求 心电 图机 0.0580 Hz 3.2S心电的细 微结构 (短时间) 高 心电 监护 125Hz0.3S心率(长 时间) 低 二、心率：二、心率： 指心脏每分钟搏动的次数指心脏每分钟搏动的次数 瞬时心率：瞬时心率：心电图两个相邻心电图两个相邻R-RR-R间期的间期的 倒数倒数F=1/TF=1/T（次（次/ /秒）秒）=60/T=60/T（次（次/ /分钟）分钟） 平均心率：平均心率：在一定计数时间内的在一定计数时间内的R R波的波的 个数个数N F=/ T （次 分） 心率变异性分析心率变异性分析 数据分析法建模 心率变异性（heart

5、 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。 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)。 非线性分析法Poincare映射图、 分数维法、复杂度分析和非线性动力学 分析。 心率变异性分析方法心率变异性分析方法 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

6、-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（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。 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 自回归

7、（AR）模型 按照最小均方准则估计参数的全极点模型 传递函数 随机序列x(n)的AR模型 功率谱函数 1 1 1 p k k k H z a z 1 p k k x na x nku n 2 1 1 pj AR p j k k k E Se a e AR模型分析法步骤 记录心电信号 识别R波（斜率阈值法），计算逐次心跳的R-R间期， 以心跳次数为横坐标、心电图中R-R间期大小为纵坐 标，得到心率图 心率图中R-R间期随心跳次数的变化可被看作一种随 机信号，对这种随机信号进行谱分析，可得HRV谱 进行谱分解，分组归类计算各个组分的功率并比较 并根据得到的心率图进行时域分析 分析系统设计 三、呼吸

8、 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。 1、热敏式呼吸测量 用热敏电阻放在鼻孔处，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。 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 敏电阻上的对流换热量为 是对流换热系数，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 () f QTTA 当鼻孔气流周期性地流过热敏电阻时，热敏电 阻值也周期性地改变根据这个原理，将热敏 电阻接在惠斯通电桥的一个桥臂上，就可以得 到周期性变化的

9、电压信号，电压周期就是呼吸 周期，因此，经过放大处理后可以得到呼吸率。 2、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： 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 激励源为恒流源 脑电头皮电极电阻测试电路 四、有创血压 五、无创血压 六、心输出量 * 七、体温 八、脉搏 * 九、血气 * 心输出量 血流量 (Blood flow Volume)：单位时间内流过 血管某一截面积的血量（mL/min or L/min）。 心输出量(Cardiac Output)：

10、是心脏每分钟射出 的血量(L/min)。一般用肺动脉或主动脉中的血流 量作为心输出量。 每搏输出量(Stroke Volume)：每次心搏的血液 输出量。 心输出量心输出量= =每搏输出量每搏输出量 心率心率 心输出量测量方法: 连续输注指示剂稀释法 稀释技术:把已知浓度的一些示踪物质注 进心脏之前的静脉血流中,指示剂通过心 脏之后,在其下游测出稀释后的浓度,由此 算出心输出量。 质量传输原理: 含有某种指示剂的血液流过机体时,机体向血 液吸收或排除该指示剂,于是血液中指示剂浓 度将发生变化: 1、Fick法 在开放血液循环中，以氧作为指示剂，由于肺毛细 管与肺泡之间的氧交换量与肺血流量成正比

11、，因此 可以通过测量肺动脉和肺静脉的氧浓度测量心输出 量。 Q为血流量(mL/min) ；Ca为动脉血氧浓度(mL/L)；Cv为静脉 血氧浓度(mL/L)；dV/dt为单位时间内氧消耗量(mL/min) Fick法测量心输出量原理图 dVdt是肺氧消耗量，它等于吸入气氧含量与呼 出气氧含量之差，用肺活量计测定，Ca用动脉心 导管测定。Fick法测量精度高，是心输出量测定标 准方法。 2热稀释法 热稀释采用冷生理盐水作为指示剂，具有热敏 电阻的SwanGanz漂浮导管作为心导管。热 敏电阻置于肺动脉，向右心房注人冷生理盐水。 心输出量可由StewartHamilton方程确定： 是由注人冷生理盐

12、水和血液比热及密度有关的 常数，b0是单位换算系数，CT是相关系数，Vi 和Ti是冷生理盐水的注入量和温度，Tb和Tb是 血液温度和变化量。冷生理盐水可以用04 C 的冰水液，也可用1925C的室温液。 脉搏 脉搏是动脉血管随心脏舒缩而周期性搏动的现 象，脉博包含血管内压、容积、位移和管壁张 力等多种物理量的变化 。 光电容积式脉搏测量 光电容积式脉搏测量是监护测量中最普遍的， 传感器由光源和光电变换器两部分组成，它夹 在病人指尖或耳廓上。光源选择对动脉血中氧 合血红蛋白有选择性的一定波长的光，最好用 发光二极管，其光谱在610-7710-7m。这束 光透过人体外周血管，当动脉搏动充血容积变

13、化时，改变了这束光的透光率，由光电变换器 接收经组织透射或反射的光，转变为电信号送 放大器放大和输出由此反映动脉血管的容积变 化。 血气 PO2是度量动脉血管中的含氧量，PCO2是度量静 脉血管中二氧化碳含量 M是含氧量或含二氧化碳量，是溶解系数，p是PO2或 PCO2，P是大气压 氧和二氧化碳在血液中以物理溶解和化学结合 两种状态存在，正是由于化学结合的存在，才 使血液运输O2和CO2的能力大为提高。 血液中Po2高时，血液呈鲜红色，Po2低时血液 呈暗红色。当光线透过不同Po2的血液时，光线 通过光电变换器有不同的灵敏度。通过测量光 电变换器的灵敏度，即可测定Po2。 呼吸末二氧化碳（Pe

14、tCO2）监护 呼吸末二氧化碳（PetCO2）是麻醉患者和呼吸 代谢系统疾病患者的重要检测指标。 监测呼气末二氧化碳浓度，不仅可监测通气而 且能反映肺血流，具有无创及连续监测的优点， 从而减少血气分析的次数。 CO2测量主要采用红外吸收法，即不同浓度的 CO2对特定红外光的吸收程度不同。因CO2能 吸收红外线，用红外线透照测试气样后，光电 换能元件能探测到红外线的衰减程度，所获取 信号与参比气信号比较，就能得到CO2浓度。 CO2监护由主流式和旁流式两种。 主流式直接将气体传感器放置在病人呼吸气路导管中， 直接对呼吸气体中的CO2进行浓度转换，然后将电信号 送入监护仪进行分析处理，得到PetC

15、O2参数。 旁流式的光学传感器置于监护仪内，由气体采样管实时 抽取病人呼吸气体样品，经气水分离器，去除呼吸气体 中的水分，送入监护仪中进行CO2分析。 血氧饱和度 l 在O2运输中，O2主要与血红蛋白以结合形式存 在于红细胞内，溶解的量极微，故每100ml血中， 血红蛋白结合氧的最大量称氧容量（oxygen capacity，OCP），血红蛋白实际结合的氧量称 氧含量（oxygen content，OCN）。 l血氧饱和度为两者之比 正常血液中存在四种血红蛋白：即氧合血红蛋 白(HbO2)、还原血红蛋白(Hb)、碳氧血红蛋白 COHb、高铁血红蛋白(MetHb)，其中Hb与氧作 可逆性结合，而

16、COHb和MetHb不与氧结合，所 以 测量原理 透射法: 根据郎伯-比尔定律，当一束光照射到某 种物质的溶液上时，物质对光有一定的吸 收衰减，透射光强I与入射光强I0之间有以 下关系： I =I0e-cd 式中，为物质的吸光系数，c为溶液的浓度，d 为光穿过的路径。 I0/ I比值的对数称为吸光度D，因此上式可表示 为： D=ln（I0/ I）=cd 若保持光的路径不变，吸光度便与物质的吸光 系数和溶液的浓度成正比。 血液中氧合血红蛋白（HbO2）和还原血 红蛋白（Hb）对不同波长的光的吸收系 数不同，在波长为600nm 700nm的红光 区，Hb的吸收系数比HbO2的大；而在波 长为800nm 1000nm的近红外区，HbO2 的吸收系数比Hb的大；在805nm附近是等 吸收点。 HbO2与HbR对红光与近红外光的吸收系数曲线 测量方法 氧合血红蛋白和非氧合血红蛋白对不同波 长红光和红外光的吸收存在差异，且每次脉搏 搏动时，动脉血容量变化导致对不同波长光的 吸收具有波动成分。所以采用两个波长的红光 和红外发光器件依时序发红光不发光 红外光不发光，交替工作。 指套式血氧探头及其电路结构图 血氧饱和度检测