监护仪的测量原理南医大讲稿-1

监护仪的测量原理及发展现状江苏省人民医院临床工程处刘群概述●发展衍变电子技术结构计算机技术测量技术数字信号处理技术功能间断测量→24小时连续测量实时监护●作用☆及时提供各种生理信息生理参数变化☆预报险情病情趋势降低死亡率☆提供诊断治疗依据☆积累临床科研数据监护仪的作用及意义监护仪是临床应用中非常普及的医疗仪器之一，在急诊、手术室、各类ICU室中都是必备的设备。监护仪的用途除测量和监视病人生理参数外，还包括监视和处理病人用药及手术前后的状况。监护仪的使用，为医生正确诊断并制定医疗方案提供基本依据，大大降低危重病人的死亡率迈瑞监护系列Dash2000Dash3000Eagle8000Dash4000Solar80009500A1A3M3V24或v26CMS系列intellivue系列触摸屏SpeedPoint™旋钮标准键盘标准鼠标标准轨迹球您可以根据自己的爱好选择!多种操作方式您的显示器选择麻醉科ICU/CCU新生儿/小儿科应用范围选择监护系统支持的参数模块•多参数模块MPM（包含参数如下）－ECG（可选择3导、5导联、12导联ECG）－RESP－TEMP－NIBP－SpO2•IBP模块(2ch)•心排量C.O.模块•呼末CO2模块(微流CO2、主流CO2、旁流CO2）•脑电图模块•麻醉气体监测（可选自动/手动识别气体类型）•经皮O2模块•麻醉深度BIS模块•无创连续心排ICG模块•血气分析模块•呼吸力学模块医用监护仪器的分类按检测参数分类单参数监护仪和多参数监护仪按使用范围分类床边监护仪、中央监护仪、离院监护仪按仪器构造功能分类一体式监护仪和插件式监护仪按功能分类通用监护仪和专用监护仪按仪器接收方式分类有线监护仪和遥测监护仪按监护仪的作用分类纯监护仪和抢救、治疗用监护仪医用监护仪的结构多参数监护仪结构框图主控板电源显示器、记录仪键盘血氧饱和度二氧化碳心电、呼吸血压、体温。。。。。。信号的检测部分传感器与电极传感器与电极用以获得各种生理参数,如心电、血压、心音、脉搏、血流、呼吸、体温等传感器分类：1、根据采用的材料，可分为陶瓷传感器和电磁传感器；2、根据所要交换的参数，可分为热敏、压敏、光敏式传感器；3、根据交换能量的原理，可分为有源传感器、无源传感器；医用传感器特点：1、具有较高的灵敏度和信噪比2、具有良好的线性和较高的响应速度3、重复性、一致性及选择性好4、与人体有足够的电绝缘5、传感器不应干扰正常的生理活动，不应损伤组织信号模拟处理系统该系统是以模拟电路为核心的信号处理部分，它主要是将传感器获得的信号加以放大，对我们有用的信号实现采样、调制、解调、阻抗匹配等。根据所测参数和传感器的不同，放大电路也不同，信号的“放大”在模拟处理中是第一位的。信号数字处理系统计算机系统是医用监护仪的控制核心，它包括信号的运算、分析及诊断。监护仪具备的功能主要由计算机系统实现。实现以下功能：计算、阀值比较、分析、建模信号的显示、记录和报警这部分是监视器与人交换信息的部分。包括以下功能：1、数字显示被监护的数据2、屏幕显示被监护参数随时间变化的曲线3、用记录仪将被监护参数记录下来作档案保存常用监护参数的测量原理心电/呼吸（ECG/RESP）血氧（SPO2）无创血压（NIBP）体温（TEMP）有创血压（IBP）二氧化碳测量（CO2）心输出量（C.O）心电监护•心电监护是最基本的监护参数之一•心电信号的幅度范围：0.01-5mV•心电信号的频率范围：0.05-100Hz，90%的ECG频率能量集中在0.25Hz-40Hz之间•心电信号通过体表电极获取•监护方式灵活多样心电图的形成心脏先后有序的电兴奋的传播，可经过人体组织传到体表，产生一系列的电位变化，并被记录下来形成心电图。心电图反映的是心脏兴奋的产生、传播和恢复的生物电变化，是心脏各部分的许多心机细胞先后发生的电位变化的综合表现，不是由于心脏的机械收缩所产生的。心脏传导系统窦房结↓房室结↓房室束↓浦肯野氏纤维↓引起的心脏除极化这个过程非常快，不超过0.2秒心电电极及色标•导联名称•欧标R、L、F、N、C表示对应颜色:红色、黄色、绿色、黑色、白色•美标则用RA、LA、LL、RL、V表示对应颜色:白色、黑色、红色、绿色、棕色五导方式是在三导基础上增加驱动极和胸电极心电的测量心电监护主要是依据心脏的电活动的综合矢量在体表各方向上的投影，形成3个肢体导联、3个肢体加压导联、6个胸导联的心电信号，该投影分量大小一般只有几百微伏到几个毫伏。为了记录心电，将探测电极安置于体表相隔一定距离的两点，此两点即构成一个导联，两点的连线代表连轴，具有方向性。心电图及心电监护方式监护方式12导联心电图监护标准3导联心电监护标准5导联心电监护Frank导联监护EASI导联监护12导联心电图特点：比传统心电图较少受运动干扰要求：各导联位置放置准确3导联心电监护只能得到3导心电图患者感觉较为舒适较少干扰其他临床检查减少运动干扰，但临近关节的电极干扰仍不可避免5导联心电监护只能得到7导心电图患者感觉较为舒适较少干扰其他临床检查减少运动干扰，但临近关节的电极干扰仍不可避免R红C白N黑L黄F绿EASI－12导联电极安放位置S电极：胸骨柄上端E电极：第五肋间隙胸骨柄下端I和A电极：左、右腋中线和第五肋间交界处第五个电极可任意放置1234SAIE心电图的典型波形T}R波}ST值P基点ISO-78msST测量点+109msSQpST心电波形特点和正常值P波代表心房的除极的电位变化，正常人P波的时间小于0.12S。幅度小于0.25mV。QRS复合波代表心室肌除极的电位变化，正常人多为0.06-0.10S，最宽不超过0.11S。T波代表心室快速复极时的电位变化，正常人多为0.05-0.25S，幅度不应低于同导联R波的1/10。ST段代表心室缓慢复极过程，正常人的ST段是接近基线的，ST段下移一般不应超过0.05mV。ST段监护ST段测量值单位：毫伏（mv）ST段测量值的含义：正数表示抬高，负数表示压低；ST段测量范围：-2.0毫伏，+2.0毫伏ISO（基点）：设定基线点。开机设置为：78毫秒ST（起点）：设定测量点。开机设置为：109毫秒ISO、ST是ST段的两个测量点，这两个测量点都可调整。设定ST测量点的参照点是R波峰点心电监测临床意义1、心律监测：心跳的规律性，即每次心跳的周期间隔是否相等。现代监护仪能够自动监测多种心律失常：心律不齐、心律紊乱等2、心率监测：心脏每分钟跳动的次数引起心率增快的原因：缺氧、发热、血压早期下降，失血、疼痛、药物引起心率减少的原因：极度缺氧、心肌缺血、心脏抑制药物中毒、危重情况、室颤、停搏、传导阻滞、高钾血症3、ST段分析：主要用于诊断心机缺血、心肌梗塞ST段抬高常见于：斜坡型抬高：超急性期心肌梗塞、变异型心绞痛凹面型向上抬：急性心包炎、少数超急性心肌梗塞弓背型抬高：心肌梗塞急性期、变异性心绞痛ST段压低常见于：生理性ST段下降慢性冠状动脉供血不足心内膜下心肌梗塞继发ST段改变：心肌肥大、室性早搏、洋地黄中毒心率测量心率测量是根据心电波形测定瞬时心率和平均心率瞬时心率：是指心电波两个相邻R-R间期的倒数.即F=1/T（次/秒）=60/T（次/分）T是R-R间期（秒）平均心率：在一定计数时间内，求R波个数的比值.即=N/T（次/分）T是计数时间（分），N是R波个数心率的正常范围：60～100次/分一般成人的平均心率是70次/分由心电信号获取心率的来源通过SPO2探头由脉搏获取F心率和脉率的关系心率：心脏每分钟跳动的次数测量心率时，只要测量一个R-R间期的秒数，然后被60除即可求出。脉率：每分钟心脏有效搏动产生脉搏的次数。正常情况下两者一样在心律紊乱的情况下（如房颤）脉率（有效搏动）﹤心率呼吸监护呼吸监护：是指监护病人的呼吸频率即呼吸率测量呼吸的方法有三种：阻抗法呼吸气流法气道压力法呼吸（RESP）测量对角安放白色和红色电极以便获得最佳呼吸波。呼吸率是以每分钟肺吸气和呼气的次数表示的心电电缆来提取呼吸波，应注意电极在胸廓上放置的位置呼吸信号会受到心电信号的干扰呼吸测量原理阻抗法监护仪中的呼吸测量大多采用阻抗法，此方法是针对人体在呼吸过程中引起胸部起伏所产生的阻抗变化来得到呼吸信号的，这个阻抗变化量为0.1-3Ω。呼吸信号的幅度只有μV级，它通过心电的两个电极用10-100kHz的高频载波信号，以恒流源的形式加载到人体的胸部，在电极上拾取呼吸阻抗变化的信号阻抗式呼吸测量示意图呼吸气流法利用热敏元件来感测呼出的热气流。方法:在病人的鼻腔中安放一个呼吸气流引导管，当鼻中气流通过热敏元件位置时，热敏电阻受到流动气流的热交换，温度及电阻值发生改变，当鼻孔气流周期性的通过热敏电阻时，热敏电阻值也周期性的改变。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电压信号热敏电阻呼吸频率传感器测量电路图热敏电阻式呼吸频率传感器示意图气道压力法将压电传感器置入或与气道连通，气道压“压迫”传感器产生压力的变化电信号数据处理显示呼吸频率呼吸监护不适应于活动幅度很大的病人，因为这可能导致错误的报警。应避免将肝区和心室处于呼吸电极的连线上，这样就可避免心脏覆盖或脉动血流产生的伪差，这对于新生儿特别重要。RESP测量注意事项血氧饱和度概念氧在生命活动中是不可缺少的，血液中的氧和还原血红蛋白（Hb）结合后形成的氧合血红蛋白而被输送到全身组织。什么是血氧饱和度SpO2？SpO2是动脉血中与氧气结合的血红蛋白占全部血红蛋白的百分比健康成年人SpO2正常范围是94%～100%测量原理血氧饱和度的测量通常分两类：电化学法和光学法透射法监护仪中血氧的测量采用光学法反射法测量方法:血氧测量借助血氧探头，用一定波长的红光(660nm)和红外光(940nm)透过被测组织,在脉搏波经过被测组织时,通过测量脉搏波的波峰和波谷的吸光度变化来计算出SPO2.血红蛋白和氧合血红蛋白的光分子消光系数氧化Hb吸收较多的红外光，较少的红光非氧化Hb吸收较多的红光，较少的红外光常用检测部位及原理手指、脚趾、耳垂组织、静脉、骨组织吸收较大量的光，但短时间内无明显变化；而动脉由于搏动的原因，短时间内吸收的光量会有明显的变化血氧饱和度探头一侧装有光发射器射入光线通过组织后变为传出光线被探头的光探测器接受并转换成电信号，当红光和红外光通过脉动血管组织时，透射光分为二部分：一部分是无搏动的光吸收称直流成分DC，另一部分是有搏动的光吸收称交流成分AC，这2个波长的光吸收比率R公式为：计算公式：R=AC660/DC660÷（AC940/DC940）由R值通过换算得到SPO2值。R越小——SPO2越高R越大——SPO2越低RedIRRedIRtFilteringA/D-conv.反射法可避免透射式传感器透射深度有限的缺点，适用于全身各处肌肉组织氧含量的测量。光源与光敏元件的距离是一般设置为4～10mm。反射式传感器示意图血氧饱和度的测量原理是基于红光、红外光吸收的脉搏波的交、直流比及R-SPO2转换表来得到相应的血氧饱和度值。不同的血氧模块的设计制造公司都有各自不同的R-SPO2转换表，如Nellcor、Masimo、BCI、HP、Datex等探头的选择应与厂家标称的血氧特性曲线一致SpO2测量的影响因素•贫血•染色剂•灌注不良•休克•低温•药物影响•光干扰•运动干扰•传感器的应用•血流不充分•指甲血压的监测血压的测量方法•定义：血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压力收缩压：动脉压力波形的最高点，发生在心室收缩的中期舒张压：动脉压力波形的最低点，发生在心室舒张的末期脉压差=收缩压-舒张压平均动脉压：在一次心动周期中，动脉血压的平均值平均动脉压=舒张压+1/3（脉搏）•测量方法：无创法、有创法血压的标准正常血压：收缩压100-130mmHg舒张压60-80mmHg高血压：收缩压≥140mmHg舒张压≥90mmHg低血压：收缩压≤90