《醫(yī)學(xué)儀器及系統(tǒng)》課程設(shè)計報告【監(jiān)護儀功能和界面設(shè)計】

1、重慶大學(xué) 醫(yī)學(xué)儀器及系統(tǒng)醫(yī)學(xué)儀器及系統(tǒng)課程設(shè)計報告課程設(shè)計報告 學(xué)院 生物工程學(xué)院 年級、專業(yè) 2005 級生物醫(yī)學(xué)工程 第 八 組 學(xué)生姓名 學(xué)號 * * * * * * * * * * * * * * * * * * 指導(dǎo)老師： * 課程設(shè)計內(nèi)容： 模塊化監(jiān)護儀系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計和實驗 上課地點： 生物工程學(xué)院 201 室 設(shè)計時間: 2008 年 12 月 15 日至 2008 年 12 月 31 日 重慶大學(xué)本科學(xué)生課程設(shè)計指導(dǎo)教師評定成績表 學(xué) 院生物工程學(xué)院專 業(yè)生物醫(yī)學(xué)工程 第 八 組* * 指導(dǎo)教師* 課程設(shè)計 題目 模塊化監(jiān)護儀系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計和實驗 指 導(dǎo) 教 師 評 語 課程設(shè)

2、計 成績 姓名學(xué)號成績姓名學(xué)號成績 * * * * * * * * 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 重慶大學(xué)本科學(xué)生課程設(shè)計任務(wù)書 課程設(shè)計題目模塊化監(jiān)護儀系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計和實驗 學(xué)院生物工程學(xué)院專業(yè)生物醫(yī)學(xué)工程年級2005 級 設(shè)計要求： 設(shè)計并實驗符合要求的監(jiān)護儀基本系統(tǒng): 1 基本要求 1 深化并拓展醫(yī)儀等課程相關(guān)知識點，收集整理資料并撰寫監(jiān)護儀系統(tǒng)綜述； 2 了解并掌握監(jiān)護儀相關(guān)模塊硬件設(shè)計思路及工作原理； 3 熟悉并編寫相關(guān)接口通訊程序及簡單應(yīng)用程序，實現(xiàn)通訊及簡單數(shù)據(jù)顯示。 2 提高要求 1 調(diào)試相關(guān)監(jiān)護儀基本系統(tǒng)并設(shè)計實驗驗證系統(tǒng)； 2 通過檢查系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、實驗設(shè)計與實驗報告總體考察團隊

3、協(xié)作能力； 3 通訊及簡單數(shù)據(jù)顯示外其他協(xié)議功能實現(xiàn)。 學(xué)生應(yīng)完成的工作： 在 3 周之內(nèi)設(shè)計并進行符合要求的“模塊化監(jiān)護儀系統(tǒng)”的基本實驗,并撰寫設(shè)計 報告，其中課程安排時間未兩周，進行設(shè)計實驗，第三周內(nèi)撰寫報告。 參考資料： 1.醫(yī)療儀器，教材。 2.現(xiàn)代醫(yī)療儀器原理及應(yīng)用，教材。 3.VB 相關(guān)編程指南，學(xué)生自選。 課程設(shè)計工作計劃： 第 1 周：周一：發(fā)布任務(wù)，課題分組，組內(nèi)討論相關(guān)分工，查閱資料。 周二周四：相關(guān)分工任務(wù)分別進行。 周五：中期檢查，進展匯報。 第 2 周：周一周二：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，綜合實驗準備。 周三周五：綜合實驗及系統(tǒng)調(diào)試 第 3 周：撰寫設(shè)計報告,提交。 （注：未排進正

4、式課程安排） 任務(wù)下達日期 2008 年 12 月 15 日 完成日期 2008 年 12 月 31 日 指導(dǎo)教師 （簽名） 學(xué)生 （簽名） 小組成員： * * 課程設(shè)計任務(wù)分配表課程設(shè)計任務(wù)分配表 姓名學(xué)號任 務(wù) *20056736 擔(dān)任組長，負責(zé)安排與協(xié)調(diào)小組成員的工作任務(wù)與 進度；系統(tǒng)功能與界面規(guī)劃；系統(tǒng)調(diào)試與綜合實驗； 實驗報告整理與綜合。 *20056749 系統(tǒng)功能與界面規(guī)劃；系統(tǒng)調(diào)試與綜合實驗；病人 信息登記模塊的界面設(shè)計與功能實現(xiàn)（編程） 。 *20056743 負責(zé)心電模塊的界面設(shè)計與功能實現(xiàn)（編程） ，并撰 寫心電模塊的實驗報告。 *20056783 負責(zé)心電模塊的界面設(shè)計

5、與功能實現(xiàn)（編程） ，并撰 寫心電模塊的實驗報告。 *20056771 負責(zé)血氧模塊的界面設(shè)計與功能實現(xiàn)（編程） ，并撰 寫血氧模塊的實驗報告。 *20056754 負責(zé)血氧模塊的界面設(shè)計與功能實現(xiàn)（編程） ，并撰 寫血氧模塊的實驗報告。 *20056729 負責(zé)血壓模塊的界面設(shè)計與功能實現(xiàn)（編程） ，并撰 寫血壓模塊的實驗報告。 *20056761 負責(zé)血壓模塊的界面設(shè)計與功能實現(xiàn)（編程） ，并撰 寫血壓模塊的實驗報告。 *20056742 負責(zé)撰寫實驗報告中的“監(jiān)護儀的簡介”部分，并 根據(jù)小組成員的討論與體會，整理實驗總結(jié)與體會。 課程設(shè)計進度安排 第 1 周： 周一至周二：接受任務(wù)，各小

6、組成員查閱資料，了解儀器原理，把握設(shè) 計任務(wù)的要求。 周三：組織成員進行討論，根據(jù)討論結(jié)果進行系統(tǒng)規(guī)劃，并明確組內(nèi)相 關(guān)分工。 周四至周五：完成系統(tǒng)界面設(shè)計，同時組織負責(zé)相應(yīng)模塊功能實現(xiàn)的 （編程）的小組成員學(xué)習(xí) Visual Basic。 第 2 周： 周一周二：各個模塊的功能實現(xiàn)（編程） 。 周三：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，系統(tǒng)調(diào)試。 周四：綜合實驗及檢查驗收。 第 3 周： 周一至周二：實驗數(shù)據(jù)整理，撰寫設(shè)計報告。 周三：提交實驗數(shù)據(jù)與實驗報告。 第一章 監(jiān)護儀的簡介.7 1.1 監(jiān)護儀的基本概念及其意義.7 1.2 基本原理.7 1.3 監(jiān)護儀的分類.8 1.4 監(jiān)護儀的主要功能.9 1.5 多參數(shù)監(jiān)

7、護儀的監(jiān)護參數(shù).11 1.5.1 心電參數(shù).11 1.5.2 體溫和呼吸常數(shù).12 1.5.3 血壓參數(shù).13 1.5.4 脈搏和血氧飽和度參數(shù).13 1.6 我國醫(yī)用監(jiān)護儀的發(fā)展狀況及發(fā)展方向.14 第二章 PM-9000 多參數(shù)監(jiān)護儀的硬件模塊簡介 .20 2.1 簡介.20 2.2 主要功能模塊介紹.22 2.2.1 通訊模塊.22 2.2.2 心電/呼吸/體溫心電模塊 .24 血氧模塊.26 血壓模塊.27 第三章 系統(tǒng)分析與實現(xiàn).30 3.1 開發(fā)工具的選擇.30 3.2 系統(tǒng)分析.30 3.3 擴展功能的設(shè)計.33 第四章 系統(tǒng)調(diào)試與驗證.34 4.1 系統(tǒng)總界面.34 4.2 病

8、人信息登記模塊.34 4.3 心電模塊.36 4.4 血氧模塊.41 4.5 血壓模塊.42 第五章 實踐總結(jié)與體會.45 附錄.46 參考文獻.46 心電檢測記錄.47 血氧檢測記錄.48 源代碼.48 總系統(tǒng)（XTJieMian）代碼 .48 病人信息登記模塊（BRXinXi）代碼.49 心電監(jiān)護模塊（ECG）代碼.50 血壓測量模塊（NippDemo）代碼.65 .血壓測量參數(shù)設(shè)定（SetState） .72 血氧監(jiān)護模塊（BloodOXMain）代碼.74 第一章第一章 監(jiān)護儀的簡介監(jiān)護儀的簡介 1.1 監(jiān)護儀的基本概念及其意義監(jiān)護儀的基本概念及其意義 監(jiān)護儀是能夠?qū)θ梭w重要的生理、生

9、化指標有選擇地進行經(jīng)常性或連續(xù)性 的監(jiān)測，并具有存儲、顯示、分析和控制功能，對超出設(shè)定范圍的參數(shù)提示警 示的醫(yī)學(xué)裝置或系統(tǒng)。 監(jiān)護儀是醫(yī)院不可缺少的重要設(shè)備。它是通過 24h 對各種生理參數(shù)的不間 斷監(jiān)測及分析, 在病人的生理機能參數(shù)超出某一數(shù)值時發(fā)出警報, 提醒醫(yī)護人 員或病人家屬進行搶救的一種監(jiān)護系統(tǒng)。監(jiān)護儀所提供的數(shù)據(jù)是醫(yī)護人員診斷、 治療及搶救的重要參考指標。其在一些術(shù)中或術(shù)后的監(jiān)測, 可以幫助醫(yī)生對手 術(shù)的影響及藥物的治療效果進行評價, 并對護理及治療提供幫助。 監(jiān)護儀具有實時性、長時間性、可干預(yù)性、自動性等特點，在臨床上具有 重要意義： 1）減輕醫(yī)務(wù)人員的勞動強度，提高護理質(zhì)量；

10、2）為醫(yī)生實施診斷、治療和搶救提供了重要參考指標； 3）減少并發(fā)癥，大大降低危重病人的死亡率； 4）可幫助醫(yī)生對手術(shù)的影響及藥物的治療效果進行評價； 5）可為醫(yī)生提供病人疾病發(fā)展或愈合過程中有價值的附加信息。 1.2 基本原理基本原理 監(jiān)護儀功能各異，其基本工作原理也不相同，但一般都是通過傳感器感應(yīng) 病人的各種生理變化，然后通過放大器將信息強化，再由數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù) 進行計算、分析和編輯，最后將結(jié)果在顯示屏上顯示出來，或根據(jù)需要記錄、 打印下來。當監(jiān)測的數(shù)據(jù)超出設(shè)定的指標時，就會激發(fā)警報系統(tǒng)，發(fā)出信號引 起醫(yī)護人員的注意。 隨著傳感技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，病人監(jiān)護技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，監(jiān)護 參

11、數(shù)不斷增多由過去的單參數(shù)逐步發(fā)展為多參數(shù)，包括心電、呼吸、血壓、 體溫、血氧飽和度、有創(chuàng)血壓、呼出二氧化碳、心輸出量、PH 值等多種生理參 數(shù)，儀器功能不斷加強，由過去的簡單監(jiān)護，發(fā)展到了對異常波形的自動記錄 與分析，由單一的床旁監(jiān)護，發(fā)展到了由幾臺，甚至幾十臺監(jiān)護儀的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)護， 信息輸出的內(nèi)容也從單一的波形顯示轉(zhuǎn)變?yōu)椴ㄐ螖?shù)據(jù)，圖形，字符相結(jié)合，即 可實時，連續(xù)監(jiān)測，又能凍結(jié)，記憶，回放，既可顯示單次測量的數(shù)據(jù)和波形， 又能進行特定時間段的趨勢統(tǒng)計，監(jiān)護儀的體積和重量不斷減小，外觀設(shè)計也 越來越精巧，更加方便了臨床轉(zhuǎn)運和移動場合的應(yīng)用，應(yīng)用范圍逐步擴大。由 過去的主要應(yīng)用于手術(shù)過程及 ICU

12、病房中擴大致所有臨床科室的應(yīng)用，尤其是 隨著計算機應(yīng)用水平的提高，軟，硬件的配合使用，多參數(shù)監(jiān)護儀對疾病的自 動分析和診斷功能也在大大的增強。在許多發(fā)達國家的醫(yī)院里，病人監(jiān)護儀已 經(jīng)是一種很成熟很常規(guī)的醫(yī)療設(shè)備醫(yī)用多參數(shù)監(jiān)護儀主要由四個部分組成：信 號采集，模擬處理，數(shù)字處理和信息輸出。通過電極和傳感器拾取人體心電， 血壓，呼吸，血氧飽和度等生理參數(shù)信號，并將這些信號轉(zhuǎn)化為電信號，通過 模擬電路時采集的信號進行阻抗匹配，過濾，放大等處理，由模擬轉(zhuǎn)換器把人 體生理參數(shù)的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，送入數(shù)字處理部分，它由模擬數(shù)轉(zhuǎn)換 器，微處理機，存儲器等組成，是多參數(shù)監(jiān)護儀的核心部分。微處理機接收來

13、自控制面板的控制信息，執(zhí)行程序，對數(shù)字信號進行運算，分析和存儲，存儲 控制輸出同時協(xié)調(diào)，檢測整機各部分的工作，顯示波形，文字，圖形，啟動報 警和打印記錄。 監(jiān)護儀的分類監(jiān)護儀的分類 1.3.11.3.1 按物理結(jié)構(gòu)分按物理結(jié)構(gòu)分 (1)單參數(shù)監(jiān)護儀：如單血壓、單血氧飽和度、單心電監(jiān)護儀等。 (2)多功能多參數(shù)綜合監(jiān)護儀：如可同時監(jiān)護心電、呼吸、體溫、血壓和血氧等 參數(shù)。這類監(jiān)護儀一般是為滿足普通臨床科室的監(jiān)護需要而設(shè)計的。 (3)插件式組合監(jiān)護儀，這類監(jiān)護儀屬于高檔監(jiān)護儀，它是由各個分立的叮拆卸 的物理模塊和一臺監(jiān)護儀主機組成。 1.3.21.3.2 按專用功能分按專用功能分 監(jiān)護儀按專用功能

14、分: 通用多參數(shù)監(jiān)護儀、特殊多參數(shù)監(jiān)護儀( 如: 麻醉 監(jiān)護、呼吸監(jiān)護、血氣監(jiān)護、腦電監(jiān)護、睡眠監(jiān)護、胎兒監(jiān)護等) 。 1.4 監(jiān)護儀的主要功能監(jiān)護儀的主要功能 (1) 心電檢測( ECG HR) : 主要監(jiān)測內(nèi)容是心電圖, 有單道、三道、五道、 七道、十二道不同的監(jiān)測方式可以選擇, 監(jiān)護儀的心電檢測主要以心率檢測為 主, 另外兼顧 ST 段分析、心律失常事件回顧分析等宏觀分析檢測。由于實際 目標的不同, 現(xiàn)階段一般的監(jiān)護儀不能代替心電圖機和動態(tài)心電檢測系統(tǒng)。 (2) 無創(chuàng)血壓檢測(NIBP): 監(jiān)護使用最多的是自動無創(chuàng)血壓計, 能自動定 時測量血壓。它分為脈波法、振蕩法、相位差法等。在實際使

15、用中使用最多的 是振蕩測量法( 20 世紀 90 年代發(fā)展起來的一種比較先進的電子測量方法) , 它的原理是利用袖帶充氣到一定壓力( 一般為 180230mmHg) 時完全阻斷動脈 血流,隨著袖帶壓力的減小,動脈血管將呈現(xiàn)由完全阻閉逐漸開放完全開放 的過程,動脈血管壁的搏動將在袖帶內(nèi)的氣體中產(chǎn)生氣體震蕩波,氣體震蕩波信 號最強處就是被測部位動脈的平均動脈壓, 由平均動脈壓計算出動脈的收縮壓 和舒張壓。具體到實際測量過程有在加壓的過程中的測量方法, 由歐姆龍公司 持有專利。有在卸壓過程中測量的方法, 該方法無專利保護, 是監(jiān)護儀使用的 主要測量方法。第 3 種方法是加壓和卸壓均進行壓力測量. (

16、3) 有創(chuàng)血壓檢測(IBP): 有創(chuàng)血壓監(jiān)測是危重病人的血液動力學(xué)監(jiān)測的主 要手段。有創(chuàng)血壓由于傳感器直接與血液連接, 通過流體壓力傳遞作用, 從而 獲得血管內(nèi)實時壓力波形, 計算出收縮壓、舒張壓和平均壓, 因此可以準確測 量血壓。其用于心臟和其他重大手術(shù)時監(jiān)測動脈血壓(ABP) 、中心靜脈壓(CVP) 、肺動脈壓( PAP) 、主動脈壓(AOP) 、橈動脈壓(RAP) 、股動脈壓( FAP) 、 左房壓( LAP) 。臨床上的低血壓、休克病人等最好使用有創(chuàng)法進行測量。有創(chuàng) 血壓測量的準確度主要由傳感器的線性分辨率、校準系統(tǒng)的精度決定。 (4) 血氧飽和度(SpO2): 根據(jù)血紅蛋白和氧和血紅

17、蛋白對光的吸收特性的 不同, 采用雙波段 660/940 組合光, 通過測量透過光量實現(xiàn)血氧飽和度的測量 ( 氧合血紅蛋白所占血紅蛋白的比例) 。 (5) 脈率(Pulse): 脈率的測量一般由血氧飽和度傳感器取得, 即通過測量 由于血管過血量改變引起的透光量的變化頻率獲得。血氧飽和度波形的變化即 為透光量的變化。脈率與心率具有絕對相關(guān)性。對于顫抖的病人和 ECG 信號特 別弱的病人, ECG 信號可能難以提取出來, 更難以進行心率計數(shù)時。對于異常 QRS 綜合波同樣參與心率的計算從而產(chǎn)生心率計算錯誤時, 因此應(yīng)優(yōu)先以反映 心臟搏動狀態(tài)的脈搏容積波顯示心臟的有效收縮頻率即脈率。 (6) 呼吸(

18、Resp)頻率: 呼吸頻率參數(shù)來自于心電測量系統(tǒng), 通過電極測量 胸腔容積變化引起的阻抗值的變化頻率獲得。由于此參數(shù)受外界因素影響較大, 此參數(shù)的參考率較低。 (7) 體溫(Temp): 由溫度敏感電阻實現(xiàn)溫度的實時測量,在麻醉狀態(tài)人體的 溫度會隨環(huán)境溫度變化, 所以大型手術(shù)的體溫檢測比較重要。 (8) 心輸出量(CO): 分為有創(chuàng)和無創(chuàng)心臟輸出量, 有創(chuàng)測量心輸出量目前 臨床常使用溫度稀釋法。通過特制的漂浮導(dǎo)管注入冷液體作為指示劑, 冷液體 進入右心房后隨血液流動被稀釋, 溫度逐漸上升。在肺動脈內(nèi)用熱敏電阻測量 血液變化過程, 得到溫度- 時間曲線, 經(jīng)過計算機計算, 可得到心輸出量。無 創(chuàng)

19、心輸出量測量的可信度較有創(chuàng)測量低。 (9) 呼吸末二氧化碳(ETCO2): 呼吸末 CO2 分壓或濃度是重要的生命指標 之一(麻醉患者和有呼吸功能障礙患者呼吸功能的重要監(jiān)測指標), 不僅可監(jiān)測 通氣, 而且可以反映循環(huán)和肺血流的情況。根據(jù)測定原理可以分為: 紅外線測 量、質(zhì)譜法、散射分析、聲光分光、化學(xué) CO2 指示劑法。使用比較多的是紅外 線測量法, 它的測量原理是采用紅外吸收法, 即不同濃度的二氧化碳對特定紅 外光的吸收程度不同進行測量的。是麻醉氣體監(jiān)護的特例。 (10) 麻醉氣體: 通過氣體傳感器直接檢測氣體濃度, 為臨床提供具體的參 考, 包括 CO2、O2、N2O 以及自動識別氟烷、

20、恩氟烷、異氟烷、七氟烷、地氟 烷。 (11) 麻醉深度: 麻醉深度監(jiān)護的理論基礎(chǔ)尚在探討之中。麻醉深度僅僅作 為臨床的一個參考, 使用的方法各個廠家不同, 但是有一點是相同的, 就是基 于原始腦電圖信息分析。通過對腦電信息結(jié)合其它信息進行綜合分析處理, 使 用簡單直觀顯示方式, 將數(shù)值直接對應(yīng)于病人麻醉狀態(tài)( 統(tǒng)計) , 適于臨床應(yīng) 用。腦電地形圖( 或稱腦電分布圖) 及雙譜分析, 總的稱為定量腦電圖( qEEG) 。由于 qEEG 系利用計算機進行頻域或時域信號分析, 故有更高的敏感性, 特 別是譜邊界頻率( SEF) 和雙頻譜分析指數(shù)(BIS) , 認為與麻醉深度有相應(yīng)關(guān)系, 但至今只能作

21、為參考。另外, 聽覺誘發(fā)電位和軀體誘發(fā)電位同樣與麻醉狀態(tài)具 有相關(guān)性, 同樣作為麻醉深度的綜合考察指標。不同的廠家綜合的信息不同確 立了不同的方法。 (12) 無創(chuàng)血氣( TcpO2/TcpCO2) : 角質(zhì)層中所含的脂肪成分在皮膚溫度升 高時融化, 結(jié)果使氣體彌散增加, 高達 1 000 倍。PtcCO2 和 PtcO2 電極因此 而設(shè)計, 置于達 4445熱的皮膚。電極溫度增加表皮血流和“動脈化的毛細 血管內(nèi)的血液”。O2 和 CO2 從血管中彌散出來透過皮膚通過電極轉(zhuǎn)化為電信 號。通過皮膚外液體電極直接測量血液中的氧分壓和二氧化碳分壓, 實時提供 氧分壓和二氧化碳分壓參數(shù)和趨勢。 (13

22、) 呼吸參數(shù): 通過與呼吸機的連接, 通過傳感器獲取呼吸動力學(xué)相關(guān)參 數(shù), 通過對呼吸系統(tǒng)動力學(xué)參數(shù)的分析和處理( 如流速和體積) , 監(jiān)測病人的 呼吸順應(yīng)性情況, 病人呼吸功能的恢復(fù)情況。為呼吸功能恢復(fù)和呼吸機參數(shù)的 調(diào)整提供支持。 (14) 腦電圖: 與心電監(jiān)測一樣, 其基本原理很簡單, 因其本身都產(chǎn)生生物 電信號, 只要加以拾取, 放大及顯示等處理即可。正常人兩側(cè)對稱點上引導(dǎo)出 腦電波的頻率、振幅、波形和同步性基本上是對稱的, 如存在明顯不同, 則為 病理狀態(tài)。腦電活動與腦血流、腦代謝之間關(guān)系密切, 可以作為神經(jīng)外科的腦 損傷病人的監(jiān)護設(shè)備。適用于顱內(nèi)腫瘤占位性病變, 急性腦神經(jīng)感染,

23、癲癇, 腦血管病變, 腦損傷等病人的監(jiān)護。 1.5 多參數(shù)監(jiān)護儀的監(jiān)護參數(shù)多參數(shù)監(jiān)護儀的監(jiān)護參數(shù) 多參數(shù)監(jiān)護儀器的主要參數(shù)有: 心電參數(shù), 體溫和呼吸參數(shù), 血壓參數(shù), 脈搏和血氧飽和度參數(shù)等。 1.5.1 心電參數(shù)心電參數(shù) 心電參數(shù)是心電監(jiān)護儀最基本的監(jiān)測參數(shù)之一,也是評價一臺監(jiān)護儀器性能 和特征的最重要的指標,心電監(jiān)測特性將取決于硬件電路的設(shè)計, 同時取決于系 統(tǒng)軟件的信號分析算法, 關(guān)鍵特性主要體現(xiàn)在抗工頻干擾, 基線漂移, 心電波 形的失真, 心電參數(shù)的計算和分析。心電測量功能塊的設(shè)計, 測試, 驗證過程 必須按照國標的規(guī)定才能更好的滿足臨床的要求。心電測量的原理和方法: 心 電監(jiān)護是

24、主要依據(jù)心臟的生物電的電活動的綜合矢量在體表各方面上的投影, 形成了 3 個肢體導(dǎo)聯(lián), 3 個肢體加壓導(dǎo)聯(lián)和 6 個胸導(dǎo)聯(lián)心電信號分量的常規(guī) 12 導(dǎo)聯(lián)心電信號監(jiān)測和分析。體表心電的投影分量大小一般只有幾百微伏到幾 個毫伏的信號強度, 需要具有高輸入阻抗的信號放大, 為了消除工頻干擾和其 他高頻噪聲源, 在心電信號放大電路中應(yīng)該充分考慮共模噪聲的抑制, 充分考 慮通頻帶的設(shè)置, 在心電特征識別的方法上將主要考慮心電 QRS 波的監(jiān)測和異 常波的剔除,正確計算心率,同時還需要考慮心律失常的特性識別,ST 段的測量 和整體心電波形的形態(tài)學(xué),為實時的心電監(jiān)護提供及時有用的診斷信息,確?；?者的安全和

25、治療效果。下面簡單提一下心電耗材, 心電耗材包括心電電極, 心 電電纜。心電耗材的品質(zhì)優(yōu)劣直接影響獲取心電信號的質(zhì)量。 1.5.2 體溫和呼吸常數(shù)體溫和呼吸常數(shù) 熱敏電阻原理的體溫監(jiān)護是監(jiān)護儀上的必備監(jiān)護參數(shù)之一, 特別是在體溫 的長時間、趨勢性監(jiān)測方面具有重要的臨床意義,但是在實時體溫的測量方面, 由于熱敏電阻的熱平衡響應(yīng)時間慢,從而導(dǎo)致測量體溫時響應(yīng)時間過長,因此限 制這種測量方法在體溫測量中的應(yīng)用范圍。例如門診患者的體溫快速檢查、住 院病人的常規(guī)體溫測量等。但是這種方法有測量范圍寬和測量精度高的特點,廣 泛地應(yīng)用于手術(shù)過程中。同時適用于高、低溫治療中的長時間趨勢性的溫度監(jiān) 測。體溫的測量

26、原理和方法: 對于熱敏電阻的體溫測量原理是針對熱敏傳感器 與人體接觸后的熱平衡對熱敏傳感器阻值的影響程度來獲得體溫信息的, 由體 溫電路的驅(qū)動部分向熱敏傳感器施加的特定恒定電流 I , 將熱敏傳感器 R 的阻 值改變轉(zhuǎn)換成電壓 V 改變,再通過放大、濾波以及基于軟件的信號變換來進一 步得到溫度值, 不同溫度傳感器將會產(chǎn)生不同的信號變換形式, 最常用的是美 國 YSI 體溫探頭、YSI 兼容探頭, 國內(nèi)還有其他品牌的體溫探頭。呼吸參數(shù): 阻抗法的呼吸信號的監(jiān)測是監(jiān)護儀的必備參數(shù)之一, 由于這個方法的使用不需 要特殊的傳感器和特別的方法, 利用心電電纜、電極以及相關(guān)的呼吸信號監(jiān)測 電路和波形識別、

27、計算方法就能完成呼吸的監(jiān)測, 為危重病人和新生兒的呼吸 狀態(tài)監(jiān)測、窒息信息報警提供重要的參考和明晰的提示, 為監(jiān)測病人的安全提 供有效保證, 為臨床診斷提供科學(xué)依據(jù)。呼吸信號測量的原理和方法: 對于阻 抗法的呼吸信號的測量, 是針對人體呼吸引起的胸部起伏所產(chǎn)生的阻抗變化來 得到呼吸信號的, 這個阻抗變化通常只有幾歐到零點幾歐, 所產(chǎn)生呼吸電信號 的幅度只有 V 級, 因此需要數(shù)萬倍的信號放大。由于是阻抗變化, 首先由呼 吸電路發(fā)出的幾十 kHz 的高頻載波信號, 以恒流源的形式通過與人體連接的心 電電極、心電電纜等加載到人體的胸部, 因人體呼吸所引起的胸部阻抗變化來 調(diào)制這個高頻載波信號, 并

28、再次通過上述的心電電極、心電電纜傳送給呼吸信 號處理, 即通過高頻信號放大、呼吸信號檢波、濾波、呼吸信號放大等處理電 路來進一步從這個高頻載波信號恢復(fù)得到呼吸信號, 這是一種直接的信號測量 方法, 測量的準確與否和監(jiān)測特性將完全取決于上述電路的設(shè)計和基于軟件的 呼吸波形特征識別算法, 如增益、帶寬設(shè)置、高頻載波信號輸入、輸出的耦合 形式等。 1.5.3 血壓參數(shù)血壓參數(shù) 無創(chuàng)血壓測量功能是監(jiān)護儀最基本的監(jiān)測參數(shù)之一, 也是反映監(jiān)護儀性能 特征的關(guān)鍵參數(shù), 目前大多數(shù)監(jiān)護儀上所采用的無創(chuàng)血壓方法都是基于振蕩法。 無創(chuàng)血壓測量的基本原理: 無創(chuàng)血壓測量方法一般是采用振蕩法, 即利用捆綁 在手臂上袖

29、帶, 并通過充氣泵向袖帶充氣以阻斷血管中脈動的傳播, 再以線性 (35mmHg/ s) 或階梯放氣(615 mmHg/ 階梯) 形式逐步對袖帶放氣, 并借助 于連通于氣路的橋路壓力傳感器和相應(yīng)的放大、濾波電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路, 中 央處理器來控制, 將通過袖帶傳遞到氣路中的脈動信號和壓力信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號, 進一步對這個脈搏波, 袖帶壓進行適當?shù)臄?shù)據(jù)處理, 得到包含脈搏波變 換趨勢的系列脈搏波和對應(yīng)的袖帶壓力,利用最大脈搏處的袖帶壓將對應(yīng)于受試 者的平均壓和一些經(jīng)驗的比例系數(shù)算法就可以計算出所需要的收縮壓、舒張壓、 平均壓以及脈率等結(jié)果,上述檢測準確性將取決于壓力傳感器、檢測電路的線性 程度、

30、脈搏波識別方法、對于脈搏波的振蕩趨勢恢復(fù)方法和經(jīng)驗的比例系數(shù)算 法,無創(chuàng)電子血壓測量設(shè)備的專用標準上要求需要通過臨床評估方法來確認測量 的準確性和使用范圍。 1.5.4 脈搏和血氧飽和度參數(shù)脈搏和血氧飽和度參數(shù) 無創(chuàng)脈搏波的氧飽和度測量是基于脈動血對脈沖式 660、940 nm 紅外、紅 光譜的吸收。光電感應(yīng)傳感器接收到紅光、紅外光透過手指后光信號傳遞給光 電流信號放大器, 并經(jīng)后續(xù)電壓放大、濾波等處理, 再在 CPU 控制下經(jīng)過增益、 直流偏置、驅(qū)動等的自適應(yīng)反饋調(diào)節(jié)控制的信號放大電路與光源驅(qū)動電路以及 濾波、AD 等處理后得到紅外和紅光的交、直流數(shù)字信號, 并通過特定的軟件算 法恢復(fù)上述的

31、紅光、紅外光的脈搏波(包含脈動分量和直流分量) , 再通過相應(yīng) 的一些變換和查表等就可以得到相應(yīng)的血氧飽和度值, 而脈率值是通過上述脈 搏波形的波峰間距和算術(shù)平均得到的。 1.6 我國醫(yī)用監(jiān)護儀的發(fā)展狀況及發(fā)展方向我國醫(yī)用監(jiān)護儀的發(fā)展狀況及發(fā)展方向 我國醫(yī)療監(jiān)護儀的使用，起始于對心血管疾病的監(jiān)護，目前已經(jīng)廣泛地用 于心腦血管、呼吸、婦產(chǎn)、新生兒、麻醉手術(shù)及睡眠等監(jiān)護。由單一學(xué)科發(fā)展 到多病種、多科室、多學(xué)科應(yīng)用，同時也由大醫(yī)院拓寬到中小醫(yī)院，已經(jīng)或正 在由特殊使用變成為常規(guī)手段，并正以很快的速度擴展其使用范圍。 我國于20世紀80年代后期才開始少量引進和研制監(jiān)護儀，監(jiān)護儀技術(shù)起步 比較晚。近1

32、0到15年間，受益于改革開放政策、國民經(jīng)濟巨大發(fā)展和人民生活 迅速提高，我國醫(yī)療監(jiān)護儀器經(jīng)歷了引進仿造外觀革新性能改進 全面提高創(chuàng)新等重要階段。目前正處于巨大發(fā)展的新時期。與國際一 流技術(shù)水平相比，我國醫(yī)療監(jiān)護儀在特殊品種和某些性能指標上尚存在差距； 但在外殼設(shè)計和工藝、主要硬件結(jié)構(gòu)和功能指標方面，已經(jīng)達到或接近國外先 進產(chǎn)品水平，可以滿足一般臨床需要，部分產(chǎn)品和指標甚至達到國際領(lǐng)先。 國內(nèi)監(jiān)護儀的主要技術(shù)特點： 國內(nèi)床旁多參數(shù)監(jiān)護產(chǎn)品的技術(shù)特點有: (1)大部分監(jiān)護產(chǎn)品采用單任務(wù)的 DOS 操作平臺，只有少數(shù)有相應(yīng)技術(shù)能力的 廠家采用了具有國際領(lǐng)先、高可靠性的嵌人式的實時操作系統(tǒng) 354 (

33、2)大部分的監(jiān)護廠家采用 PC104 工控板來作為主控 CPU 平臺，只有極少數(shù)監(jiān) 護廠家采用的是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的主控 CPU 板，這是對客戶保證長期維修承諾 的硬件基礎(chǔ)。 (3)絕大部分廠家是通過 OEM 參數(shù)模塊的方式進行組裝，個別的監(jiān)護儀廠家具 有參數(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)。 (4)國產(chǎn)監(jiān)護產(chǎn)品一般具有的監(jiān)護參數(shù)有:ECG,NIBP,SP02,TEMP,RESP,IBP,C02;僅 一些知名國產(chǎn)監(jiān)護儀廠家能提供心輸出量、麻醉氣體等比較”高級”的參數(shù);較少 提供 Sv02、連續(xù)無創(chuàng) CO、麻醉深度等參數(shù)的監(jiān)護。 (5)少數(shù)監(jiān)護產(chǎn)品采用先進的 TCP/IP 協(xié)議的聯(lián)網(wǎng)方案，一般只采用 RS485

34、等 串行通信的方式來實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。另外，在網(wǎng)絡(luò)功能上，缺少強大的功能支持。 (6)少數(shù)監(jiān)護產(chǎn)品能夠進行在線升級，一般是打開機器才可進行軟件升級。 (7)目前國內(nèi)監(jiān)護產(chǎn)品的造型水平普遍提高:在造型設(shè)計上基本達到或接近國 際先進水平，工藝實現(xiàn)、硬件結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能方面，也基本滿足一般臨床需要。 (8)監(jiān)護產(chǎn)品的形式越來越豐富:在構(gòu)成形式上有內(nèi)置、插件、臺式、立式、 壁掛式之分;在連接形式上有有線系統(tǒng)、無線系統(tǒng);在功能上有監(jiān)護功能、分析處 理和管理軟件等，基本適應(yīng)醫(yī)院各種情況的需要。 國產(chǎn)監(jiān)護儀存在的主要問題： (1)非功能需求較為薄弱:產(chǎn)品需求從大的方面講分為兩大類:功能需求和非功 能齋求。功能需求是指

35、能夠滿足用戶常規(guī)使用的需求，如監(jiān)護參數(shù)的種類、波形 參數(shù)的顯示模式、報警提示、病人信息回顧、記錄輸出等;而非功能需求是指為了 保證產(chǎn)品能在規(guī)定的條件下達到預(yù)期使用目的所做的用戶并不能直接使用或直觀 感受到的功能，如系統(tǒng)上電自檢、報警設(shè)備的檢測、工作電壓的實時監(jiān)測、通信 端口的實時監(jiān)測、重要數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測等。報警是任何一款監(jiān)護儀都必須具有的 重要功能，為了使報警功能在臨床中發(fā)揮預(yù)期的作用，首先必須保證報警設(shè)備是 完好的、是能夠正常工作的。國內(nèi)的許多監(jiān)護產(chǎn)品僅具有支持使用的功能需求， 而不具有保證使用的非功能需求。 (2)報警功能不完善:報警功能是監(jiān)護產(chǎn)品的一個重要功能。很多種類的國產(chǎn) 監(jiān)護儀雖然

36、具有此功能，但有很多不足之處。標準 E N 475 中對醫(yī)療設(shè)備的報警 功能作了詳細的描述?？偨Y(jié)標準及臨床情況，我們認為完整的報警功能起碼應(yīng)該 具有以下幾個特點: (a)從聲光兩個方面來表現(xiàn)報警功能，聲一般采用喇叭，光一般采用 LED 和顯 示屏。 (b)報警一般分成為 3 個級別，不同級別要求發(fā)出提示聲的方式不同，LED 的 閃爍頻率及顏色也不同。 (c)報警音量要符合標準要求，不能過大或過小，更不能被隨意或無意關(guān)閉。 當一定要關(guān)閉時，也要給操作者一個顯著的警示提示。 (d)報警燈在監(jiān)護儀上的定位應(yīng)有明確標準要求，必須在規(guī)定的視角和范圍內(nèi) 能夠清晰地看到。 (3)參數(shù)性能不理想:監(jiān)護產(chǎn)品的核

37、心競爭力就在監(jiān)護的參數(shù)。而參數(shù)的前沿 技術(shù)基本掌握在國際上幾個品牌公司手中，國內(nèi)擁有參數(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)的公司為 數(shù)很少。另外，不少廠家的參數(shù)板卡，在性能上也有一些明顯的不足。具體反映 在以下幾個方面: (a)ECG 參數(shù):有些國產(chǎn)監(jiān)護儀為片面追求波形光滑，使得心電的頻帶過窄，完 全達不到標準規(guī)定的要求。這就會損失 R 波中高頻分量，使波形發(fā)生嚴重變形。 在心律失常分析方面也存在不足，另外還在起搏脈沖的抑制和檢測方面存在不足。 (b) RESP 參數(shù):大部分國產(chǎn)監(jiān)護儀，在呼吸波形的分析上基本不抗干擾，時常 出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定和一些假報警狀況，呼吸電路也不能適應(yīng)抗除顫電纜。另外，許 多監(jiān)護產(chǎn)品也不具有窒

38、息分析功能和 CVA 分析功能。 (c)NBIP 參數(shù):許多國產(chǎn)監(jiān)護儀，沒有抗運動功能，沒有雙重過壓保護措施， 也很難保證在高低端壓力的情況下進行準確的測量。 (d)SP02:國產(chǎn)血氧模塊在抗運動、弱灌注方面比國際著名品牌的血氧性能遜 色很多。 (e)CO:只有極少數(shù)公司的監(jiān)護儀才擁有 CO 的測量功能，但是這個測量是非連 續(xù)的，目前很多國際大公司都在應(yīng)用連續(xù) CO 測量技術(shù)。 (f)C02:國產(chǎn)監(jiān)護儀上所用的 C02 模塊基本上都是用國外模塊，技術(shù)水平差別 也很大。 (4)標準法規(guī)貫徹不足:國產(chǎn)監(jiān)護產(chǎn)品在標準和法規(guī)的貫徹上，存在許多問題 如:一些廠家的說明書非常簡單，嚴重缺少安全相關(guān)的警示信

39、息和操作指導(dǎo);國內(nèi) 一些廠家的監(jiān)護產(chǎn)品在波形顯示高度上也不符合國家的標準要求;記錄輸出是監(jiān)護 產(chǎn)品重要功能，記錄輸出要滿足一定的頻率相應(yīng)，同時對波形走速和波形高度也 有嚴格的規(guī)定，但只有少數(shù)產(chǎn)品按照標準要求來做。單從表面的觀察上還有如下 一些問題: (a)機器外表的絲印名稱和標識符號各式各樣，沒有嚴格按照標準的要求去做。 (b)從基本層面看，許多廠家的監(jiān)護產(chǎn)品在部件及板卡布局上不規(guī)范，機器內(nèi) 部的電纜連線也很混亂，很難滿足 EMC 理論中的規(guī)范要求。 (c)一些監(jiān)護產(chǎn)品廠家采用顯示效果很差的顯示屏，視角對比度等都很難達到 標準的要求。 如果要使國產(chǎn)監(jiān)護產(chǎn)品上一個檔次，盡快縮小和國際品牌機器的差

40、距，那 么就必須腳踏實地地做好每一步工作。首先應(yīng)該嚴格按照標準的要求去做，盡 快提高產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性能，同時要加強在核心技術(shù)領(lǐng)域的研究工作，更多 地產(chǎn)生我國自己的獨立知識產(chǎn)權(quán)。只有這樣才能使我國的監(jiān)護產(chǎn)品積累更多的 知識，提高監(jiān)護產(chǎn)品的整體水平。 醫(yī)用監(jiān)護儀的發(fā)展方向： 1、監(jiān)護儀網(wǎng)絡(luò)化 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，目前國內(nèi)市場上的新型監(jiān)護儀已經(jīng)普遍具有網(wǎng) 絡(luò)功能。監(jiān)護儀的網(wǎng)絡(luò)化極大地方便了醫(yī)院對患者信息的管理。例如：現(xiàn)代監(jiān) 護儀中常見的中央主機帶床邊監(jiān)護儀的方式使病人的監(jiān)護信息通過方便快捷的 網(wǎng)絡(luò)功能傳到中央主機進行分析存儲。另外，中央監(jiān)護系統(tǒng)可以通過與醫(yī)院網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，將醫(yī)院其他科室病人的

41、相關(guān)資料進行匯總存儲，使得病人在醫(yī)院 的所有檢查、病情等資料都能存儲到中央信息系統(tǒng)，便于更好地對病人進行診 斷和治療。監(jiān)護儀的網(wǎng)絡(luò)化還降低了醫(yī)護人員的工作強度，特別是在夜間工作 人員較少的情況下，也能同時監(jiān)測多個病人，通過智能分析報警，使每個病人 都能得到及時的監(jiān)護和治療。監(jiān)護儀的網(wǎng)絡(luò)功能也推動了遠程醫(yī)療的發(fā)展，允 許臨床醫(yī)生遠程訪問網(wǎng)絡(luò)上的信息，使醫(yī)學(xué)專家可以在異地快速簡便地診斷病 情。 2、監(jiān)護儀模塊化 從內(nèi)部硬件組成上來講，監(jiān)護儀可以按功能模塊來劃分，這一般是硬件電 路設(shè)計的 I 個基本原則，這樣做除了便于監(jiān)護儀的設(shè)計和維修，又有利于監(jiān)護 儀科研的專業(yè)化。現(xiàn)在國內(nèi)市場上有很多廠商出售監(jiān)護

42、儀的 KLM 模塊，監(jiān)護儀 廠商不一定每 I 個模塊都自主設(shè)計，完全可以采用其他廠商很成熟的模塊產(chǎn)品， 與自己的模塊產(chǎn)品相結(jié)合來加強產(chǎn)品的競爭力，降低行業(yè)的門檻。例如：I 個 監(jiān)護儀廠商的多參數(shù)神經(jīng)監(jiān)護儀產(chǎn)品中可能包括自主研發(fā)的腦電監(jiān)護模塊，外 購的六參數(shù)監(jiān)護模塊和顱內(nèi)壓監(jiān)護模塊。模塊式監(jiān)護儀的優(yōu)點是：可根據(jù)不同 病情的病人，選擇相應(yīng)的功能模塊，對病人進行有選擇的參數(shù)監(jiān)測。有些科室 所監(jiān)護病人的病情復(fù)雜，病種多，對監(jiān)測參數(shù)的需求也不同，模塊化設(shè)計的插 件式監(jiān)護儀，可以靈活方便地組合監(jiān)測參數(shù)，對于常用的監(jiān)測功能模塊，可以 每臺儀器配備，對于特殊的功能模塊，可以根據(jù)使用情況有選擇的配備。這種 設(shè)計

43、方式，既可滿足臨床監(jiān)測各種特殊病例的需求，又能為醫(yī)院減少不必要的 資金投入，使各種功能模塊均能得到充分、合理地使用。 3、監(jiān)護儀多功能化 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)講求以人為本，醫(yī)療監(jiān)護儀的發(fā)展也本著這一原則，體現(xiàn)在監(jiān)護 儀的監(jiān)護功能越來越全面，操作越來越人性化。目前，市場上的監(jiān)護儀以多參 數(shù)監(jiān)護儀居多，這其中既有中央監(jiān)護儀、床邊監(jiān)護儀也有便攜式監(jiān)護儀。多參 數(shù)監(jiān)護儀能同時監(jiān)測多項體征參數(shù)，更能滿足普通臨床科室的需要，因此，較 單參數(shù)監(jiān)護儀更有競爭力。同時監(jiān)護儀的軟件功能越來越強大，能夠進行大量 復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理與顯示。開放式的體系結(jié)構(gòu)，使監(jiān)護儀可以將其它與之有協(xié)議 的臨床設(shè)備直接連接到監(jiān)護儀上顯示，比如：呼吸機

44、、氣體分析儀、麻醉機、 輸液泵等多種設(shè)備，并支持這些來自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)及報警。 4、便攜式監(jiān)護儀 目前，所謂的便攜式監(jiān)護儀大體分為2類：一類是將傳統(tǒng)監(jiān)護儀采用嵌入式 系統(tǒng)設(shè)計和便攜式結(jié)構(gòu)設(shè)計，使監(jiān)護儀在病房或科室之間可以被更為方便地移 動。一類便攜式多參數(shù)監(jiān)護儀具有靈巧的外形，緊湊的結(jié)構(gòu)，多種外掛方式， 配以完善的監(jiān)護功能，保證了院前急救、急癥病房、院中轉(zhuǎn)運、科室急救等各 種情況臨床使用；內(nèi)置電池保證了監(jiān)護儀在移動情況下的不間斷的監(jiān)測，掉電 存儲功能使監(jiān)護儀在失去電源的情況下仍可保存病人監(jiān)測的數(shù)據(jù)；兩通道熱敏 記錄儀可隨時記錄病人信息。另一類便攜式監(jiān)護儀采用隨身式設(shè)計，使病人能 在一定范圍內(nèi)隨

45、意移動而監(jiān)護不會被中斷，大多采用無線通信的方式與床邊監(jiān) 護儀或中央主機進行通訊，充分地體現(xiàn)了監(jiān)護儀的人性化設(shè)計。 5、無線通信新技術(shù)在監(jiān)護儀中的應(yīng)用 無線通信新技術(shù)的應(yīng)用是監(jiān)護儀發(fā)展的新趨勢，隨著各種無線通信技術(shù)的發(fā) 展，已有多種無線通信技術(shù)被應(yīng)用在監(jiān)護儀尤其是便攜式監(jiān)護儀中，典型的如 藍牙（Bluetooth）及無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）等。 （1）藍牙技術(shù)在監(jiān)護儀上的應(yīng)用 藍牙技術(shù)作為 1 種非常有用的低成本短距離的數(shù)據(jù)、語音無線通信協(xié)議， 在越來越多的領(lǐng)域里發(fā)揮著越來越大的作用。其通訊有效距離在 10m 以上，傳 輸速度達。使用藍牙技術(shù)的設(shè)備，可以迅速靈活地組成小型計算機局域網(wǎng)絡(luò)而 無須連

46、接任何電纜。在醫(yī)療衛(wèi)生裝備系統(tǒng)中廣泛使用藍牙技術(shù)，將會大大簡化 外設(shè)間的連接，更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音等資源的共享，提高醫(yī)療裝備的整體性 能。在監(jiān)護儀領(lǐng)域，藍牙技術(shù)越來越多地被應(yīng)用，國內(nèi)外監(jiān)護儀廠商都紛紛把 這一技術(shù)應(yīng)用在自己的產(chǎn)品中。例如：上海諾誠電氣在全球首先將藍牙技術(shù)應(yīng) 用于臨床腦電設(shè)備和神經(jīng)監(jiān)護系統(tǒng)領(lǐng)域中并率先在國內(nèi)注冊專利，通過近=年的 臨床應(yīng)用證明無線藍牙遙測腦電設(shè)備和神經(jīng)監(jiān)護系統(tǒng)具有體積小、功耗低、抗 干擾能力強、數(shù)據(jù)傳輸安全可靠等優(yōu)點，領(lǐng)導(dǎo)著腦電設(shè)備和神經(jīng)監(jiān)護系統(tǒng)的最 新發(fā)展趨勢。 （2）無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）技術(shù)在監(jiān)護儀上的應(yīng)用 Wi-Fi(Wireless Fidelity，

47、無線高保真)也是 1 種無線通信協(xié)議 (IEEE802.11b),與藍牙一樣同屬于短距離無線通信技術(shù)。Wi-Fi 速率最高可達 11Mb/s，雖然在數(shù)據(jù)安全性方面比藍牙技術(shù)要差一些，但在電波的覆蓋范圍方 面卻略勝一籌，可達 100m 左右。無線局域網(wǎng)(Wi-Fi)方式由于技術(shù)門檻和成本 較高，以前只能在進口監(jiān)護儀中看到，隨著投資費用的降低和國內(nèi)廠商實力的 增強，國內(nèi)也出現(xiàn)了這類監(jiān)護產(chǎn)品。 醫(yī)院中使用監(jiān)護產(chǎn)品的科室越來越多，而不同科室的使用，又有不同的側(cè) 重點，因此，僅僅使用一種特性的監(jiān)護產(chǎn)品，遠不能滿足臨床的使用要求。所 以發(fā)展?？票O(jiān)護產(chǎn)品，不論對更好的支持不同科室的使用目的，還是對提高監(jiān) 護

48、質(zhì)量和提供有價值的共享信息，都是勢在必行的事了。 7.遠程醫(yī)療方式，遠程醫(yī)療主要可以使跨地區(qū)的醫(yī)學(xué)資源進行充分利用與共 享。它能使醫(yī)生直接對異地病人資料進行采集、查閱和編輯，并實施在線的、實 時的對異地病人的會診和指導(dǎo)治療，同時也可以與多位同行對同一病人資料進行 研究，作出判斷，提出指導(dǎo)性的醫(yī)療建議。 8.監(jiān)護產(chǎn)品家庭化，隨著人民生活水平的提高，普通百姓家對監(jiān)護產(chǎn)品的需要 盆也會越來越大。為擴大監(jiān)護產(chǎn)品的使用范圍，滿足低端市場和家庭的使用要求， 監(jiān)護產(chǎn)品必須具有小型化、智能化、低成本、低使用費用的發(fā)展趨勢。 9.產(chǎn)品維護遠程化、軟件升級及故障診斷通過遠程方式來實現(xiàn)，這樣可以 最大限度地利用現(xiàn)有

49、的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高產(chǎn)品的維護質(zhì)量、降低維護費用、縮短 維護時間。 第二章第二章 PM-9000 多參數(shù)監(jiān)護儀的硬件模塊簡介多參數(shù)監(jiān)護儀的硬件模塊簡介 簡介簡介 由于我們的課程設(shè)計采用的是 PM-9000 多參數(shù)監(jiān)護儀的通訊模塊、心電模 塊、血氧模塊和血壓模塊，因而我們有必要對 PM-9000 多參數(shù)監(jiān)護儀的基本情 況及其硬件結(jié)構(gòu)有一個大致的了解。 PM-9000 多參數(shù)監(jiān)護儀由深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份生產(chǎn)，具有以下功能： 1. 標準監(jiān)護功能標準監(jiān)護功能 心電（ECG） 、呼吸頻率監(jiān)護（RESP） 、血氧監(jiān)護（SpO2）和無創(chuàng)血壓監(jiān) 護（NIBP） 。 2. 選配監(jiān)護功能選配監(jiān)護功能 溫度監(jiān)護（T

50、1、T2） 、有創(chuàng)血壓監(jiān)護（IBP1、IBP2） 、心輸出量測量（CO） 、 呼吸末二氧化碳測量（CO2） 。 PM-9000 多參數(shù)監(jiān)護儀的的電路原理框圖如圖 2.1： 圖 2.1 記錄儀模塊的電路原理框圖 主要模塊的基本功能如下：主要模塊的基本功能如下： 1. 電源板電源板 開關(guān)機、控制輸出、過壓保護、過流保護及短路保護功能； 2. 主控板主控板 包括 CPU/存儲器、顯示電路、網(wǎng)絡(luò)電路和 I/O 接口； 3. 按鍵板按鍵板 具有按鍵輸入、旋鈕輸出、聲音輸出、報警燈輸出以及電源控制與請求等 功能； 4. 記錄儀模塊記錄儀模塊 包括熱敏頭、電路板兩部分，實現(xiàn)熱敏頭的控制狀態(tài)查詢以及主 CPU

51、 的數(shù) 據(jù)通訊。 5. 心電心電/ 呼吸呼吸/ 體溫模塊體溫模塊 （1）電路組成）電路組成: 心電放大電路、呼吸電路、體溫電路、控制與數(shù)據(jù)采集電路和隔離耦合電 路; （2）心電監(jiān)測）心電監(jiān)測 3/5/12 導(dǎo)聯(lián)可選; （3）呼吸測量）呼吸測量 采用阻抗法，通過測量胸腔容積變化引起的兩個電極間的阻抗變化獲得呼 吸波信號; （4）體溫測量）體溫測量 采用熱敏電阻法，提供雙導(dǎo)體溫。 6. 無創(chuàng)血壓模塊無創(chuàng)血壓模塊 （1）采用脈搏振蕩法測量收縮壓、舒張壓和平均壓； （2）由電路板、一個充氣馬達和兩個放氣閥組成； 7. 血氧飽和度模塊血氧飽和度模塊 （1）根據(jù)血紅蛋白和氧合血紅蛋白對光的吸收特性的不同采

52、 用 660nm 紅 光和 940nm 紅外光通過測量透過光量計算出血樣飽和度； （2）測量傳感器內(nèi)置兩個發(fā)光二極管和一個光電池元件； （3）脈率測量（Pulse） 通過測量流過血管的血量改變引起的透光量的變化頻率獲得。 監(jiān)護儀的基本原理：監(jiān)護儀的基本原理： 主要由 4 個部分組成: 信號參數(shù)、模擬處理、數(shù)字處理、信息輸出。通過 電極和傳感器拾取人體心電、血壓、呼吸, 氧飽和度等生理參數(shù)信號, 并將這 些信號轉(zhuǎn)化為電信號。通過模擬電路對采集的信號進行阻抗匹配, 過濾、放大 等處理, 由模擬轉(zhuǎn)換器把人體生理參數(shù)的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號, 送入數(shù)字 處理部分, 它由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理機、存儲器等

53、組成,是多參數(shù)監(jiān)護儀的核 心部分。微處理機接收來自控制面板的控制信息, 通過執(zhí)行程序, 對數(shù)字信號 進行運算、分析和存儲, 在輸出結(jié)果的同時協(xié)調(diào)、檢測整機各部分的工作, 如 顯示波形、文字、圖形、分析報告, 啟動各類報警和打印紀錄。 2.2 主要功能模塊介紹主要功能模塊介紹 通訊模塊通訊模塊 通訊模塊主要功能是完成各個子模塊與主機之間的信息傳輸，它依靠串口 通信（RS-232 串口通信）來實現(xiàn)。 串口是計算機的一種標準接口，其特點在于它的數(shù)據(jù)和控制信息是一位接 一位串行地傳送下去。因而速度會慢一些，但傳送距離較長，適合長距離的通 信。目前 PC 機一般有兩個串口 COM1 和 COM2，大多數(shù)

54、情況下兩者使用的都 是 9 針 D 形連接器。 串行通信接口標準經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在 RS-232 標 準的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進而形成的。RS-232C 標準是美國 EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會）與 BELL 等公司一起開發(fā)的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 020000b/s 范圍 內(nèi)的通信。這個標準對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都 作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與 RS-232C 制式兼容的通信設(shè)備，因 此，它作為一種標準，目前已在微機通信接口中廣泛采用。 RS-232C 標準接口有 25 條線，4 條數(shù)據(jù)線、11 條控制線、3 條定時線、7 條備用和未定義

55、線，常用的只有 9 根，它們是： 針號功能說明縮寫 1數(shù)據(jù)載波檢測DCD 2接收數(shù)據(jù)RXD 3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD 4數(shù)據(jù)終端準備好DTR 5信號地GND 6數(shù)據(jù)設(shè)備準備好DSR 7請求發(fā)送RTS 8清除發(fā)送CTS 9振鈴指示RI 圖 2.2 9 針 D 形串口引腳定義 通信使用 3 根線完成：（1）地線(GND)， （2）發(fā)送(TXD)， （3）接收(RXD)， 其他線用于握手，但不是必須的。串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā) 送數(shù)據(jù)的同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù) 位、停止位和奇偶校驗。對于兩個進行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配： (1)波特率：這是一個衡量通信速

56、度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的 bit 的個 數(shù)。波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典 型的例子就是 GPIB 設(shè)備的通信。 (2)數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。計算機每次發(fā)送一個信息 包,它包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位，因而實際的數(shù)據(jù)不一定是 8 位， 可能是 5、7 或 8 位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。例如要傳遞簡單的文本 （標準 ASCII 碼）時，每個數(shù)據(jù)包使用 7 位數(shù)據(jù)。 (3)停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為 1，和 2 位。由于數(shù) 據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設(shè)備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩 臺設(shè)備間出現(xiàn)了小

57、小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提 供計算機校正時鐘同步的機會。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時鐘同步的容 忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時也越慢。 (4)奇偶校驗位：串口通信中一種簡單的檢錯方式。串口通信有四種檢錯方 式：偶、奇、高和低，也可以沒有校驗位。對于偶和奇校驗的情況，串口會設(shè) 置校驗位，用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個或者奇?zhèn)€邏輯高位。 PM-9000 多參數(shù)監(jiān)護儀的幾個功能模塊的通信協(xié)議如下： 1 位起始位+8 位數(shù)據(jù)位+1 位停止位+1 位奇校驗 4800bps 1 位起始位+8 位數(shù)據(jù)位+1 位停止位+1 位偶校驗 4800bps 3血壓模塊協(xié)議血壓模塊協(xié)議 1 位

58、起始位+8 位數(shù)據(jù)位+1 位停止位+1 位偶校驗 115200bps 數(shù)據(jù)包格式：1 字節(jié)包類型+N 字節(jié)數(shù)據(jù) 心電心電/呼吸呼吸/體溫心電模塊體溫心電模塊 ： 圖圖 2.32.3 心電心電/呼吸呼吸/體溫心電模塊原理框圖體溫心電模塊原理框圖 該模塊的主要工作原理：該模塊的主要工作原理： 心電放大電路又分為心電前置放大級、心電主放通道一和心電主放通道二。 心電前置放大級包括信號緩沖電路、導(dǎo)聯(lián)脫落檢測電路。來自人體的心電信號 經(jīng)信號緩沖電路的緩沖,一路去導(dǎo)聯(lián)脫落檢測電路進行導(dǎo)聯(lián)脫落判斷, 一路送入 心電主放通道一和二, 在單片機控制下放大、濾波后得到兩通道心電信號, 心 電主放通道一中還包括起搏

59、脈沖檢測電路, 檢測心電信號中疊加的起搏脈沖信 號。呼吸測量基于阻抗法原理,當人體呼吸時胸發(fā)生起伏變化, 相當于 RL 和 LL 間的阻抗變化 , 把通過心電電極 RL 和 LL 的高頻信號變成調(diào)制高頻信號。 來自人體的胸阻抗變化信號經(jīng)呼吸電路前級調(diào)制,送入后級解調(diào)、放大、濾波, 得到呼吸波信號。體溫電路可以對體溫探頭輸入的信號進行放大、濾波,輸出與 溫度對應(yīng)的電平信號。 放大器的增益受微處理器控制，對采集到的信號進行適當倍數(shù)的放大，以 適合A/D轉(zhuǎn)換的幅度要求。 其中在該模塊中，微處理器SIC33209F01E2的功能是：（1）對來自放大 器的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換，得到原始數(shù)據(jù)；（2）對原

60、始數(shù)據(jù)進行分析、處理， 判斷：導(dǎo)聯(lián)電極是否脫落，并給予提示；放大器的增益是否合適，以便實時發(fā) 出增益控制信號。 血氧模塊血氧模塊 血氧模塊的原理框圖如圖 2.4 所示： 透射光接收透射光接收差分放大電路差分放大電路程控增益程控增益 偏置電路偏置電路 A/D 采樣采樣 隔離串口通訊及隔離串口通訊及 電源電源 CPU 及外周電及外周電 路路 紅外和紅光紅外和紅光 驅(qū)動電路驅(qū)動電路 受測部位受測部位 串口輸出 血氧模塊的原理框圖 血氧模塊包含 CPU/ 存儲器、光電驅(qū)動、A/ D 轉(zhuǎn)換、信號處理電路和電源 電路等部分。血氧模塊的 CPU/ 存儲器部分完成血氧模塊內(nèi)部電路控制和與主 控板之間的串口通訊