生理參數(shù)測量儀器PPT課件

1、進行生物電學研究的第一步，是把生物電信號拾取出來，并用儀器進行記錄。有關(guān)腦電、心電、肌電的記錄，是在皮膚表面做間接記錄；記錄視網(wǎng)膜電位、耳蝸電位和鼻電位就比較復雜了，要分別把記錄電極安放在眼睛角膜表面、耳蝸圓窗表面和鼻粘膜中；而最復雜且要求最高的技術(shù)則是感受器電位、神經(jīng)元的動作電位和神經(jīng)纖維上傳導的沖動電位的記錄，這需要將符合尺寸的引導電極插進細胞或纖維中。第1頁/共85頁微電極可以記錄到細胞的靜息電位和動作電位，一般從幾微伏至上百毫伏之間。由細胞電位構(gòu)成的人體主要電生理信號有心電、腦電、肌電、眼震電等。這些信號的測量，可在一定程度上反映人體的生理狀況。生物電現(xiàn)象已成為了解生命活動、研究生物功

2、能的可靠依據(jù)。而生物電測量儀器也經(jīng)歷了由簡單到復雜、由功能單一到多功能復合的發(fā)展過程。 第2頁/共85頁 早在20年代就出現(xiàn)了用檢流計測定的心電圖機。60年代以前，心電放大器一直采用電子管，性能上不斷改進，描記器由光點改為熱筆描記。60年代，晶體管心電圖機的出現(xiàn)使其體積大大縮小。70年代，出現(xiàn)了浮地式心電放大器，進一步提高了其安全可靠性。目前，心電放大器均由采用集成電路，遙測心電和多道生理記錄儀也得到了不斷地改進和完善。80年代，又廣泛采用了微機構(gòu)成的智能化電生理儀器，這也將是今后醫(yī)用電生理儀器的發(fā)展方向。第3頁/共85頁人體電生理參數(shù)檢測儀器 心電圖機 腦電圖機 誘發(fā)電位儀 腦地形圖儀 動態(tài)

3、腦電記錄分析系統(tǒng) 眼震電圖儀 肌電圖儀 胃電圖儀第4頁/共85頁2.1.1 心電圖機 在每一個心動周期中，心臟各部分興奮過程中出現(xiàn)的電變化的方向、途徑、次序和時間都有一定的規(guī)律。這種生物電變化通過心臟周圍的導電組織和體液反映到身體表面上來，使身體各部分在每一心動周期中也都發(fā)生有規(guī)律的電變化。把測量電極放置在人體表面的一定部位，記錄出來的心臟電變化曲線即為臨床常規(guī)心電圖ECG ?？捎脕碓\斷心臟疾病。第5頁/共85頁 心電圖機主要記錄心臟電活動波形圖。自1905年威廉愛因霍文最早將心電圖機用于臨床，它已有近百年的歷史。隨著高科技的迅猛發(fā)展，在設計與制造心電圖機方面也正在飛速發(fā)展，老型號心電機不斷被

4、新型號心電機所淘汰，電子管心電機器被晶體管心電機所取代，晶體管分立原件心電機又被大規(guī)模集成電路心電機所取代。尤其近些年來，在心電信息處理方式方面由模擬式心電機向智能化式心電機轉(zhuǎn)變，目前智能化心電機已在臨床得到廣泛應用。 第6頁/共85頁 記錄心電圖常用標準十二導聯(lián)法：、aVR、aVL、aVF、V1-V6。其中、叫標準肢體導聯(lián)，以右下肢為參考電極，左上肢右上肢為導，左下肢右上肢為導，左下肢左上肢為導。aVR、aVL、aVF為加壓導聯(lián)，V1-V6為胸部6導聯(lián)。心電圖依次測量這12個導聯(lián)的心電信號并加以描記。第7頁/共85頁心電圖機的種類很多，從功能上可大至分為以下五種 ：單道手動心電圖機。 單道自

5、動心電圖機 。多道全自動心電圖機 。具有自動分析診斷功能的智能型心電圖機 。具有自動分析診斷功能的智能型多功能心 電機 。第8頁/共85頁具有自動分析診斷功能的智能型多功能心電機：如國產(chǎn)BK-400、BK-500心電多功能綜合分析儀，這類儀器是將人體的心電、向量、晚電位信號通過電極輸入給特制的采集卡式電路板，采集卡式電路板可直接插在微型計算機擴展槽中，形成一個基于心電、向量及晚電位綜合數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)?？勺龀鲂碾妶D、向量圖、心頻圖、心室晚電位圖等，并可自動分析采集的數(shù)據(jù)，由打印機輸出診斷結(jié)果。第9頁/共85頁除了從功能上分類外，還可按心電圖機描記輸出方式分類：有間接描記方式和直接描記方式。間接

6、描記式目前已基本不使用，現(xiàn)多用直接描記方式。直接描記式還分為：噴墨式、墨水筆式、熱筆式、熱陣打印頭式。目前的單道心電機多用熱筆式，多道心電機多用熱陣打印頭式或打印機。 第10頁/共85頁心電圖機的基本構(gòu)成 1.輸入電路包括過壓保護、高頻濾波、緩沖放大器、威爾遜網(wǎng)絡、導聯(lián)選擇電路。過壓保護和高頻濾波電路是因有時心電圖機與除顫器、高頻電刀同時使用，為確保病人安全和心電圖機免遭高壓沖擊，同時為了阻止外界高頻干擾信號進入心電圖機的前置級而設置的。緩沖放大器實際上就是起阻抗變換的作用，它輸入阻抗高輸出阻抗低便于與威爾遜網(wǎng)絡輸入阻抗相匹配。第11頁/共85頁 威爾遜網(wǎng)絡是由9個電阻組成，6個20K組成一個

7、三角形電路，每一個三角形頂點分別與3個30K組成一個星形電路三個點相連，星形公共點是威爾遜網(wǎng)絡的中心端，這點的電位與人體電偶中心點電位相等，均可視為零點。RALALF20K30K第12頁/共85頁 2.放大電路 放大電路基本上是由前置放大電路、中間級放大電路和功率放大電路組成。前置放大的主要任務是提高共模抑制也就是抑制干擾信號，放大心電信號。1mv發(fā)生器就加在這級的輸入端。中間級放大是將心電信號進一步放大，一些在心電機面板上可調(diào)整的和可用的功能基本在這級實現(xiàn)。如增益調(diào)節(jié)（記錄筆輸出幅度不夠時調(diào)節(jié)）、阻尼調(diào)節(jié)（方波不夠理想時調(diào)節(jié)）、增益選擇（輸出幅度有3檔可選：1/2、1、2）、50Hz電源濾波

8、（去除電源引起的干擾）、35Hz肌電濾波（去除肌電引起的干擾）、位移（調(diào)整熱筆在合適的位置）等。功率放大電路是把經(jīng)過前置放大和中間級放大后的心電信號再放大到使記錄筆能夠產(chǎn)生恰當偏轉(zhuǎn)的電平，驅(qū)動記錄器進行心電描記。第13頁/共85頁3.記錄電路 現(xiàn)在的心電機記錄電路都是由走紙馬達（交流電機）調(diào)速、穩(wěn)速電路、記錄筆調(diào)溫電路、記錄器組成。而調(diào)速、穩(wěn)速電路都采用鎖相環(huán)技術(shù)，通過鎖相環(huán)輸入不同參考頻率信號來改變速度，通過速度反饋信號與輸入?yún)⒖夹盘栂辔槐容^，鎖相環(huán)輸出不同電位來穩(wěn)定速度。記錄筆調(diào)溫電路采用調(diào)寬脈沖方式，改變脈沖寬度（占空比）來改變筆的溫度。記錄器采用位置饋式記錄器，它是由筆馬達和同軸電位器

9、式位置檢測器組成。利用電位器轉(zhuǎn)動臂與記錄器線圈同軸的特點，使位置反饋式記錄器的線性好，描記的心電圖清晰。第14頁/共85頁4.電源 一般心電機電源都有交直流兩種方式供整個機器電路工作。 心電圖機的關(guān)鍵是前置放大器，對心電放大器的要求是放大倍數(shù)高（約5000倍），輸入阻抗高（10M），共模抑制比CMRR大（80100dB），頻率響應足夠?qū)挘?.05Hz100Hz），以及良好的電氣安全技術(shù)，現(xiàn)都采用浮地電源和光電隔離放大器。第15頁/共85頁具有導聯(lián)自動轉(zhuǎn)換及光電隔離放大器的心電圖機框圖 導 聯(lián)選擇器前 置放大器光電隔離主放大器描記器光電隔離浮地電源主電源微機按鍵液晶顯示1mV定標器第16頁/共8

10、5頁 如何設計一個性能優(yōu)良且價格不貴的心電圖機至今仍然是一個不斷有人研究的課題。例如如何保證心電圖機的基線穩(wěn)定不漂移，干擾噪聲盡可能小，如何保證電源浮地、光電隔離等。高質(zhì)量的放大器也是其他電生理儀器如腦電圖機、肌電圖機、胎兒心電圖機、眼震電圖機、誘發(fā)電位儀以及多道生理信號記錄儀等的核心部件及共同的研究課題。描記器現(xiàn)仍多使用熱筆，熱筆的穩(wěn)定性、線性問題也在不斷改進。熱筆只能描記波形，不能打印字符，目前先進的陣列式熱敏打印機不僅可描記波形，還可以打印字符。 第17頁/共85頁 現(xiàn)代心電圖機裝有微處理器，不僅控制導聯(lián)自動轉(zhuǎn)換，還具有分析功能，叫自動分析心電圖機。這種心電圖機可以自動測量心率、各種幅度

11、、間期。例如R波幅度、ST段電平、QRS波群寬度、瞬時心率、平均心率等幾十個參數(shù)，這些參數(shù)一同與心電圖由陣列式熱敏打印機打印出來。自動分析心電圖一般采用16位微機，16bit的A/D轉(zhuǎn)換器，用4000或8000次/秒的采樣頻率，分析精度高。第18頁/共85頁 心律失常分析儀也裝有功能很強的微機，不僅具有測算功能，而且還具有自動判別（模式識別）功能，能自動診斷幾十種心律失常的病癥。 90年代出現(xiàn)的心電工作站使用個人電腦，采集12導聯(lián)心電數(shù)據(jù)，可進行心律失常分析、心電向量分析以及心室晚電位分析。 第19頁/共85頁2.1.2 腦電圖機 大腦皮層的神經(jīng)元具有自發(fā)生物電活動，因此大腦皮層經(jīng)常具有持續(xù)的

12、節(jié)律性電位改變，稱為自發(fā)腦電活動。臨床上將用雙極或單極記錄方法，在頭皮上觀察大腦皮層的電位變化而記錄到的腦電波稱為腦電圖EEG。 腦電圖機通常有8通道或16通道，同時測量和描記8道或16道腦電波形，用8筆或16筆的墨水筆記錄儀描記?，F(xiàn)代腦電圖機還有64道及128道。第20頁/共85頁 上圖是腦電圖機的框圖。其前置放大器一般也采用浮地電源及光電隔離技術(shù)，由微機控制，鍵盤操作。第21頁/共85頁 從頭皮描記的腦電波強度很小，一般為1050v，頻率范圍為0.5100Hz。國際上將腦電波按波的重復節(jié)律不同分類，統(tǒng)一為以下四個頻段：波：813Hz 波：1340Hz波：48Hz波：0.54Hz 其波形如右

13、圖所示。 第22頁/共85頁 腦電波形的頻率特性比幅度特性在臨床上更顯得重要。腦電在時域(Time domain）中不易得到特征參數(shù)，而若將它們變換到頻域（Frequency domain）中就很容易分出波、波、波和波。(變換常采用傅里葉變換、小波變換等）。這四種波是否出現(xiàn)，出現(xiàn)頻繁程度等均與生理病理狀態(tài)有關(guān)。臨床常用來診斷癲癇等神經(jīng)病和腦部腫瘤。第23頁/共85頁2.1.3 誘發(fā)電位儀 除了自發(fā)腦電波外，采用刺激的方法還能夠引起大腦皮層局部區(qū)域的電活動，稱之為腦誘發(fā)電位EP（Evoked Potential）。刺激的方式通常有三種：視覺刺激、聽覺刺激和體感刺激，刺激時，可在與刺激感覺通道相對

14、應的頭皮部位測到誘發(fā)電位，分別稱為視覺誘發(fā)電位 VEP（Visial Evoked Potential）、聽覺誘發(fā)電位AEP（Auditory Evoked Potential）和體感誘發(fā)電位SEP（Somatic Evoked Potential）。 第24頁/共85頁誘發(fā)電位的測量部位及臨床價值誘發(fā)電位的測量部位及臨床價值 第25頁/共85頁 上圖是視覺誘發(fā)電位曲線，幅度范圍為120V，帶寬1300Hz，持續(xù)時間為200ms。P表示正相波，N表示負相波，以平均潛伏期（Latency）作為下角注，如P100表示潛伏期為100ms的波峰。由于誘發(fā)電位幅度極小，埋沒在自發(fā)腦電及噪聲中，所以常用迭

15、加平均方法將多次刺激（多達1000次以上）的誘發(fā)電位迭加，再去除噪聲后，才能獲得誘發(fā)電位。第26頁/共85頁 上圖是二通道誘發(fā)電位儀的方框圖。它具有高性能的全浮地前置放大器，高速A/D 轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)采集，由高性能的微機控制，并配有高速數(shù)字處理器進行迭加平均運算。由電視監(jiān)視器實時顯示波形，具備測量功能，由X-Y繪圖儀繪制波形圖。多通道的誘發(fā)電位儀還有4、8、16、32和64通道的。第27頁/共85頁2.1.4 腦地形圖儀 現(xiàn)代腦電地形圖儀將腦電圖儀、誘發(fā)電位儀及自發(fā)腦電/誘發(fā)腦電地形圖集于一體，在彩色電視監(jiān)視器上可顯示16通道腦電圖，或16通道誘發(fā)電位，或腦電地形圖。第28頁/共85頁2.1.

16、5 動態(tài)腦電記錄分析系統(tǒng) 動態(tài)腦電記錄分析系統(tǒng)（腦電Holter系統(tǒng)）是受動態(tài)心電記錄分析系統(tǒng)（心電Holter系統(tǒng)）的啟發(fā)，由臨床需要提出來的。腦電Holter系統(tǒng)可以把病人在正常生活環(huán)境中從事日常活動的腦電活動長時間地（至少24小時）實時記錄，然后回放并進行詳細觀察、分析和處理，從而有利于異常腦電波的發(fā)現(xiàn)與診斷，目前主要用于對癲癇的鑒別和診斷。第29頁/共85頁 腦電Holter系統(tǒng)由記錄器和計算機回放分析系統(tǒng)兩部分組成。記錄器一般為佩帶式，能進行24小時大容量多通道無失真的腦電信號存儲，且功耗低。除記錄腦電信號外，還可同步記錄心電（ECG）、眼電（EOG）及呼吸波等多種生理信號。佩帶式記

17、錄器目前主要有兩種：磁帶式，采用普通磁帶進行EEG記錄；固態(tài)式，采用低功耗大容量靜態(tài)存儲器（SRAM）進行EEG的數(shù)據(jù)記錄。第30頁/共85頁 固態(tài)式記錄器是今后的發(fā)展方向。由于目前大容量靜態(tài)存儲器的存儲容量尚不能滿足24小時記錄的所需容量，所以在存儲時常采用小壓縮比的數(shù)據(jù)壓縮算法。除了上述兩種記錄器外，還可利用大容量硬盤進行記錄，其優(yōu)點是數(shù)字式全信息24小時記錄，而缺點是不適合于佩帶。第31頁/共85頁 計算機回放系統(tǒng)有回放、分析、存儲及打印功能?；胤殴δ馨焖佟⒊Ｋ?、全覽、選時回放等多種方式。分析功能有：各種形式的腦電地形圖；功率譜分析、譜參數(shù)提?。桓鞴?jié)律能量直方圖；壓縮功率譜陣圖；相關(guān)

18、分析、時域分析；偽差濾除；癲癇波自動識別及定位；睡眠波分析等。 第32頁/共85頁2.1.6 眼震電圖儀 眼球運動時記錄到的眼動波形也是生物電信號，分為水平眼動波形和垂直眼動波形。當前庭器官受到某種刺激（如角加速度刺激，冷熱水溫度刺激）時，就會產(chǎn)生誘發(fā)眼震。眼震是一種半節(jié)律性變化的眼球擺動，由慢相和快相兩個時相組成。由于眼球的角膜和視網(wǎng)膜之間存在著不同的生物電位，眼球的擺動會引起這個電位的變化，并且該變化與眼球擺動的角度近似呈線性關(guān)系，記錄該電位的變化就是眼震電圖ENG，可測量其慢相速度、快相速度、眼震頻率等各種參數(shù)，在臨床上常用于診斷眩暈病。這也是航海航空人員的體檢方法之一。第33頁/共85

19、頁 現(xiàn)代眼震電圖儀裝有計算機，可采集、存儲數(shù)據(jù)并進行分析和計算。右圖是清華大學研制的眼震電圖機分析系統(tǒng)的框圖。第34頁/共85頁2.1.7 肌電圖儀 肌電圖EMG（Electromyogram）是肌肉產(chǎn)生的生理電信號的記錄。它可以通過放置在皮膚上的表面電極來測量，也可以用針電極經(jīng)皮膚插入肌肉來測量。肌電圖的幅度 與 電 極 放 置 部 位 有 關(guān) ， 范 圍 大 約 為50V5mV，帶寬為2500Hz。 肌電圖儀由電極、前置放大器和主放大器、示波器波形顯示及描記器組成?，F(xiàn)代肌電圖儀常與誘發(fā)電位儀合為一體，由微機控制，為“無筆描記型”，用電視監(jiān)視器顯示波形，由熱陣打印機或激光打印機打印波形。第3

20、5頁/共85頁 肌電圖檢測在神經(jīng)源性和肌源性疾病的鑒別診斷方面，以及對神經(jīng)病變的定位，損害程度和預后判斷方面有重要價值。神經(jīng)源性疾?。褐車窠?jīng)病損（包括糖尿病、酒精中毒、尿毒癥等）頸椎病、單癱運動元性病、面神經(jīng)麻痹、多發(fā)性神經(jīng)炎、脊髓前角病損、脫髓鞘病、交叉癱以及神經(jīng)源性性功能障礙的診斷等。肌源性疾病：肌營養(yǎng)不良癥、肌萎縮、周期性麻痹、重癥肌無力、肌強直綜合征、神經(jīng)與肌肉接頭病等。 結(jié)締組織?。憾喟l(fā)性肌炎、皮肌炎、多發(fā)性硬化病、紅斑狼瘡病、廢用性肌萎縮、風濕性關(guān)節(jié)炎等病。第36頁/共85頁 用微電極插入單個肌纖維測量動作電位可獲得分辨率更高的單纖維肌電圖。由神經(jīng)細胞、神經(jīng)纖維、神經(jīng)肌肉節(jié)及肌纖

21、維組成的綜合體稱為運動單元，用同心針電極可以測得它的動作電位稱為運動單元動作電位（MVAP）。MVAP的持續(xù)時間約為2ms10ms，幅度100V2mV，頻帶寬度5Hz10KHz。 第37頁/共85頁2.1.8 胃電圖儀 胃電圖EGG（Electrogastrogram）是將電極放置在腹部記錄到的胃肌電活動信號。胃電圖（常包括腸電圖，合稱胃腸電圖）用于腸胃運動功能的檢測，如非潰瘍性消化不良、腸易激綜合癥等疾病。 胃腸肌電活動是在神經(jīng)、激素和其他因素的調(diào)節(jié)下進行的?；镜奈鸽娀顒邮牵郝ǎ菏俏钙交〉幕倦姽?jié)律，正常值為3次/分（CPM）?？觳ǎ悍咫娢换騽幼麟娢?，是環(huán)形肌收縮時的電活動。通常體表胃

22、電測量的僅是慢波成分。 第38頁/共85頁 胃腸電信號是V量級，頻率范圍為：胃電的正常范圍是2.53.6次/分，在3.79.9次/分范圍內(nèi)的是異常胃動過速；在12.4次/分范圍內(nèi)的是異常胃動過緩；結(jié)腸電的正常范圍是17次/分，小腸電的正常范圍是812次/分。由于胃腸電信號幅度微弱，頻率范圍接近直流，具有隨機特性，因此需要高性能的放大器，即要求其放大器具有高增益、低噪聲、低漂移、高穩(wěn)定和高靈敏的特點。 第39頁/共85頁 胃腸電是隨機信號，單個波形是沒有意義的，無法用肉眼直接分析，一定要經(jīng)過計算機對胃腸電信號進行統(tǒng)計分析處理。傅里葉頻譜分析是現(xiàn)今對胃腸電分析的最有效的方法。常用頻譜圖（橫坐標表示

23、頻率，縱坐標表示功率強度）和運行圖譜（X軸表示頻率，Y軸表示時間，Z軸表示功率強度）來進行分析。測量頻譜圖上的峰值功率Pd及其相對應的主頻Fpo（又稱基頻）；在胃腸電波形圖上測量平均峰值幅值Ap和信號平均過零次數(shù)Fz，這些參數(shù)對診斷有重要意義。 第40頁/共85頁第41頁/共85頁2.2 人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器 人體非電生理參數(shù)主要有動脈血壓、心音、體溫、脈搏、呼吸、血氧飽和度等。隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、光電技術(shù)及數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，非生理參數(shù)的電子測量儀器相繼出現(xiàn)，如電子血壓計、電子體溫計、光電心率計等，逐步進入家庭。光電無損檢測技術(shù)是非電生理參數(shù)測量的發(fā)展方向，特

24、別是血壓及血氧飽和度的光電無損檢測，是當前研究的熱門課題，已有儀器問世。此外，一些生化指標如血糖、黃疸等也采用光電法進行無損測量。 第42頁/共85頁 非電生理參數(shù)也是病人監(jiān)護儀中監(jiān)護的主要內(nèi)容。如在多參數(shù)監(jiān)護儀中，除監(jiān)護心電外，還監(jiān)護血壓、體溫、呼吸、血氧飽和度等。將測量心電、血壓、心音、脈搏等電生理和非電生理參數(shù)的電路做成模塊，就可以組成多道生理信號記錄儀。第43頁/共85頁非電生理參數(shù)檢測 血壓檢測 心音檢測 體溫檢測 呼吸檢測 血氧飽和度檢測 人體磁場測量 多道生理信號記錄儀 第44頁/共85頁2.2.1 血壓檢測 測量血壓可進行有創(chuàng)檢測和無創(chuàng)檢測。有創(chuàng)檢測采用的方法為動脈插管接壓力計

25、或壓力傳感器，這種方法測量準確，但給病人造成痛苦，因此只在心血管手術(shù)時運用。無創(chuàng)檢測傳統(tǒng)的方法是聽診法，又稱柯氏音法，這種方法是俄國醫(yī)生Korotkoff于1905年發(fā)明的。第45頁/共85頁 柯氏音法是用一個1323cm的氣袖纏于上臂中部，輸出管連于水銀壓力計，氣袖下方肱動脈搏動處放置聽診器。用橡皮球向氣袖打氣，當袖內(nèi)壓大于收縮壓（PS，即所謂“高壓”）時，動脈被壓閉。然后以23mmHg/秒的速率放氣，并監(jiān)聽柯氏音?？率弦羰茄魍ㄟ^被壓閉又逐漸開啟的動脈血管時產(chǎn)生的斷續(xù)聲音?？率弦舴譃槲逑?，第一相對應著袖內(nèi)壓剛剛低于收縮壓，血管內(nèi)開始出現(xiàn)斷續(xù)的血流時產(chǎn)生的，因此此時水銀壓力計的指示的就是收縮

26、壓；第五相對應著袖內(nèi)壓剛剛低地舒張壓（PD，即所謂“低壓”），血流在血管內(nèi)開始連續(xù)通過，柯氏音由減弱變?yōu)橄В藭r水銀壓力計的指示就是舒張壓。第46頁/共85頁 20世紀70年代以來，出現(xiàn)了多種柯氏音法電子血壓計，由微處理器控制，手動或用氣泵自動打氣，手動或用電磁閥自動放氣，通過微音器自動監(jiān)測柯氏音，并由微處理器自動判斷及自動測量，由液晶數(shù)字顯示收縮壓、舒張壓、平均壓及心率等。 第47頁/共85頁 柯氏音法的關(guān)鍵在于辨別血流的聲音信號，以聲音變化為依據(jù)。其優(yōu)點為同一般臨床應用相一致，容易被醫(yī)生們認同。其缺點為電子器件的拾音器易受外界噪聲干擾，結(jié)果偏差較大，不能直接測量動脈平均壓。因此在血壓測量

27、的技術(shù)中，漸漸被振蕩法所代替。第48頁/共85頁 振蕩法是70年代發(fā)展起來的測量血壓的新方法。這種方法也象傳統(tǒng)的柯氏音法那樣需要用袖帶阻斷動脈血流。但在放氣過程中，不是檢測柯氏音，而是通過壓力傳感器檢測袖內(nèi)氣體的振蕩波。這些振蕩波起源于動脈血管壁的振動。理論計算和實驗證明，這種振蕩波與動脈壁收縮壓、舒張壓、平均壓均有一定的函數(shù)關(guān)系。通過將振蕩波放大、濾波后，將包絡線檢出，再用一定的判據(jù)判斷包絡線與收縮壓、舒張壓的時相對應關(guān)系。該方法不受操作者主觀影響，避免了柯氏音法易受環(huán)境干擾的缺點，能精確地測出平均壓。其缺點是測量時要避免上肢肌肉收縮、心房纖顫時測量數(shù)據(jù)不準確。第49頁/共85頁 血壓的檢測

28、為診斷高血壓病帶來了極大的便利，但僅靠數(shù)次隨測血壓值常過多地診斷和過高地估計高血壓病。在血壓治療上，也存在一定的問題，如對冠心病危險的作用Kaplan對提高血壓治療僅使冠心病死亡率下降14%，遠遠低于預期的程度，其重要原因之一可能是提高血壓治療中存在血壓下降不充分，或降壓過度，使冠心病危險增加等。這一事例問題迫切需要一種能監(jiān)測24小時血壓水平的技術(shù)。無創(chuàng)動態(tài)血壓監(jiān)護技術(shù)也即應運而生。第50頁/共85頁 無創(chuàng)動態(tài)血壓監(jiān)測使用一種動態(tài)血壓監(jiān)測儀。受試者佩帶這種儀器后可以離開醫(yī)院自由活動，回到日常生活環(huán)境中。儀器按醫(yī)生事先設定的規(guī)則自動測量出血壓，并將結(jié)果保存在該儀器中。24小時或更長時間后，再把結(jié)

29、果顯示出來或打印出來。這樣可以提供正常生活中受檢者24小時血壓數(shù)據(jù)，一般由幾十個或上百個數(shù)據(jù)組成，用以觀察受檢者一日之內(nèi)的血壓變化。 第51頁/共85頁 該儀器最早由llinman等1962年研制并應用于臨床。開始為半自動式，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，美國首先研制和應用全自動型動態(tài)血壓監(jiān)護儀。該儀器可在160分鐘內(nèi)隨意調(diào)整充氣間隔時間，因此在24小時內(nèi)可自動獲得48192個數(shù)據(jù)。我國于1992年亦研制成功，應用比較廣泛的廠家有北京同仁光電技術(shù)公司、長春曙光、中健電子等廠家的產(chǎn)品。其中北京同仁光電技術(shù)公司還推出與心電圖同步記錄的儀器，可以觀察心肌缺血，心律失常與血壓改變之間的因果或順序關(guān)系，有很大

30、的臨床價值。第52頁/共85頁2.2.2 心音檢測 心音是由于心臟瓣膜的開關(guān)、肌腱和肌肉的舒縮、血流的沖擊及心血管壁的振動而產(chǎn)生的一種復合音。通常，心音可由醫(yī)生通過聽診器進行分析，提供診斷心血管病的重要信息。心音的電子檢測方法是通過心音傳感器（一種磁電式空氣傳導傳感器）檢測心音信號，并通過放大器放大及低通濾波后，送慢掃描示波顯示心音波形，或用描記器描記出心音波形，叫心音圖。心音的主要頻譜在40Hz100Hz之間，異常心音的頻譜可達數(shù)百Hz。由于受描記器頻響的限制，有時心音圖不能反映全部信息。因此，將放大后的心音信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器，用8KHz的采樣率采樣，經(jīng)計算機進行數(shù)字定量分析，這種儀器稱為電

31、腦心音分析儀。第53頁/共85頁2.2.3 體溫檢測 傳統(tǒng)的體溫測量方法是用水銀體溫計，根據(jù)熱膨脹原理進行測量。而電子測體溫使用溫度傳感器，常用的有熱敏電阻和半導體溫敏器件等。熱敏電阻的阻值隨溫度而變化，呈非線性關(guān)系。在測量電路中，可將熱敏電阻作為電橋的一個臂，經(jīng)電阻網(wǎng)絡校正后的輸出電壓由差動放大器放大后由電壓表（用溫度刻度）讀出，或經(jīng)A/D變換后送計算機處理，進行數(shù)字顯示，叫電子體溫計，其測量精度可達0.10.01。 半導體溫敏器件有溫敏二極管、溫敏三極管等，這類測溫器件是利用PN結(jié)的結(jié)電壓隨溫度成線性變化這一原理進行測溫，其測量電路也常采用電橋式及差動放大電路。 第54頁/共85頁2.2.

32、4 呼吸檢測 呼吸檢測主要用于呼吸監(jiān)護。呼吸監(jiān)護包括三個方面：呼吸波形實時顯示、呼吸率（次/分鐘）自動計算及潮氣量（每次或每分鐘吸入氣體體積）的自動計算及顯示。呼吸檢測的常用方法是阻抗法，即：把人體胸部當作一段導體，當呼吸時由于胸部的擴張使胸部阻抗發(fā)生變化，且這種阻抗變化與呼吸活動呈線性關(guān)系。因此，只要通過胸阻抗變化的測量就可以間接測量呼吸活動。胸阻抗 包 括 感 抗 、 容 抗 和 電 阻 ， 但 當 胸 部 通 以50KHz100KHz（例如62.5KHz）的高頻電流時，胸阻抗可等效為一純電阻，因此，可以通過胸電阻的變化來檢測呼吸。 第55頁/共85頁 具體方法是：在胸前鎖骨下放置兩對電極

33、，一對通以62.5KHz的高頻電流，另一對測量電壓信號。將此電壓信號經(jīng)前置放大、解調(diào)、濾波及放大后就得到呼吸波。將呼吸波經(jīng)A/D變換并經(jīng)計算機數(shù)字處理，就可以計算出呼吸率。如果用呼吸流量計定標后，還可以用呼吸波定量計算出潮氣量。在監(jiān)護儀中，呼吸檢測與心電檢測共同用一對電極。呼吸檢測方法還有鼻腔安放熱敏電阻法、微波多普勒法等。第56頁/共85頁2.2.5 血氧飽和度檢測 通過肺循環(huán)，紅細胞中的血紅蛋白與氧結(jié)合成合氧血紅蛋白，然后通過動脈血流輸送到人體的各個部分。血氧飽和度是指100ml血液中血紅蛋白實際結(jié)合的氧與能夠結(jié)合的氧的最大量的比值，該指標是衡量呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)是否正常的重要臨床指標。傳

34、統(tǒng)的測量血氧飽和度的方法是使用分光光度計進行抽血化驗。第57頁/共85頁 20世紀80年代末發(fā)展起來了基于雙波長的朗伯比爾定律的光電法無損檢測血氧飽和度的方法。其原理為：設溶液中含有兩種物質(zhì)(如合氧血紅蛋白 和 不 含 氧 血 紅 蛋 白 ) ， 濃 度 分 別 為 C1和 C2， 分 別 用 兩 種 波 長 ( 如1=650nm，2=805nm)的光穿過溶液，測得光密度分別為D1和D2。根據(jù)雙波長朗伯比爾定律，有： D1=11C1+12C2 D2=21C1+22C2第58頁/共85頁 其中11、12和21、22是常數(shù)，分別為物質(zhì)1和物質(zhì)2對波長1、2的吸收系數(shù)。解這兩式組成的聯(lián)立方程，可求出

35、C1和C2。通過下式就可計算出血氧飽和度：%100%2112CCCSaO第59頁/共85頁 光電法無損檢測血氧飽和度的具體方法是：在搏動的動脈血管床(例如指端)兩側(cè)分別安放白光源和兩個具有特定波長(650nm和805nm)響應的光探測器，光探測器將透過光變成電信號，經(jīng)放大及A/D轉(zhuǎn)換器后，由計算機處理，計算出血氧飽和度。 第60頁/共85頁2.2.6人體磁場測量 人體磁場包括心磁、腦磁、肺磁、眼磁等。人體磁場非常微弱，通常在10fT (lfT=10-l5T，lT=104高斯)至50pT(lpT=l0-12T)之間，需要用特殊的方法進行測量?；诩s瑟夫遜效應的超導量子干涉儀可以測量10-14T的

36、磁場強度，這種儀器采用低溫超導及特殊的磁屏蔽等技術(shù)，十分昂費，目前只處于實驗室研究階段，還未進入臨床使用。許多研究報導，心磁和腦磁比心電圖和腦電圖能夠更確切地反映心電信號和腦電信號，有更大的診斷價值。因此人體磁場測量是目前研究的熱門前沿課題。第61頁/共85頁2.2.7 多道生理信號記錄儀 多道生理信號記錄儀常用的有四道、六道、八道或十二道。前置放大器一般采用插件式，可根據(jù)不同的測量目的可任意組合，主要有心電(多道)、心音、血壓、脈搏、阻抗血流圖等各種生理信號放大器插件。波形采用長余輝示波管或顯像管顯示，采用多道水筆描記器、光電描記器或熱陣描記器描記波形。目前隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，大多采用PC

37、微機進行數(shù)據(jù)采集、波形顯示、數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)處理，由激光打印機輸出需要的波形段和分析得到的結(jié)果，這種系統(tǒng)稱為無筆描記多道生理信號處理系統(tǒng)。 第62頁/共85頁2.3 病人監(jiān)護儀器（Patient Monitor） 監(jiān)護的意義有兩個：一是危重病人必須對其進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)險情，立即報警，通知醫(yī)生及時進行搶救；二是某些病癥現(xiàn)象出現(xiàn)的時間短暫，需作較長時間的測量（例如24小時）才能記錄到異?，F(xiàn)象。第63頁/共85頁 隨著電子儀器和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，各種醫(yī)用監(jiān)護儀的發(fā)展也很快，從單一生理參數(shù)的監(jiān)測發(fā)展到對生物電、血壓、心率、呼吸、體溫、血流等若干參數(shù)的聯(lián)合監(jiān)測。從單一病床監(jiān)測發(fā)展到對多個病體的連續(xù)監(jiān)測。

38、現(xiàn)代監(jiān)護系統(tǒng)均采用了計算機技術(shù)，并運用了無損檢測技術(shù)、遙測技術(shù)等，可以對大量檢測數(shù)據(jù)進行實時分析、處理、顯示和記錄，及時報警或自動啟動救護裝置進行處理，甚至可對病變情況作出趨勢預報。目前在臨床上廣泛應用的有：床旁心電監(jiān)護儀、多參數(shù)病人監(jiān)護儀、四床位或八床位中央監(jiān)護系統(tǒng)，此外還有用于手術(shù)室中抗高頻電刀干擾的手術(shù)監(jiān)護儀及用于婦產(chǎn)科的新生兒監(jiān)護儀和胎兒分娩監(jiān)護儀；遙測心電監(jiān)護儀和Holter系統(tǒng)等。第64頁/共85頁 監(jiān)護儀一般由三大部分組成，一是閉路電視攝像與放像系統(tǒng)，監(jiān)護病人的活動狀態(tài)；二是必要的搶救設備，為整個系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，如輸液裝置、呼吸機、除顫器、起搏器等；三是多路生理參數(shù)監(jiān)護儀，包括信

39、號檢測部分（如傳感器和電極等）；信息處理部分（如模擬通道濾波、放大、信號變換、數(shù)字信號處理等）；終端顯示部分（如數(shù)據(jù)量顯示、報警顯示、模擬量顯示等）。第65頁/共85頁常用病人監(jiān)護儀器 床旁心電監(jiān)護儀 多參數(shù)監(jiān)護儀 中心監(jiān)護系統(tǒng) 胎兒心電心率監(jiān)護儀 遙測心電監(jiān)護儀 動態(tài)心電監(jiān)護系統(tǒng) (Holter系統(tǒng)) 智能Holter系統(tǒng) 第66頁/共85頁2.3.1 床旁心電監(jiān)護儀 床旁心電監(jiān)護儀只監(jiān)測病人的心電信號，實時地在CRT監(jiān)視器或液晶顯示器上顯示病人的心電波形、QRS同步信號、平均心率，并設有心率越限報警(例如高于150次/分、低于40次/分)、停搏報警及電極脫落自動報警，功能更強的心電監(jiān)護儀還

40、具有監(jiān)測其他心律失常及報警功能。心電監(jiān)護儀還能夠自動記憶心電異常報警點前后一定時間 (例如10秒)的心電波形，自動統(tǒng)計一定時間(例如3小時、6小時、12小時、24小時)內(nèi)的心率趨勢圖 (Heart Rate Trending)，能夠在報警時自動描記心電圖和打印數(shù)據(jù)。 第67頁/共85頁床旁心電監(jiān)護儀框圖 第68頁/共85頁2.3.2 多參數(shù)監(jiān)護儀 早期的監(jiān)護儀主要局限于心電監(jiān)護，現(xiàn)代的多參數(shù)病人監(jiān)護儀除了監(jiān)測心電外，還同時監(jiān)測呼吸、體溫、血壓 (有創(chuàng)血壓或無創(chuàng)血壓)以及氧分壓PO2、二氧化碳分壓PCO2等參數(shù)。如西門子公司生產(chǎn)的六道床旁監(jiān)護儀，可監(jiān)護多導心電、有創(chuàng)血壓、無創(chuàng)血壓、脈搏、呼吸、呼

41、吸末CO2分壓、體溫、血氧飽和度、心輸出量等參數(shù)，使用黑白或彩色 CRT監(jiān)視器顯示6道波形和各種參數(shù)值，并具備3級報警。還配備了功能很強的計算機系統(tǒng)，可進行多達20種不同類型的心律失常分析，存儲64個5秒長度的心律失常波形，具有S-T段分析、血液動力學計算、心輸出量計算、20個參數(shù)24小時趨勢圖等多種分析功能，使該機遠遠超過了單純的病人監(jiān)護的范疇，成為電腦式智能化分析監(jiān)護儀。第69頁/共85頁2.3.3 中心監(jiān)護系統(tǒng) 中心監(jiān)護系統(tǒng)由一個中心監(jiān)護儀和18個床旁監(jiān)護儀組成，監(jiān)護參數(shù)可以是單心電參數(shù)的也可以是多參數(shù)的(通常有四個參數(shù)，心電、血壓，體溫及呼吸率)。床旁監(jiān)護儀與中心監(jiān)護儀的通訊可以是有線

42、的也可以是無線遙測的，目前國內(nèi)大多采用有線方式。床旁監(jiān)護儀承擔病人的生理信號的數(shù)據(jù)的采集、預處理、報警閾值的設置、參數(shù)及波形的顯示及報警等功能。中心監(jiān)護儀控制各床旁監(jiān)護儀的工作，對床旁機送來的數(shù)據(jù)作進一步的處理，并完成醫(yī)護人員與監(jiān)護系統(tǒng)的人機對話，由鍵盤、鼠標或觸摸屏完成，目前比較好的監(jiān)護系統(tǒng)大多數(shù)采用觸摸屏方式。 第70頁/共85頁 中心監(jiān)護儀常備有性能更強的微型計算機，它可以對各床旁監(jiān)護儀的參數(shù)經(jīng)過選擇，將其部分或全部的異常參數(shù)及波形，一方面顯示的同時進一步地分析處理及判斷，另一方面控制描記和打印床位號、時間、波形、參數(shù)及趨勢圖等。總之，床旁監(jiān)護儀只監(jiān)測一個病人的各個參數(shù)，而中心監(jiān)護儀則可

43、以同時監(jiān)測各個病人的心電波形或一個病人的各個參數(shù)，有各種組合方式。如美國生理控制公司的CMS8O00擔中心監(jiān)護系統(tǒng)，可檢測心電、血壓、呼吸及體溫等參數(shù)，它的中心監(jiān)護儀可對四床位的各7秒的心電波形顯示報警，或?qū)Π舜参桓?秒的心電波形顯示報警，或?qū)未参桓鲄?shù)波形顯示報警，或?qū)未参粎?shù)波形顯示及2小時或8小時參數(shù)趨勢圖顯示。第71頁/共85頁 從目前的發(fā)展趨勢看，監(jiān)護系統(tǒng)趨于小型化與模塊化方式，各種生理參數(shù)采集處理由若干模塊完成，根據(jù)需要取舍，以適應通用性要求，床旁機既可以獨立使用，也可以與中心監(jiān)護系統(tǒng)聯(lián)接使用。 上述監(jiān)護儀或監(jiān)護系統(tǒng)被廣泛應用于現(xiàn)代化醫(yī)院中CCU(Coronary Caring

44、 Unit冠心病人監(jiān)護病房)、ICU(Intensive Caring Unit危重病人監(jiān)護病房)及OR(Operation Room手術(shù)室)中。第72頁/共85頁2.3.4 胎兒心電心率監(jiān)護儀 從原理上分，有超聲多普勒原理的胎兒心率監(jiān)護儀，有直接在胎兒頭皮上放置電極的胎兒心電分娩監(jiān)護儀，也有在母體腹部放置電極的圍產(chǎn)期胎兒心電監(jiān)護儀以及胎兒心音監(jiān)護儀。母體腹部電極法胎兒心電監(jiān)護儀在孕婦腹部檢測心電信號。但這個心電信號是母親心電和胎兒心電混合在一起的，可利用16位微處理機和高速數(shù)字信號處理器及信號處理方法，從母親心電中將胎兒的心電信號提取出來，在監(jiān)視器上同時顯示母親腹部心電波形和胎兒心電波形及胎

45、兒心率，并設置上、下限報警，也可用記錄儀記錄波形以供分析。這種胎兒監(jiān)護儀可對胎兒進行長期地、完全無損地監(jiān)護。第73頁/共85頁2.3.5 遙測心電監(jiān)護儀 遙測心電監(jiān)護儀適用于醫(yī)院內(nèi)可走動的病人的長時間監(jiān)測。無線電遙測發(fā)射器配帶于病人身上，檢測心電信號、放大并進行調(diào)制 發(fā) 射 。 發(fā) 射 載 波 頻 率 一 般 采 用174MHz216MHz，接收距離60米1000米不等。接收器將接收到的無線電信號進行放大和解調(diào)，還原成心電信號送監(jiān)護儀。為了擴大監(jiān)護儀的使用范圍，常將監(jiān)護儀設計成兩用的，既可作遙測監(jiān)護，又可作床旁監(jiān)護。目前，遙測心電不僅應用于醫(yī)院中，而且還應用于體育運動員、飛行員和宇航員中，檢測的參數(shù)也是多種的，有心電、腦心、肌電、體溫、呼吸、血壓、血氧飽和度等多種參數(shù)。第74頁/共85頁遙測心電監(jiān)護儀框圖 第75頁/共85頁2.3.6 動態(tài)心電監(jiān)護系統(tǒng) (Holter系統(tǒng)) Holter系統(tǒng)即磁帶記錄式心