现代医学电子仪器原理与设计ppt课件第二版-第六章.ppt

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1、复习总结第五章第五章 血压测量血压测量1 1概述概述l l常见的血压参数；血压测量的参考点。常见的血压参数；血压测量的参考点。2 2血压直接测量法：导管术血压直接测量法：导管术l l传感器置于体外的测量传感器置于体外的测量l l传感器置于体内的测量传感器置于体内的测量l l血压测量误差血压测量误差3 3血压传感器标定方法血压传感器标定方法4 4血压间接测量血压间接测量l l柯氏音法柯氏音法l l超声法超声法l l测振法测振法第六章 医用监护仪器第一节第一节 医用监护仪器概述医用监护仪器概述医用监护仪器医用监护仪器能够能够对人体的生理参数进行长时对人体的生理参数进行长时间连续监测，并且间连续监测

2、，并且能够能够对检测结果进行存储、对检测结果进行存储、显示、分析和控制，出现异常情况时显示、分析和控制，出现异常情况时能够能够发出发出警报提醒医护人员及时进行处理。警报提醒医护人员及时进行处理。1 1医用监护仪的临床应用医用监护仪的临床应用根据根据临床护理对象和监护目的不同临床护理对象和监护目的不同，临床监护，临床监护仪用于以下护理监护：手术中和手术后的监护；仪用于以下护理监护：手术中和手术后的监护；分娩监护和胎儿监护；危重病人的监护；恢复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（肾透析、高压氧舱、期病人的监护；治疗病人（肾透析、高压氧舱、放射线治疗、精神病等）的监护；为

3、确诊所进放射线治疗、精神病等）的监护；为确诊所进行的长期监护。行的长期监护。在临床上根据需要在在临床上根据需要在科室和病房中使用各种专用科室和病房中使用各种专用的的监护仪，也称为监护系统，主要有：危重病人监护监护仪，也称为监护系统，主要有：危重病人监护仪、冠心病监护仪、分娩监护仪、新生儿和早产儿仪、冠心病监护仪、分娩监护仪、新生儿和早产儿监护仪、颅内压监护仪、麻醉监护仪、睡眠监护仪监护仪、颅内压监护仪、麻醉监护仪、睡眠监护仪等。等。监护仪监测的生理和生化参数：如心电图监测、呼监护仪监测的生理和生化参数：如心电图监测、呼吸监测、无创血压监测、有创血压监测、气道二氧吸监测、无创血压监测、有创血压监

4、测、气道二氧化碳监测、气道氧气监测、血液体积辅助监测、血化碳监测、气道氧气监测、血液体积辅助监测、血氧饱和度氧饱和度/血液体积监测、温度监测、血液体积监测、温度监测、pHpH值监测、值监测、血气监测等血气监测等医用监护仪除有监护功能外，还有疾病诊断和治疗医用监护仪除有监护功能外，还有疾病诊断和治疗的功能，同时还有抢救功能，如动态心电图的功能，同时还有抢救功能，如动态心电图（HOLTERHOLTER）和血压监测信、心脏除颤监护仪等。）和血压监测信、心脏除颤监护仪等。2 2医用监护仪的分类医用监护仪的分类1.1.按检测参数分类：按检测参数分类：单参数监护仪；单参数监护仪；多参数多参数监护仪。监护仪

5、。2.2.按使用范围分类：按使用范围分类：床边监护仪；床边监护仪；中央监护中央监护仪；仪；离院监护仪。离院监护仪。3.3.按功能分类：按功能分类：通用监护仪；通用监护仪；专用监护仪。专用监护仪。4.4.按仪器接收方式分类：按仪器接收方式分类：有线监护仪；有线监护仪；无线无线遥测监护仪。遥测监护仪。5.5.按监护仪作用分类：纯监护仪和抢救、治疗用监按监护仪作用分类：纯监护仪和抢救、治疗用监护仪。护仪。6.6.按仪器构造功能分类：一体式监护仪；插件式监按仪器构造功能分类：一体式监护仪；插件式监护仪。护仪。3医用监护仪的结构图61 医用监护仪器结构框图如图如图6-16-1所示。现代医用监护仪器主要由

6、五个部分所示。现代医用监护仪器主要由五个部分组成：传感器与电极、多路模拟处理系统、计算组成：传感器与电极、多路模拟处理系统、计算机系统、信号的记录、报警和显示部分以及治疗机系统、信号的记录、报警和显示部分以及治疗部分，有的监护仪还有遥测部分及摄像机。各部部分，有的监护仪还有遥测部分及摄像机。各部分的功能简要描述如下：分的功能简要描述如下：1.1.传感器与电极：各种传感器和电极用以获取各种传感器与电极：各种传感器和电极用以获取各种生理参数。监护系统中的传感器要求能长期稳定生理参数。监护系统中的传感器要求能长期稳定地检出被测参数，且不能给病人带来痛苦和不适地检出被测参数，且不能给病人带来痛苦和不适

7、等。等。2.2.多路模拟处理系统：它主要是将传感器获得的信多路模拟处理系统：它主要是将传感器获得的信号加以放大，同时减少噪声和干扰提高信噪比，号加以放大，同时减少噪声和干扰提高信噪比，实现采样、调制、解调、阻抗匹配等。实现采样、调制、解调、阻抗匹配等。3.计算机系统：计算机系统是医用监护仪器的控制核心，主要负责信号的存储、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，具体包括：阈值比较；计算；分析；建模4.信号的显示、记录和报警5.治疗部分4医用监护仪的特点1.安全性能与国际标准接轨2.功能更加强大、性能更加卓越3.专用监护仪发展迅速4.远程监护和家庭监护日益普及。第二节 临床常用的

8、监护参数及测量原理1 1心电图心电图心电图心电图心电图是多参数监护仪最基本的监护参数。心电图是多参数监护仪最基本的监护参数。1.1.测量原理测量原理心电监护原理与常规心电图机的检测原理基本心电监护原理与常规心电图机的检测原理基本相同。相同。心电监护仪一般能监护心电监护仪一般能监护3 36 6个导联，标准个导联，标准、导联及加压导联导联及加压导联aVRaVR、aVLaVL、aVFaVF，能同，能同时显示其中的一个或两个导联的波形。功能强时显示其中的一个或两个导联的波形。功能强大的监护仪可监护大的监护仪可监护1212个心电导联。最简单的监个心电导联。最简单的监护仪一般有护仪一般有3 3个监护电极。

9、个监护电极。监护导联电极的颜色标识有监护导联电极的颜色标识有AHAAHA（美国心脏协（美国心脏协会）和会）和IECIEC（国际电工委员会）两个标准见表（国际电工委员会）两个标准见表6-6-1 1。表表6-1 6-1 监护导联线电极的颜色标识监护导联线电极的颜色标识标准标准电电 极极右臂右臂R R、右上胸部右上胸部左臂左臂L L、左上胸部左上胸部左腿左腿F F、左下胸部左下胸部右腿右腿N N、右下胸部右下胸部胸部或胸部或V1V1V6V6AHAAHA白色白色黑色黑色红色红色绿色绿色棕色棕色IECIEC红色红色黄色黄色绿色绿色黑色黑色白色白色当监护仪有3个监护电极时，监护电极放置于胸部的位置如图6-

10、2所示。2.影响ECG精确测量的因素 电极放置正确；电极与皮肤接触良好；导联选择正确；排除外部干扰。虽然心电监护原理与常规心电图机的检测原理基本相同，但心电监护功能并不能完全替代常规心电图机。目前监护仪的心电波形一般不能提供更细微的结构，也就是说其细微结构的诊断能力还不强，这是由于两者的目的不同。心电监护的目的是长时间、实时地监测患者的心率情况。两种仪器在测量电路中，放大器的通带宽度及时间常数都不一样。2心率心率心率：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min，正常范围为60100次min。在不同生理条件下，心率最低可到4050次min，最高可到200次mi

11、n。监护仪心率报警范围：低限20100次min，高限为80240次min。心率测量是根据心电波形测定瞬时心率和平均心率。瞬时心率是指心电图两个相邻R-R间期的倒数。即：平均心率是在已知时间内计算脉搏数，即平均心率是在已知时间内计算脉搏数，即用用R波个数来决定波个数来决定。即：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：若微分值e(t)大于阈值E，则可确定该时刻的心电图波为R波。3 3有创血压有创血压利用导管术来测量和监护动脉血压、中心静脉压、利用导管术来测量和监护动脉血压、中心静脉压、左心房压、左心室压、肺动脉和肺毛细血管楔入左心房压、左心室压、肺动脉和肺毛细血管楔入压等。压

12、等。4 4无创血压无创血压1.1.电子柯氏音检测法电子柯氏音检测法2.2.测振法测振法5 5血氧饱和度血氧饱和度血液中的有效氧分子血液中的有效氧分子,通过与血红蛋白（通过与血红蛋白（HbHb)结合结合后形成氧合血红蛋白（后形成氧合血红蛋白（HbOHbO2 2），氧合血红蛋白占），氧合血红蛋白占全部血红蛋白的百分比称为全部血红蛋白的百分比称为血氧饱和度血氧饱和度。血氧饱。血氧饱和度是衡量人体血液携带氧的能力的重要参数。和度是衡量人体血液携带氧的能力的重要参数。血氧饱和度的测量通常分电化学法和光学法两类。血氧饱和度的测量通常分电化学法和光学法两类。以往大部分采用电化学法，如临床和实验室常用以往大部

13、分采用电化学法，如临床和实验室常用的血气分析仪，它要取血样来检测，尽管可以得的血气分析仪，它要取血样来检测，尽管可以得到精确的结果，但该方法属于有创测量，操作复到精确的结果，但该方法属于有创测量，操作复杂，分析周期长，不能连续监测。杂，分析周期长，不能连续监测。脉搏血氧测定法是一种克服这些缺点的新型光学脉搏血氧测定法是一种克服这些缺点的新型光学测量方法。在符合临床要求的前提下，实现无创测量方法。在符合临床要求的前提下，实现无创伤、长时间连续监测血氧饱和度，为临床提供了伤、长时间连续监测血氧饱和度，为临床提供了快速、简便、安全可靠的测定方法。由于它的明快速、简便、安全可靠的测定方法。由于它的明显

14、优点，已在临床中得到广泛应用特别是在临床显优点，已在临床中得到广泛应用特别是在临床监护、急救护理和手术麻醉中，它被认为是监护监护、急救护理和手术麻醉中，它被认为是监护仪所必备的性能仪所必备的性能监护仪中对脉搏血氧饱和度的测量，采用的是光监护仪中对脉搏血氧饱和度的测量，采用的是光电技术，通常有两种方法：透射法和反射法。电技术，通常有两种方法：透射法和反射法。1.1.透射法透射法根据郎伯根据郎伯-比尔定律，当一束光照射到某种物质的比尔定律，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，透射溶液上时，物质对光有一定的吸收、衰减，透射光强光强I I与入射光强与入射光强I I0 0之间有

15、以下关系：之间有以下关系：I0/II0/I比值的对数称为吸光度比值的对数称为吸光度D D，因此上式可表示为：，因此上式可表示为：若保持光的路径不变，吸光度便与物质的吸光系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。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，如图6-4所示，在波长为600700nm的红光区，Hb的吸收系数比HbO2的大；而在波长为800 1000nm的近红外光区，HbO2的吸收系数比Hb的大；在805nm附近是吸收点。图6-4 HbO2和Hb的光吸收系数 基于氧合血红蛋白基于氧合血红蛋白HbOHbO

16、2 2和还原血红蛋白（和还原血红蛋白（HbHb）的）的这种光谱特性，血氧饱和度探头中的发光元件发出两这种光谱特性，血氧饱和度探头中的发光元件发出两种波长的光信号，通常用种波长的光信号，通常用660nm660nm的红光和的红光和925nm925nm的近的近红外光照射被测组织，将含动脉血管的部位（如手指、红外光照射被测组织，将含动脉血管的部位（如手指、脚趾、耳垂等）放在发光管和一个光电管之间，如图脚趾、耳垂等）放在发光管和一个光电管之间，如图6-56-5所示。所示。光电管所接收的光吸收或光电管所接收的光吸收或者光透射信号包含两种成分：者光透射信号包含两种成分：一种是脉动成分（即交流信一种是脉动成分

17、（即交流信号号ACAC），它是由脉动的动脉），它是由脉动的动脉血的光吸收引起的交变成分；血的光吸收引起的交变成分；另一种是稳定成分（即直流另一种是稳定成分（即直流信号信号DCDC），它反映各非脉），它反映各非脉动组织（如表皮、肌肉、骨动组织（如表皮、肌肉、骨骼和静脉等）引起光吸收的骼和静脉等）引起光吸收的大小。大小。能反映血氧饱和度变化的仅仅是两波长的交流信号幅度之比，而两波长的直流信号可用于对交流信号定标。由于血液中的HbO2和Hb浓度随着血液的脉动做周期性的改变，因此，它们对光的吸收也在脉动地变化，因此引起光电管输出的电信号强度也随血液脉动而周期性改变。由于光电管能将接收到的光信号转变为电

18、信号，但不能区分光的波长，监护仪电路中用一个定时电路来控制两个发光管的发光次序。两种波长的光交替通过检测部位，由光电元件检测透射光强，并将两个信号的脉动成分分离出来，根据下式计算对应的血氧饱和度值：由于光电信号的脉动规律与心脏的搏动一致，根据检出的信号重复周期可确定脉率，所以称之为脉搏血氧饱和度检测。2.反射法采用透射原理的传感器，只能局限于在指尖和耳垂部位进行测量，不能实现体表大多数部位的血氧饱和度监测。虽然从指尖或耳垂检测能反映全身的动脉血氧饱和度变化，却不能反映由于局部组织（如脑组织）发生循环障碍或局部组织（如肌肉组织）大量耗氧等情况下组织血氧状态的变化。采用反射式血氧饱和度传感器的设计

19、，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。反射式传感器示意图如图6-6所示反射式血氧饱和度的检测原理与透射式血氧饱和度反射式血氧饱和度的检测原理与透射式血氧饱和度的检测原理的电路部分基本相同，不同的只是传感的检测原理的电路部分基本相同，不同的只是传感器。反射式传感器也是由两种波长的发光二极管和器。反射式传感器也是由两种波长的发光二极管和光敏元件组成，但光敏元件接收到的是组织的反射光敏元件组成，但光敏元件接收到的是组织的反射光。由于光线在组织中的运动呈现随机性，反射式光。由于光线在组织中的运动呈现随机性，反射式传感器所接收到的光线很难确定其确切的检测区域，传感器

20、所接收到的光线很难确定其确切的检测区域，从概率意义上说，光线从光源发射经组织传播到光从概率意义上说，光线从光源发射经组织传播到光敏元件接收，走过的是一条香蕉状路线，所以，光敏元件接收，走过的是一条香蕉状路线，所以，光源与光敏元件的距离是一个重要的参数，一般设置源与光敏元件的距离是一个重要的参数，一般设置为为4 410mm10mm3.影响血氧饱和度精确测量的因素下列因素影响血氧饱和度的精确测量：下列因素影响血氧饱和度的精确测量：a)a)不正确的位置可能导致不正确的结果。不正确的位置可能导致不正确的结果。b)b)测量需要脉动。当脉动降低到一定极限，就无法测量需要脉动。当脉动降低到一定极限，就无法进

21、行测量。进行测量。c)c)光线干扰会影响测量的精度。光线干扰会影响测量的精度。d)d)人为的移动也可能影响测量的精度，因为它与脉人为的移动也可能影响测量的精度，因为它与脉动具有相同的频率范围。动具有相同的频率范围。6呼吸呼吸率：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(min)。平静呼吸时，新生儿6070次min，成人1218次min。呼吸频率在监护中有热敏式和阻抗式两种测量方法。1.热敏式呼吸测量将热敏电阻置于鼻腔内，当呼吸气流通过热敏电阻时，改变了传热条件，使热敏电阻的温度随呼吸气流周期发生变化，从而使热敏电阻值发生周期性的变化。图中图中R

22、1R1、R2R2为标准电阻，且为标准电阻，且R1=R2R1=R2；R4R4为调零为调零电阻，使用前调节电阻，使用前调节R4R4使它与热敏电阻值相等，电桥使它与热敏电阻值相等，电桥处于平衡状态，输出为零。处于平衡状态，输出为零。RsRs是用来调整电桥灵敏是用来调整电桥灵敏度的。度的。图6-8是热敏式呼吸频率传感器示意图。热敏电阻放在夹子的平直片前端外侧。使用时只要将夹子夹住鼻子翼，并使热敏电阻置于鼻孔之中即可。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，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，变化量为肌体组织的电阻抗也交替变化，变化量

23、为0.10.133，称为，称为呼呼吸阻抗吸阻抗。呼吸阻抗。呼吸阻抗(肺阻抗肺阻抗)与肺容量存在一定的关系，肺与肺容量存在一定的关系，肺阻抗随肺容量的增大而增大。阻抗式呼吸测量就是根据肺阻抗随肺容量的增大而增大。阻抗式呼吸测量就是根据肺阻抗的变化而设计的。阻抗的变化而设计的。监护测量中，呼吸阻抗电极与心电电极合用，即用监护测量中，呼吸阻抗电极与心电电极合用，即用心电电极同时检测心电信号和呼吸阻抗。电极安放心电电极同时检测心电信号和呼吸阻抗。电极安放方法与前面所述方法与前面所述“心电监护心电监护”相同。利用相同。利用L L和和R R（或（或L L和和RFRF）两个电极。两电极之间的阻抗作为待）两个

24、电极。两电极之间的阻抗作为待测阻抗测阻抗ZxZx，接在惠斯通电桥的一个桥臂上，如图，接在惠斯通电桥的一个桥臂上，如图6-6-9 9所示。电桥的供电电源采用所示。电桥的供电电源采用10kHz10kHz100kHz100kHz的高的高频电源，这种电源的频率不会引起心脏的刺激作用。频电源，这种电源的频率不会引起心脏的刺激作用。呼吸阻抗的测量除了电桥法以外，还有调制法、呼吸阻抗的测量除了电桥法以外，还有调制法、恒压源法和恒流源法。恒压源法和恒流源法。呼吸阻抗是容性的，电桥静态平衡调节较困难，而呼吸阻抗随时间经常变化，平衡调节要经常进行，这样对长时间稳定不太方便。恒流源法就是输出高频恒定的电流，通过电极

25、直接加到病人的胸壁上。由于呼吸阻抗的周期变化，两电极之间的电压也周期性地变化，经滤波、放大后可描记呼吸曲线，呼吸曲线不但反应呼吸频率和深度，还可分析潮气量等。3.影响呼吸测量的因素影响呼吸测量的因素有以下几种：影响呼吸测量的因素有以下几种：a)a)不适当地放置电极会影响对阻抗变化的测量。不适当地放置电极会影响对阻抗变化的测量。b)b)皮肤接触不良导致信号不良。皮肤接触不良导致信号不良。c)c)外部干扰。病人的移动、骨骼、器官、起搏器的外部干扰。病人的移动、骨骼、器官、起搏器的活动以及电外科手术器械的电磁干扰都会影响呼活动以及电外科手术器械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

26、监护，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。因为会产生错误警报。7体温监护1.测量方法监护仪中的体温测量一般采用负温度系数的热敏电阻作为温度传感器。体温测量的测量线路是惠斯通电桥，将热敏电阻接在电桥的一个桥臂上，通过测量电桥的不平衡输出，可以测定体温。2.影响体温测量的因素体温计应该能够提供快速、准确、可靠的体温测量。影响体温测量的因素包括以下几个：刻度准确性；没有适当的参考标准来对体温计进行校准；测量的解剖部位的选择；环境因素 病人的活动和移动。8呼吸末二氧化碳监护呼吸末二氧化碳（呼吸末二氧化碳（PetCOPetCO2 2)是麻醉患者和呼吸代是麻醉患者和呼吸代谢系统疾

27、病患者的重要检测指标。监测呼吸末二谢系统疾病患者的重要检测指标。监测呼吸末二氧化碳浓度，不仅可监测通气而且能反映肺血流，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，从而减少血气分析具有无创及连续监测的优点，从而减少血气分析的次数。的次数。1.1.测量方法测量方法COCO2 2测量主要采用红外吸收法，即不同浓度的测量主要采用红外吸收法，即不同浓度的COCO2 2对特定红外光的吸收程度不同。因为对特定红外光的吸收程度不同。因为COCO2 2能能吸收波长为吸收波长为4.3m4.3m的红外线，用红外线透照测试的红外线，用红外线透照测试气样后，光电换能器元件能探测到红外衰减程度

28、，气样后，光电换能器元件能探测到红外衰减程度，所获取的信号与参比气信号比较，经电子系统放所获取的信号与参比气信号比较，经电子系统放大处理后就能用数字和图形显示大处理后就能用数字和图形显示COCO2 2浓度。浓度。COCO2 2监护有主流式和旁流式两种。主流式直接将气监护有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气体中的COCO2 2进行浓度转换然后将电信号送入监护进行浓度转换然后将电信号送入监护仪进行分析处理，得到仪进行分析处理，得到PetCOPetCO2 2参数。旁流式的光参数。旁流式的光学传感器置于监

29、护仪内，由气体采样管实时抽取病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，经氧水分离器，去除呼吸气体中人呼吸气体样品，经氧水分离器，去除呼吸气体中的水分，送入监护仪中进行的水分，送入监护仪中进行COCO2 2分析。分析。2.影响CO2测量呼吸气体测量精度的因素：病人呼吸的温度；病人呼吸过程中水蒸气的含量；测量点的大气压；其他气体，最显著的是空气中的N2O和O2。9心输出量心输出量是衡量心功能的重要指标，在某些病理条件下，心输出量是衡量心功能的重要指标，在某些病理条件下，心输出量降低，使机体营养供应不足。心输出量是心脏心输出量降低，使机体营养供应不足。心输出量是心脏每分钟射出的血

30、量，它的测定是通过某一方式将每分钟射出的血量，它的测定是通过某一方式将定量定量的指示剂注射到血液中，经过在血液中的扩散，测定指的指示剂注射到血液中，经过在血液中的扩散，测定指示剂的变化来计算心输出量。示剂的变化来计算心输出量。1.1.测量方法测量方法监护中常用热稀释法检测。这种方法采用生理盐监护中常用热稀释法检测。这种方法采用生理盐水作为指示剂，热敏电阻为温度传感器。将漂浮水作为指示剂，热敏电阻为温度传感器。将漂浮导管经由心房插入肺动脉，然后经该导管向右心导管经由心房插入肺动脉，然后经该导管向右心房注入冷生理盐水或葡萄糖液，温度传感器放置房注入冷生理盐水或葡萄糖液，温度传感器放置于该导管的前端

31、，当冷溶液与血液混合后就会发于该导管的前端，当冷溶液与血液混合后就会发生温度变化，因此，当混合的血流进入肺动脉时，生温度变化，因此，当混合的血流进入肺动脉时，将被温度传感器感知，根据注入的时刻和混合后将被温度传感器感知，根据注入的时刻和混合后温度的变化情况，利用心输出量换算方程，监护温度的变化情况，利用心输出量换算方程，监护仪就可分析心输出量：仪就可分析心输出量：式中：式中：1.081.08是与注入冷生理盐水和血液比热及密度是与注入冷生理盐水和血液比热及密度有关的常数；有关的常数；b b0是单位换算系数；是单位换算系数；C CT T是相关系数；是相关系数；V VI I和和T TI I是冷生理盐

32、水的注入量和温度；是冷生理盐水的注入量和温度；T Tb b和和T Tb b是血液是血液温度及其变化量。温度及其变化量。监护仪可重复测定不同时刻的心输出量，其测定间监护仪可重复测定不同时刻的心输出量，其测定间隙最短可达隙最短可达2min2min。2.影响心输出量准确测量的因素：生理条件，心率和心律的变化，心脏畸形以及病人的焦虑或移动都会造成测量的误差；导管条件，导管损坏或者位置不正确、过早地对气囊充气会导致测量的误差；注射因素，不准确的时间、体积、溶液温度以及不正确的导管端口的使用也会造成测量的误差。十、脉搏脉搏脉搏脉搏脉搏：是动脉血管随心脏舒缩而周期性搏动的现象。：是动脉血管随心脏舒缩而周期性

33、搏动的现象。脉搏包含血管内压、容积、位移和管壁张力等多种脉搏包含血管内压、容积、位移和管壁张力等多种物理量的变化。物理量的变化。脉搏测量有几种方法：一是从心电信号中提取；二脉搏测量有几种方法：一是从心电信号中提取；二是从测量血压时压力传感器测到的波动来计算脉率；是从测量血压时压力传感器测到的波动来计算脉率；三是光电容积法。下面重点介绍光电容积法测量脉三是光电容积法。下面重点介绍光电容积法测量脉搏。搏。光电容积式脉搏测量是监护测量中最普遍的，传感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，如图尖或

34、耳廓上，如图6-106-10所示。光源选择对动脉血中所示。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，其光谱在光二极管，其光谱在610610-7-7710710-7-7mm。这束光透。这束光透过人体外周血管，当动脉搏动充血容积变化时，改过人体外周血管，当动脉搏动充血容积变化时，改变了这束光的透光率，由光电变换器接收经组织透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，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。由此反映动脉血管的容积变化。脉搏是随心脏

35、的搏动而周期性变化的信号，动脉血管容积也周期性地变化，光电变换器的电信变化周期就是脉搏率。图6-10 光电容积法脉搏测量第三节 床边监护仪床边监护仪是设置在床边与病人相连的监护仪，床边监护仪是设置在床边与病人相连的监护仪，它可以监测心电、血压、呼吸、体温、心功能和它可以监测心电、血压、呼吸、体温、心功能和血气等各种生理参数，血气等各种生理参数，对心电的监测是它主要的对心电的监测是它主要的对心电的监测是它主要的对心电的监测是它主要的功能功能功能功能。本节主要介绍床边心电监护仪基本原理及本节主要介绍床边心电监护仪基本原理及一些常用电路。一些常用电路。1 1单参数床边监护仪单参数床边监护仪单参数床边

36、监护仪一般指心电监护仪。心电监护单参数床边监护仪一般指心电监护仪。心电监护仪能够实时、连续地监视心电波形，并予以显示。仪能够实时、连续地监视心电波形，并予以显示。在心电、心率出现异常时会自动发出警报，自动在心电、心率出现异常时会自动发出警报，自动记录出报警时的心电波形，这是记录出报警时的心电波形，这是心电监护仪的基心电监护仪的基心电监护仪的基心电监护仪的基本功能本功能本功能本功能。心电监护仪能就某些心电监护仪能就某些R R波是否提前，以及波是否提前，以及QRSQRS波群波群是否变宽做出判断并报警。无论是心率越限，还是是否变宽做出判断并报警。无论是心率越限，还是早搏、增宽，乃至其他某些种类的心律

37、失常报警，早搏、增宽，乃至其他某些种类的心律失常报警，在报警之后，都要能指示报警床位、报警项目，并在报警之后，都要能指示报警床位、报警项目，并且要自动记录报警前和报警后一段时间的心电波形。且要自动记录报警前和报警后一段时间的心电波形。图图6-116-11为单导心电监护仪的原理框图。这个心电监为单导心电监护仪的原理框图。这个心电监护仪除了有一个心电信号的主通道外，还有一个监护仪除了有一个心电信号的主通道外，还有一个监护心率的辅助通道。护心率的辅助通道。主要功能：主要功能：主要功能：主要功能：用长余辉矩形示波管显示心电波形；用长余辉矩形示波管显示心电波形；用指针式心率表显示瞬时心率；用指针式心率表

38、显示瞬时心率；每一个每一个QRSQRS波出现时都有声光同步显示；波出现时都有声光同步显示；当病人的心率超出任意设定的上、下限时能自动当病人的心率超出任意设定的上、下限时能自动报警，并且可以启动外接记录器记录异常心电图。报警，并且可以启动外接记录器记录异常心电图。组成：组成：组成：组成：该框图分为四大部分：心电放大电路、心率该框图分为四大部分：心电放大电路、心率监护电路、示波显示电路和稳压电源电路。监护电路、示波显示电路和稳压电源电路。图6-11 单通道心电监护仪框图直流稳压电源部分：直流稳压电源部分：有若干种不同的直流或交流输出，供整机使用。其中采用隔离变压器以提高设备的安全性。信号通道所用的

39、12V电源采用二次稳压方式，以提高通道的稳定性和抗干扰能力。心电放大器心电放大器：心电放大器部分的原理与心电图机相同。放大电路又分为放大电路又分为：前置放大器、后置放大器、滤波放大和供示波显示用的功率放大器。此处有五条导联线作为整机输入，这个主通道的总增益应在100dB左右。为了提高整机输人阻抗，前置放大器的第一级应采用场效应管，其栅极应该接有导联开关和过压保护电路。在前置放大器和后置放大器之间有隔直电容，以消除导联极化电压；同时还有除颤保护。滤波放大器主要是由有源双T滤波器组成50 Hz干扰信号抑制电路。最后一级实现信号的功率放大，为示波管Y偏转板提供足够的偏转电压。心心率率检检测测部部分分

40、图图6-12 图图6-126-12可知，经过滤波放大器后的心电信号传送到可知，经过滤波放大器后的心电信号传送到QRSQRS波检出电路并整形成脉冲波，使每一次心跳对波检出电路并整形成脉冲波，使每一次心跳对应一个脉冲，同时带动二极管亮应一个脉冲，同时带动二极管亮0.3s0.3s；最后由计数；最后由计数电路和磁电式电压表构成平均值显示电路，以指针电路和磁电式电压表构成平均值显示电路，以指针形式显示瞬时心率。形式显示瞬时心率。心率表上带有两个光电耦合器以控制心率上、下限心率表上带有两个光电耦合器以控制心率上、下限报警。当指针指在上限或下限时，都可以恰好使一报警。当指针指在上限或下限时，都可以恰好使一个

41、光电耦合器不受光，使光电耦合器中的光电三极个光电耦合器不受光，使光电耦合器中的光电三极管工作状态翻转，启动声光报警。由于两套光电耦管工作状态翻转，启动声光报警。由于两套光电耦合器的工作位置可以人工调整，故心率上、下限是合器的工作位置可以人工调整，故心率上、下限是可以预先设置的。可以预先设置的。它由七个运算放大器组成。这个电路分两大部分：它由七个运算放大器组成。这个电路分两大部分：运算放大器运算放大器A1A1A5A5组成组成QRSQRS波检出电路，输出为波检出电路，输出为心率脉冲；心率脉冲；A6A6和和A7A7组成的心率计数电路，是将心组成的心率计数电路，是将心率脉冲变成一个与心率值成正比例的直

42、流电压，最率脉冲变成一个与心率值成正比例的直流电压，最后用心率表指示心率值。后用心率表指示心率值。1.除颤抑制电路除颤抑制电路除颤抑制电路除颤抑制电路运放运放A1A1和二极管和二极管D1D1D4D4及及R2R2、R3R3、C2C2、+E+E、-E-E组成除颤抑制电路，用以消除由除颤器发出组成除颤抑制电路，用以消除由除颤器发出的除颤脉冲形成的强大干扰。的除颤脉冲形成的强大干扰。桥路输出的正常心电信号：桥路输出的正常心电信号：100mV100mV。此时：。此时：忽略二极管压降：忽略二极管压降：实际上对除颤信号的抑制作用主要是电容实际上对除颤信号的抑制作用主要是电容C C2 2的滤的滤波作用。因为电

43、阻波作用。因为电阻R R2 2的数值很大，所以的数值很大，所以C C2 2滤波时滤波时间常数近似为间常数近似为 2 2=C=C2 2（R R4 4+R+R5 5）。人体的心电波）。人体的心电波形在本级的最大上升速率不超过形在本级的最大上升速率不超过 dV/dtdV/dt=1V/s=1V/s，只，只要设计好要设计好C C2 2，使电容两端电压的变化率大于此值，使电容两端电压的变化率大于此值的的1010倍就可以使心电信号不失真地输出。设倍就可以使心电信号不失真地输出。设C C2 2上上的电压变化率的电压变化率 dV/dtdV/dt=10V/s=10V/s，则有：，则有：总之，这个除颤信号抑制电路是

44、一个具有限幅总之，这个除颤信号抑制电路是一个具有限幅特性的跟随器，它用特性的跟随器，它用C2C2把幅度很大的除颤尖脉冲信把幅度很大的除颤尖脉冲信号滤除。号滤除。C1C1的作用是将心电信号中的直流成分隔去。的作用是将心电信号中的直流成分隔去。2.2.运放运放A2A2构成有源二阶带通滤波器，利用构成有源二阶带通滤波器，利用QRSQRS波的波的中心频率在中心频率在17Hz17Hz附近的特点从心电信号中选出附近的特点从心电信号中选出QRSQRS波，所以波，所以A2A2输出的是对应于心跳的脉冲信号。输出的是对应于心跳的脉冲信号。此滤波器的此滤波器的中心频率为：中心频率为：中心频率为：中心频率为：这个电路

45、在这个电路在f0f0时增益为时增益为-l-l。由于。由于A2A2的反相作用，的反相作用，输出电压是反相的输出电压是反相的QRSQRS波脉冲。波脉冲。3.3.半波整流电路半波整流电路半波整流电路半波整流电路运放运放A3A3组成的半波整流电路取出组成的半波整流电路取出QRSQRS波的半周，波的半周，起到了整形作用。它的工作原理是：当起到了整形作用。它的工作原理是：当A3A3输出输出端的电压为正半周时，端的电压为正半周时，D6D6导通，导通，D6D6输出半周信输出半周信号；当号；当A3A3输出端的电压为负半周时，输出端的电压为负半周时，D6D6截止，截止，没有信号通过。因为没有信号通过。因为QRSQ

46、RS脉冲是从脉冲是从A3A3的反相端的反相端输入的，因此这个整流电路输出电压是正向脉输入的，因此这个整流电路输出电压是正向脉冲，如图冲，如图6-146-14中中u uo3o3的波形图所示。该图中二极的波形图所示。该图中二极管管D5D5的作用是避免的作用是避免D6D6截止时产生截止时产生A3A3开环使用的开环使用的现象，对现象，对A3A3进行保护。这一级可以利用进行保护。这一级可以利用R10R10和和R8R8提供一定的增益。提供一定的增益。4.阈值电路阈值电路运放运放A4A4组成的阈值电路实际上是一个峰值检出组成的阈值电路实际上是一个峰值检出电路。它的作用是取出电路。它的作用是取出QRSQRS波

47、的峰值，并通过波的峰值，并通过电位器分压取出一部分作为下一级比较器的基电位器分压取出一部分作为下一级比较器的基准阈值电压。阈值电路的工作原理是：当运放准阈值电压。阈值电路的工作原理是：当运放A4A4输出端的电压上升时，输出端的电压上升时，VD8VD8可能导通而对可能导通而对C5C5充电；当充电；当A4A4的输出端电压下降时，的输出端电压下降时，VD8VD8被被C5C5反反偏而截止，此时偏而截止，此时C5C5的三条放电支路阻抗都很高，的三条放电支路阻抗都很高，所以所以C5C5能够保持各能够保持各QRSQRS波的峰值。波的峰值。C5C5的放电时的放电时间常数设计为间常数设计为10s10s，它充电很

48、快、放电很慢，组，它充电很快、放电很慢，组成一个峰值保持电路。此正的峰值电压由成一个峰值保持电路。此正的峰值电压由Rw1Rw1分压后输出。分压后输出。5.比较电路比较电路运放运放A5A5接成开环工作方式，对它的两个输入端信接成开环工作方式，对它的两个输入端信号进行比较。它的输出电压只有正向饱和和负向饱号进行比较。它的输出电压只有正向饱和和负向饱和两种工作状态。和两种工作状态。A5A5的同相输入端接有前级输出的同相输入端接有前级输出的直流阈值电压。当反相端出现的正向的直流阈值电压。当反相端出现的正向QRSQRS脉冲脉冲大于阈值电压时，大于阈值电压时，A5A5输出低电平，反之输出高电输出低电平，反

49、之输出高电平。可见平。可见A5A5构成的比较器的作用是对构成的比较器的作用是对QRSQRS波整形，波整形，它的输出是对应于它的输出是对应于QRSQRS波的负矩形脉冲。输出电波的负矩形脉冲。输出电压以压以uo5uo5的波形如图的波形如图6-146-14所示所示。前级取心电信号幅值会产生阈值电压的原因是：心前级取心电信号幅值会产生阈值电压的原因是：心电信号的输入幅度发生变化时，阈值电压也会发生电信号的输入幅度发生变化时，阈值电压也会发生相应变化，二者总能在相应变化，二者总能在A5A5的两个输入端进行有效的两个输入端进行有效比较，保证比较，保证A5A5可靠地触发。电位器可靠地触发。电位器Rw1Rw1

50、的作用是的作用是调阈值电压值。调阈值电压值。图图6-14 6-14 心率监测电路各点波形图心率监测电路各点波形图6.单稳电路单稳电路 运放运放A6A6接成单稳电路，目的是将前一级输出的负接成单稳电路，目的是将前一级输出的负脉冲整形成一个持续时间为脉冲整形成一个持续时间为0.3s0.3s的定宽负脉冲，其的定宽负脉冲，其周期仍与心电波形相对应。输出电压周期仍与心电波形相对应。输出电压uo6uo6的波形如的波形如图图6-146-14所示。所示。运放运放A6A6接有正反馈电路，输出端只有正向饱和、接有正反馈电路，输出端只有正向饱和、负向饱和两种状态，而负向饱和两种状态，而R19R19和和R18R18对