病房监护系统2

概述心电床边监护仪多生理参数监护仪中央集中监护仪常用病人监护系统三、多生理参数床边监护仪

多生理参数床边监护仪是一种用来对危重病人的众多生理（或生化）进行连续、长时间、自动、实时监测，并经分析处理后实现多类别的自动报警、自动记录的监护装置。便携式多参数监护仪多生理参数监护仪的CRT显示界面多生理参数监护仪中各类生理参数的检测多生理参数监护仪往往需监护两类以上的生理和生化参数，常被监测的生理参数有：（1）ECG

心电图（ECG）是多参数监护仪最基本的监护内容，心电监护往往采用Ⅱ导联，亦有采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ标准导联或全12导联监护，视需要而定。在CRT屏幕上除给出心电波形外，应同时给出心率HR，并具有心律失常自动分析的功能。胸导联比较适用于监护R、L为探测电极，RF为参考电极（2）有创血压BP

利用心导管插入术和采用血压传感器，可直接高精度测量与监护动脉血压（AP）、中心静脉压（CVP）、右心房压（RA）、右心室压（RV）、肺动脉压（PA）和肺动脉楔压（PAWP）等血压值。（3）无创血压有多种方法可实现血压的无创测量，在多生理参数监护仪中通常采用柯氏音法和测振法两类。柯氏音法是检测袖带下的柯氏音（脉搏声）来测定血压的，（4）血氧饱和度血氧饱和度是衡量人体血液携带氧的能力的重要参数。血氧饱和度的测量目前广泛应用透射法（或反射法）双波长（红光R：660nm和红外光IR：920nm）光电检测技术，检测红光和红外光通过动脉血的光（5）呼吸波与呼吸率呼吸测量是肺动能检查的重要部分。在监护仪中，通常测量呼吸波并测定呼吸（频）率（次/分钟）。利用心电监护中的L和RF两个电极。热敏电阻（传感器）直接测量呼吸气流的温度变化;阻抗法来测量呼吸频率和深度，分析潮气量;（6）体温采用负温度系数的热敏电阻作为温度传感器，采用电桥作为检测电路;

在一些特殊场合，为了避免交叉传染，亦可以采用红外非接触测温技术;

监护仪中，测温精度应在0.1℃，应有较快的测温响应。（7）心输出量心输出量是指心脏在单位时间内输出的血量（L/min）。它是衡量心功能的重要指标。在监护仪中，心输出量的测量常采用漂浮导管和热稀释法。

将冷液（生理盐水或葡萄糖液）注入漂浮导管中，当冷液与血流混合后将会发生温度变化，温度变化由导管前端的热敏电阻检出，并通过计算获得心输出量，这种方法可高精度反复测量不同时间的心输出量，其测量间隙最短可达2分钟。临床应用除测量和监视病人的生理和生化参数及其变化外，还包括监视和处理用药和手术前后的状态。监护的对象包括呼吸机能不全或衰退。常用在手术中和手术后的监护病房（SICU）；冠心病监护病房（CCU）；危重病人监护病房；儿科和新生儿监护病房；肾透析病房；高压氧舱监护病房；放射治疗机的病人监护室；外伤护理病房和精神病学病房等，在不同科室有时也配有各种专用监护装置。太空实验室监护仪屏幕按钮原理面板弯曲造成自检无法通过有气泡的有机面板主线路板主板CPU主板元件面接血压模块数据线锂电池接通讯板主控制芯片通信接口心电模块和血压模块接血压模块心电模块HP监护仪外形心电输入氧饱和度输入血压气泵的输出顶视结构SDN板计算机处理板血压模块气泵电磁阀血氧饱和度的无创检测

——理论分析法建模

定律：Beer-lambert定律

背景介绍：

发展简史应用现状预备概念：血氧饱和度——用以表示血液中氧气的浓度，是被氧结合的氧合血红蛋白（oxygenatedhemoglobin,HbO2）的容量占全部血红蛋白（hemoglobi,Hb）的容量的百分比HbR——reducedordeoxygenatedhemoglobinBeer-lambert定律吸光度与溶液的浓度和液层的厚度的乘积成正比I0——入射光强I——透射光强C——吸光物质的浓度E——吸光系数b——液体厚度A——吸光度I＝I0e-ECbA=ln(I0/I)＝ECb光电接收恒流源实验观察

实验手段：用单色光垂直照射透过人体手指末端时，在另一端用光电管接收（光电管输出的电流与光强成正比）。观察结果：透射后的光强明显减弱；用滤波器滤波后的电流可分为两部分：DC+AC；交流成分的波峰与波谷对应心血管系统的收缩与舒张；透射光强度透射光IMAX直流分量交流分量无脉搏时脉搏搏动时脉搏跳动使动脉血流增加时引起的光吸收变化实验观察

结果分析：因此它对应的是动脉血液中动脉的部分。我们所要分析的血氧饱和度正是动脉血管血液中的，这是一个与时间相关的量，而其余部分与时间无关。进一步的实验可观察发现氧合血红蛋白与还源血红蛋白对红光与红外光的吸收不一样。这些说明用光学的方法可能实现对血氧饱和度的无创检测。理论分析根据Beer-lambert定律，我们知道I0——入射光强I——透射光强C——吸光物质的浓度E——吸光系数L——液体厚度设波长为λ光强为I0的单色光垂直照射透过人体手指末端组织，按照Beer-Lambert定律，通过组织透射光的强度为：E1，C1分别是动脉血液中HbO2的吸光系数和浓度;E2，C2分别是HbR的吸光系数和浓度;L是动脉血液的光路长度;F是皮肤、肌肉、指甲和静脉血液等其它组织的吸光率;

(1)由(1)式得动脉血液的吸光度为：当手指动脉搏动时，动脉血液光路长度发生变化，而其它组织的吸光率F不变，即I′0=FI0不变，由此引起动脉血液吸光度变化为:(2)(3)由(3)式可求动脉血液中的血氧饱和度：(4)式中的SO2与(C1+C2)和ΔL有关，为了消除这两个参数，采用另一路波长为λ′的单色光对手指组织同时进行透射和测量，可得类似的(5)式：(5)(4)其中E′1，E′2分别是动脉血液中HbO2和HbR对λ′的吸光系数。联立(4)，(5)式，得：当波长λ=805nm时，E2=E1=E，(6)式简化为：(6)(7)当动脉血管拨动时，透射光强由最大值Imax减少到Imax-ΔImax，由此而引起动脉血对λ和λ′两束光吸光度的变化量分别为：(8)(9)将上两式代入(7)式，并考虑ΔImax／Imax和ΔI′max／I′max远小于1，得：(10)只要测定两路透射光最大光强Imax和I′max以及由于脉搏搏动而引起透射光强最大变化量ΔImax和ΔI′max，代入上式就可计算出动脉血液的血氧饱和度。为了增大检测灵敏度，要求B尽可能小，可选λ′=650nm，此时E′1，E′2的差值最大。

仪器设计

根据上述所得到数学模型，可知仪器设计只要能测定近红外光和红光两路透射光的最大强度Imax和I′max及由脉搏搏动而引起透射光强最大变化量ΔImax和ΔI′max，运用最后一个等式就可以计算出动脉血液中的血氧浓度。

选用近红外线波长等于805nm（或略大于），红光波长为650nm的发光二级管，配以对应的能包含这两种波长的光敏二极管，制成指套式传感器。SPO2探头氧饱和度传感器光电接收恒流源整机由单片机、光源驱动电路、光电传感器、差动放大器、A／D转换和显示器组成。仪器设计(cont.)①周期性地输出两路脉冲，作为红光和红外的测量信号源。②通过串行D／A（或PWM）控制基线自动调整电路，使其输出的红光和红外脉冲的基线电平恒定③通过滤波将交直流信号分离。④通过增益调节，使红光、红外光放大幅度得以协调，以便都能处于ADC得有效范围。⑤对采集的数据进行处理，计算血氧值并送显示器显示测量结果。采用单片机作为控制和数据处理中心。其功能为:脉搏血氧计系统框图频率发生器同步时序控制电路同步时序控制电路时序信号图发光二极管恒流驱动电路±放大器模拟多路开关4053真值表和内部结构同步解调时序图仪器设计(cont.)式中系数A和B理论上可通过动脉血中的HbO2和HbR对红外和红光的吸光系数来计算，但考虑到光电传感器特性的离散性，一般要通过实验定标来确定;仪器可采用SPO2定标仪进行定标。标准血氧信号从指套式传感器输入，通过单片机测得比值ΔImax／Imax和ΔI′max／I′max，代入(10)式得A、B的一次方程再求解，定标范围可以在血氧饱和度35-100％。概述心电床边监护仪多生理参数监护仪中央集中监护仪常用病人监护系统四、中央集中监护仪多参数集中监护系统是用来同时监护多床位患者的多个生理（生化）参数的系统一个中央集中监护仪通常可管理4~16个床边台，床边监护仪和中央集中监护仪间由接口电路和数据通信线路连接中央集中监护仪可发送控制指令至床边监护仪，直接控制其工作中央监护系统组成原理多参数中央集中监护系统由多参数监护中央台、八个床边监护仪或遥测系统组成。中央台采用高性能计算机，具有专用的中心监护系统软件；能根据需要显示八床位ECG或显示各床位五种生理参数波形，并在波形附近显示相应的生理参数值；能采用字符显示软件菜单、操作说明，报警显示等；能实现显示八床位、十四种趋势曲线；中央台还能实现报警回顾及报警参数显示，以及显示年、月、日、分等。中央台应有专用的心率失常分析软件，能根据需要对某床位进行跟踪分析，或根据报警要求自动转入更为迫切的危重病人的生理参数分析，并将分析结果送往屏幕显示。中央台的功能调度皆由硬件及各种软件菜单来实现。床边台和中央台之间采用RS-485总线通信方式实现网络互连。中央台和床边台的最大通信距离可达1200m。有些多参数集中监护系统的中央台和床边台之间采用了局域网的方式相连，通过网络设备可方便地扩充床边台的数量。五、其它常用的病人监护系统1手术中和手术后护理病房为取保手术安全进行，一般5分钟测一次血压、心率、呼吸数；对于大手术，还要有EEG监护了解麻醉深度，人工心肺机，低血压时对心音、循环血容量的监护，PH值、PO2、PCO2的监护，对环境监护（温度，湿度，氧浓度）及仪器工作情况的监护。手术监护系统的组成因手术种类不同，一般包括麻醉机、通气机、多生理参数监护仪、血气分析仪及输液装置等仪器。对手术监护系统的要求是：①操作简单，伪差小，干扰小。例如在手术监护中，尤其需要考虑通过对电刀的抗干扰技术的运用，图中给出了一个采用自适应处理的抗高频电刀的方案，图（a）是处理前的受电刀干扰的情况，经自适应处理后，电刀干扰消失，如图（b）；②有报警及信号。例如血压与心率监测应能定报警的上下限。要求对应心电图的每个R波都能发出一声“嘟”的信号，使麻醉医生可由声音信号发现心率失常，而无需直接注视仪器；③无创伤。例如用间接法测量血压、血氧饱和度和无创监测血液中氧和二氧化碳分压；④连续性；⑤耐用，精确。2高压氧舱监护病房高压氧治疗简单说是指在高压环境中（氧舱内）吸入纯氧达到治疗疾病的一种方法，因此可用于改善一氧化碳中毒或各种有害气体中毒、急性减压病(潜水病)、急性气体栓塞等病症。改善低氧症，治疗可逆性的过氧、缺氧空气中氧约占21％，在37℃、一个大气压时，空气氧分压为150mmHg，肺内氧分压100mmHg。动脉氧分压95mmHg，溶解氧占0.3％；在压力为3个大气压的高压舱内，吸入氧分压在37℃为2233mmHg，此时血红蛋白已经饱和，血液中溶解氧量为6ml/min·L，占体积的6％。医用高压氧舱的分类可按医用高压氧舱规格、治疗人数和加压介质划分。（1）按医用高压氧舱规格分大型舱：舱体内径≥3300mm；中型舱：2000mm＜舱体内径≤3000mm（含非标）；小型舱：舱体内径≤2000mm；（2）按治疗人数分多人舱：6人以上。主要指上述大、中、小型舱；大型舱治疗人数14人以上；中型舱治疗人数7－14人；小型舱治疗人数6人以下；（3）按加压介质分空气加压舱：一般多人舱均采用空气加压。氧气加压舱：单、双人般多采用氧气加压，加压前一般要用氧气进行“洗舱”。高压氧舱监护目的分为两类。一类是生理参数监护，一类是高气压环境监护。生理监护内容，除和危重及手术中病人进行同样的循环及呼吸功能监护外，同时进行特殊的氧中毒及高压障碍的监护。高压障碍的监护有精神和身体表面障碍两个方面精神方面的监护：身体表面障碍的监护：3新生儿监护早产儿及新生儿易感染，易受环境影响，应对各种障碍及早发现，进行及时适当的处理。新生儿监护的内容：心率、血压、呼吸数、体温等控制病人周围的环境血液中的物理化学变化a.心血管功能监护分为心电监护和血压监护两个方面。（1）心电监护：方法基本与成人相同，特点是：①新生儿的心率正常值比成人高；②新生儿皮肤娇嫩，最好24小时移动一次电极位置，以防引起皮肤溃疡；③监护仪应具有电极脱落报警装置。（2）血压监护：有直接法和间接法两种，以间接法最为常用。直接法是一种有创测量方法，主要用于监测心腔内动脉压、中心静脉压和肺动脉压，适用于复杂心