医用电子仪器分析与维护医用监护仪

医用电子仪器分析与维护医用监护仪第1页/共142页2第一节医用监护仪器概述1、什么是监护仪？能够对人体的生理参数进行长时间连续监测，并且能够对检测结果进行存储、显示、分析和控制，出现异常情况时能够发出警报提醒医护人员及时进行处理。第六章医用监护仪第2页/共142页32、监护仪的意义和作用24小时连续测量和监护病人的生理参数；指标超标报警；提供治疗依据。第一节医用监护仪概述第3页/共142页43、监护仪测量参数心电、呼吸(呼吸率)、血压（有无创和有创两种）、血氧饱和度、脉率、体温、呼吸末二氧化碳、呼吸力学、麻醉气体、心输出量、脑电双频指数等（频率和功率，测定脑电镇静情况）

第一节医用监护仪概述第4页/共142页54、监护仪临床应用范围

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；为确诊所进行的长期监护。

第一节医用监护仪概述第5页/共142页6第一节医用监护仪概述5、医用监护仪分类按检测参数分类：⑴单参数监护仪；⑵多参数监护仪。按使用范围分类：⑴床边监护仪；⑵中央监护仪；⑶离院监护仪。（遥测监护仪）第6页/共142页7第一节医用监护仪概述5、医用监护仪分类按功能分类：⑴通用监护仪；（床边监护仪）⑵专用监护仪。如麻醉监护按仪器接收方式分类：⑴有线监护仪；⑵无线遥测监护仪。第7页/共142页8第一节医用监护仪概述5、医用监护仪分类按监护仪作用分类：监护用普通监护仪抢救、治疗用监护仪。按仪器构造功能分类：一体式监护仪；插件式监护仪。

第8页/共142页9第一节医用监护仪概述第9页/共142页10监护仪的结构（正面）信息区波形区电源开关POWER充电灯CHARGE操作菜单栏参数区第10页/共142页11监护仪的结构(背面)

排风口网络接口等电位接口模拟输出接口电源接口保险丝扬声器第11页/共142页12第一节医用监护仪概述6、自动监护系统原理框图通讯接口工业电视摄像与放像执行机构智能监护仪第12页/共142页13第一节医用监护仪概述6、医用监护系统组成（5部分）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、显示以及治疗部分（有的带遥测部分及摄像机）第13页/共142页14第一节医用监护仪概述6、医用监护系统组成（5部分）A）传感器与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地检出被测参数，不能给病人带来痛苦和不适等。第14页/共142页15第一节医用监护仪概述6、医用监护系统组成（5部分）B）多路模拟处理系统放大信号；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。第15页/共142页16第一节医用监护仪概述6、医用监护系统组成（5部分）C）计算机系统医用监护仪器的控制核心，信号的存储、运算、分析及诊断。⑴阈值比较；⑵计算；⑶分析；⑷建模第16页/共142页17第一节医用监护仪概述6、医用监护系统组成（5部分）D）信号的显示、记录和报警指针式指示器、数字显示器、示波器等显示方式；报警装置主要分音响和视觉两类报警器。永久记录的各种记录复制装置。E）治疗部分有待完善第17页/共142页18第二节常用生理参数测量原理1、心电

-----心电监护是监护仪最基本的监护参数。A)测量原理心电监护原理与常规心电图机的检测原理基本相同。监护仪一般能监护3～6个导联，标准Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联及加压导联aVR、aVL、aVF，能同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12个心电导联。最简单的监护仪一般有3个监护电极。第18页/共142页19

监护导联标准

三导与五导心电三导心电电缆采用三根导联线，分别粘贴在左上肢、右上肢、左下肢，只能监测出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导心电。五导心电电缆采用五根导联线，分别粘贴在左上肢、右上肢、左下肢、右下肢（参考电极）、胸部，可以监测Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF及胸导。1、心电第19页/共142页20标准电极右臂R、右上胸部左臂L、左上胸部左腿F、左下胸部右腿N、右下胸部胸部或V1～V6AHA白色黑色红色绿色棕色IEC红色黄色绿色黑色白色1、心电监护导联标准AHA(美国心脏协会)IEC(国际电工委员会)第20页/共142页21三电极和五电极美标接法欧标接法第21页/共142页221、心电B)影响ECG精确测量的因素⑴电极放置正确；⑵电极与皮肤接触良好；⑶导联选择正确；⑷排除外部干扰。第二节常用生理参数测量原理第22页/共142页231、心电心电监护与心电图机检测区别检测原理基本相同，监护仪的心电波形一般不能提供更细微的结构，监护仪监护目的是长时间、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。监护仪通频带：1－25Hz时间常数：>=0.3s第二节常用生理参数测量原理第23页/共142页242、心率什么是心率？指心脏每分钟搏动的次数。健康的成年人在安静状态下正常范围为60～100次／min。在不同生理条件下，心率最低可到40～50次／min，最高可到200次／min。监护仪心率报警范围：低限20～100次／min，高限为80～240次／min。第二节常用生理参数测量原理第24页/共142页252、心率心率测量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：

第二节常用生理参数测量原理第25页/共142页262、心率心率测量平均心率是在已知时间内计算脉搏数，即用R波个数来决定。即：第二节常用生理参数测量原理第26页/共142页272、心率心率测量关键识别QRS波。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。第二节常用生理参数测量原理第27页/共142页283、有创血压

------危重病人血液动力学监测的主要手段传感器直接与血液连接，最准确测量血压；测量体内部位：肺静脉、毛细血管。有创血压测量临床意义重症病人及功能障碍病人（无法采用无创法测量）经常需要抽取血液样品的病人第二节常用生理参数测量原理第28页/共142页29

有创血压测量示意图测量原理及方法：采用液体传导压力的方法。在回路一端使用传感器传导使用穿刺针穿刺，将导管放置于血管内导管内充满液体，一端与血液相连，一端与传感器相连传感器将压力势能转化为电能第29页/共142页304、无创血压

------估计心血管功能的最常用办法人工监测：听诊法、触诊法电子方法：指容积脉搏波法动脉张力测量法振动测量法第二节常用生理参数测量原理第30页/共142页31振动测量法的原理前提是有规则的动脉压力脉动袖带充气到一定压力阻断动脉血流随着袖带内压力的减少血管:完全阻断----逐渐开放----完全开放动脉血管壁的搏动使袖带内气体产生振荡振幅最强-----平均动脉压第31页/共142页32振动测压原理示意图第32页/共142页33测量注意事项袖带尺寸、位置、松紧程度放气速度听诊间隙的影响肥胖病人将偏高肌肉颤动及手臂有动作将影响测量第33页/共142页34不适于进行测量的病人严重低血压病人血压不稳定的病人休克病人镰状细胞疾病或任何皮肤伤害或预期会发生伤害的病人第34页/共142页355、呼吸

------辅助监测病人的通气情况

临床意义测量呼吸频率及呼吸波形了解病人的通气情况监测窒息第二节常用生理参数测量原理第35页/共142页36第二节常用生理参数测量原理5、呼吸

------辅助监测病人的通气情况测量原理呼吸过程中胸廓发生容积变化，同时胸廓阻抗发生变化使用心电电极提取胸廓阻抗第36页/共142页37第二节常用生理参数测量原理测量方法阻抗法直接测量呼吸气流法（热敏式呼吸测量）气道压力法第37页/共142页38A）阻抗式呼吸测量

阻抗式呼吸测量就是根据肺阻抗的变化而设计的。电桥法调制法恒压源法恒流源法第38页/共142页39B）热敏式呼吸测量热敏电阻置于鼻腔内，呼吸气流通过热敏电阻使阻值发生周期性的变化。调零电阻第39页/共142页40C）气道压力法将压力传感器置于或连通气道。传感器气道压电信号第40页/共142页41影响呼吸测量的因素

放置电极不当皮肤接触不良导致信号不良外部干扰。如：病人的移动、骨骼、器官、起搏器的活动、电外科手术器械的干扰。第41页/共142页426、血氧饱和度

------评估动脉氧合功能,是麻醉病人监测的内容

血氧饱和度血液中氧合血红蛋白容量占全部血红蛋白容量的百分比。第二节常用生理参数测量原理第42页/共142页436、血氧饱和度

------评估动脉氧合功能,是麻醉病人监测的内容

血氧的测量原理氧合血红蛋白及血红蛋白对红光和红外光吸收率差别很大红光：660nm红外光：940nm第二节常用生理参数测量原理第43页/共142页44血红蛋白对光的吸收曲线第44页/共142页456、血氧饱和度

------评估动脉氧合功能,是麻醉病人监测的重要内容。血氧测量的方法反射法透射法血气分析法第二节常用生理参数测量原理光学法电化学法第45页/共142页46光学法反射法:全身各处肌肉组织氧含量的测量透射法:局限于在指尖和耳垂部位透射深度有限的第46页/共142页47影响血氧饱和度精确测量的因素不正确的位置；脉动太低；如休克病人…光线干扰人为的移动与脉动具有相同的频率第47页/共142页487、体温监护测量方法采用负温度系数的热敏电阻作为温度传感器。测量线路是惠斯通电桥；温度探头体表：腋下体腔：直肠或口腔第二节常用生理参数测量原理第48页/共142页497、体温监护影响体温测量的因素⑴刻度准确性；⑵没有适当的参考标准来对体温计进行校准；⑶测量的解剖部位的选择；⑷环境因素；⑸病人的活动和移动。第二节常用生理参数测量原理第49页/共142页508、呼吸末二氧化碳监护

------麻醉患者和呼吸代谢系统疾病患者的重要检测指标测量方法红外线测量法质谱法散射分析法声光分光法化学指示剂法第二节常用生理参数测量原理第50页/共142页51测量原理红外吸收法不同浓度的CO2对特定红外光吸收程度不同采用4.3nm的红外光第51页/共142页52CO2的测量示意图第52页/共142页53临床意义呼气末CO2的改变反映了机体代谢、循环、呼吸、气道和通气系统功能的变化全麻期间或使用呼吸机时，可根据呼气末CO2来调节通气量，避免发生通气不足或过度使用呼吸机时，通过呼气末CO2的监测可以及时发现呼吸机的一些机械故障对调节呼吸机的参数和指导呼吸机的撤离起意义通过监测判断胸外心脏按压是否有效第53页/共142页54主流式气体传感器直接放置在呼吸回路导管内。优点：反应速度快且准确度高，波形失真少缺点：有一定重量、容易损坏；不能用于自主呼吸病人；需要加热到40度，防止水汽沉积。呼吸末CO2监护方式：主流式和旁流式第54页/共142页55主流式测量回路示意图第55页/共142页56旁流式气体传感器在监护仪内采用具有流量调节的泵将样品送至测量腔优点：外部接口少，体积小缺点：灵敏度低不能测量通气少的病人，如新生儿呼吸末CO2监护方式：主流式和旁流式第56页/共142页57旁流式测量回路示意图第57页/共142页58影响CO2测量精度因素

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；其他气体如空气中的N2O和O2。呼吸末二氧化碳的正常值为35～45㎜Hg第58页/共142页599、心输出量：

心脏每分钟射出的血量。

------反映病人心功能的一个重要参数指标

第二节常用生理参数测量原理第59页/共142页60心输出量测量方法通过某种方式将一定量的指示剂注入到血液中，经过血液扩散，测定指示剂变化，计算心输出量。测量方法Fick法指示剂为氧，测量肺动脉和肺静脉氧浓度。热稀释法第60页/共142页61心输出量测量方法热稀释法。导管经右心房插入到肺动脉，导管的前端有温度传感器;指示剂为生理盐水或葡萄糖液;该冷溶液与血液混合后就会发生温度变化，被导管前端的温度传感器所感知;根据注入的时刻和液体混合后温度的变化情况，监护仪就可以计算出心输出量和其他血液动力学指标。第61页/共142页62

右心房肺动脉末端插入气囊漂浮导管示意图

第62页/共142页63⑴生理条件，⑵导管条件，⑶注射因素。一般要连续做3次，取其平均值。影响心输出量测量的因素第63页/共142页6410、脉搏脉搏：是动脉血管随心脏舒缩而周期性搏动的现象。脉搏包含血管内压、容积、位移和管壁张力等多种物理量的变化。脉搏测量有几种方法：A)从心电信号中提取；B)从测量血压时压力传感器测到的波动来计算脉率；C)光电容积法。第二节常用生理参数测量原理第64页/共142页6510、脉搏光电容积法测量脉搏传感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;光源用发光二极管，其光谱在6×10-7～7×10-7m;动脉搏动充血容积变化时，改变了这束光的透光率;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;光电变换器的电信号变化周期就是脉搏率。第二节常用生理参数测量原理第65页/共142页66图6-10光电容积法脉搏测量第66页/共142页67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，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，对心电的监测是它主要的功能。床边监护仪分类单参数床边监护仪（心电监护仪）多参数床边监护仪第三节多参数床边监护仪第67页/共142页68一、多参数床边监护仪特点采用插件式结构，配置灵活，相对独立；通过改变设置，可以作为床边监护仪，也可以作为中心监护仪。

第68页/共142页69迈瑞PM9000监护仪外观

1、便携式多参数监护PM-9000

特点：12.1”彩色高清晰TFT显示8通道声光报警标配：ECG、血氧饱和度(SPO2)无创血压(NIBP)第69页/共142页70

1、便携式多参数监护PM-9000

功能键FREEZE冻结键SILENCE消音键REC记录/停止键START(测血压开始键)MENU第70页/共142页71PM-9000监护仪界面演示第71页/共142页72PM9000彩色多参数监护仪监护项目心电ECG：心率HR，二道心电波，呼吸Resp：呼吸率RR，呼吸波形血氧SPO2：血氧SPO2，脉率PR血压NIBP：收缩压NS，舒张压ND，平均压NM体温Temp:第一通道T1,第二通道T2，两通道体温差有创血压IBP：两道；收缩压SYS，舒张压DIA，平均压MAP心输出量CO二氧化碳CO2第72页/共142页73PM9000连接框图第73页/共142页74PM-9000硬件的结构和工作原理1、电源板：隔离型反激式多路输出功能：充电电压及电池检测多组电压输出17.6V5V7.3V12V第74页/共142页75PM-9000硬件的结构和工作原理2、主控板主控板CPU/存储器：XCF5206(嵌入式控制器)显示控制电路：液晶显示屏和外接显示VGA网络控制电路：AMD专用芯片AM79C961I/O接口电路：5个异步串口，连接各测量模块第75页/共142页76PM-9000硬件的结构和工作原理3、心电/呼吸/体温板胸阻抗变化前置调制、载波、后级放大解调、滤波体温探头、采样切换、放大滤波单片机89C52A/D转换电气隔离信号隔离缓冲放大导联脱落起搏脉冲检测第76页/共142页773、心电/呼吸/体温板接口P1，心电传感器P3，体温探头接口P01，主控板接口第77页/共142页784、血氧板透射光接受隔离串口通讯及电源程控增益差分放大偏置电路A/D采样光驱动电路CPU及外周电路受测部位第78页/共142页794、血氧板接口：P1，血氧传感器接口P2，电源和通讯接口测试点T1：控制模拟开关检测点T2：采样信号T3：电源地第79页/共142页805、无创血压模块组成电路板充气马达气泵两个气阀模拟电路Z80180第80页/共142页815、无创血压模块接口：六芯线信号地（2芯）串口通讯线（TX和RX）（2芯）＋12V电源线（2芯）＋12V供马达工作＋12V通过稳压器产生＋5V电源，系统工作电源第81页/共142页826、心输出量CO/有创血压IBP单片机12A/D＋5V电源测试点：ADuC812的1-4脚信号：T1、TB、IBP1、IBP2第82页/共142页837、按键板主要功能：按键输入声音输出报警输出电源指示第83页/共142页84按键板测试点六芯线与主控板连接第84页/共142页858、记录模块通过5芯线接转接板，独立电源。单片机电路板第85页/共142页86CO2测量模块原理红外光谱吸收测量方法主流是：电路板和外置红外传感器旁流式：电路板，内置红外传感器，抽气泵及控制线路。通过串口与主板通信第86页/共142页87PM9000彩色多参数监护仪软件部分嵌入式实时操作系统特点实时性多任务异步响应中断管理任务调度第87页/共142页88数据流程图第88页/共142页89PM-9000系统结构第89页/共142页90三、监护仪的检测与维修维护检测良好的工作环境电源可靠接地可靠维修前检测人为故障患者类型选择错误心率来源选择错误监护模式错误第90页/共142页91PM-9000视图第91页/共142页92后视图前视图第92页/共142页93PM9000监护仪框图第93页/共142页94第94页/共142页95整机故障第95页/共142页96显示故障第96页/共142页97操作、记录、联网故障第97页/共142页98电源板故障第98页/共142页99监护参数故障第99页/共142页100监护参数故障心电/呼吸/模块故障无创血压测量模块血氧模块第100页/共142页101心电/呼吸模块故障检测与维修心电呼吸模块无心电波形或呼吸曲线心电波形、呼吸曲线增益异常或干扰波无心电信号无振荡波载波调制解调电路滤波电路检查电极和导联线皮肤清洁仪器接地检查载波震荡电路第101页/共142页102无创血压模块故障与检修无创血压模块不打气充气不足气泵故障检查测量模式电路板故障检查测量位置检查袖带漏气第102页/共142页103血氧模块故障与检修血氧模块无波形和数值有不规则波形血氧探头故障延长线故障接口故障电路故障灯亮，接收端故障灯灭，发射端故障第103页/共142页104监护仪日常维护检查机器使用电缆、传感器和电源线；不定期对机器进行消毒；每年一次安全测试检查；每年对NIBP参数校准一次；每年对体温参数校准一次；每年整机功能测试一次；维修后需要安全测试检查；维护中发现问题，需及时解决。第104页/共142页105监护仪故障排除流程YY开机各电压正常否？显示屏正常否？检查电源电路检查电源电路检查血氧模块检查血压模块检查心电/呼吸模块血压显示正常否？心电呼吸正常否？血氧显示正常否？与中央台通信正常否？通信数据线输出接口结束YYYYNNNNNN第105页/共142页106常在CCU和ICU中采用对多床位危重病人实行24小时实时、连续监测将多个床边监护仪送来的生理、生化信息及其变化集中分析、处理和管理以提高仪器的利用效率第四节中央监护系统第106页/共142页107中央监护特点具有存储、分析、诊断功能；联网技术和网络通讯；高度集成化和数字化。第四节中央监护系统第107页/共142页108第108页/共142页109第109页/共142页110中央监护系统结构实现病人生理信号数据传递在各终端（床边监护仪）之间床边监护仪与中央监护仪之间第四节中央监护系统第110页/共142页111中央监护系统的功能可以同时连接多台床边机；可以同时显示多个床边机的监护参数；能自动弹出报警事件；能打印床边机的监护参数；查询、浏览病人既往监护数据；远程医疗通讯、网络会诊。第四节中央监护系统第111页/共142页112与床边监护仪的通信方式总线制通信模式协议RS232或USB传输协议；联网距离短。网络之间TCP/IP协议第四节中央监护系统第112页/共142页113软件设计流程第四节中央监护系统数据存储波形显示开始中断控制菜单控制读取数据每秒刷新心电控制血压控制病人信息参数设置报告打印参数模块数据处理呼吸率心率体温时间心电呼吸血氧饱和导联脱落增益切换波形冻结自动测量手动测量第113页/共142页114动态心电图(DCG)24小时连续不断地记录病人在日常活动状态下的心电信息，通过计算机回放，分析和编辑打印。在临床上可实现“长时间”、“动态”记录的心电图，就称为动态心电图(DCG)。20世纪50年代末，美国科学家Holter首先发明了这种心电仪。第五节动态心电监护仪第114页/共142页115（一）动态心电图的临床应用冠心病的监护；鉴别和评价心律失常；对病窦综合症的诊断；在安装起搏器中的应用；对药物疗效的评价；在其他心脏病中的应用。第五节动态心电监护仪第115页/共142页116（二）动态心电图机的结构心电数据记录器电极导联线心电数据回放系统组成。第五节动态心电监护仪第116页/共142页117（二）动态心电图机的结构心电数据记录器第五节动态心电监护仪第117页/共142页118心电数据回放系统由一台微机、高分辨率显示器、打印机和分析软件组成。软件是决定回放水平和质量的重要因素。第五节动态心电监护仪第118页/共142页119常见Holter监护仪主要分为三类第一类是长时间记录后再将所记录的心电图传入专用计算机进行回顾分析；第二类是片段式心电监护仪:当分析出患者出现异常心电图时记录下该时刻的片段心电图，这种仪器一般能发生报警信息，但不能记录完整的心电图；第三类是既能记录完整的２４小时心电图又具有实时分析的能力，当患者发生恶性心律失常时仪器可以发出报警

第五节动态心电监护仪第119页/共142页120（三）动态心电图机（Holter)发展动态由单通道、双通道、三通道发展到12导联，12导联Holter记录的心电信息全面，记录信息量大，分析速度快。软件为系统能提供更为详尽的分析。第五节动态心电监护仪第120页/共142页121（四）动态心电图机基本指标频率响应：记录器0.5－60Hz采样频率：多数为128Hz;上限为100Hz记录器，采样频率512；有起搏通道和ICD信号，采样频率4000Hz。分辨率：采集信号A/D转换能力。最小8bit第五节动态心电监护仪第121页/共142页122动态心电监护系统第122页/共142页123动态血压（ABPM）

临床检测的血压一般为偶测血压。（一）动态血压的概念每间隔一定时间内的血压值。动态血压检测技术又称为佩戴式血压监测;受检者佩带一个动态血压记录器，仪器会自动按设置的时间间隔进行血压测量，提供24小时期间多达数十次到上百次的血压测量数据;方便了解患者全天的血压波动水平和趋势。第六节动态血压监护仪第123页/共142页124（二）ABPM检测方法柯氏音法振荡法（测振法）动脉传递时间法（无袖带式）测量结果有误差。精确度尚未达到要求。第六节动态血压监护仪第124页/共142页125（二）ABPM检测方法动脉传递时间法（无袖带式）指心脏收缩（ECG检出QRS波）与某一分支动脉血管上测量到脉搏之间的时间差。基于液体力学中管网内压力的传递速度与各点压力之间存在某种函数关系原理，将收缩压与脉搏传递时间建立一组相关公式，据此测算出收缩压，并进一步估算出平均压和舒张压。容易引起测量结果的误差。精确度尚未达到要求。第六节动态血压监护仪第125页/共142页126测量方法：1、直接测量：有创测量。动脉内留置5cm长导管，直接与传感器相连，测压后记录在记录仪上，24h可以提供8000个-12000个监测值，准确度高、受外界干扰少；需要肝素抗凝。第六节动态血压监护仪第126页/共142页127测量方法：2、间接测量：无创连续测量，袖带固定在患者的右上肢，每隔一定时间自动测试，24小时可提供125次-200次的监测值。袖带固定侧的上肢在自动测量时应保持相对静止放松状态。第六节动态血压监护仪第127页/共142页128动态血压记录仪分类袖带式动态监护记录仪回放系统指套式：精度低，测量方便。指套上安装压力传感器。测量脉搏传导时间，计算血压。第六节动态血压监护