概述心電床邊監護儀多生理參數監護儀中央集中監護儀常用病人監護系統三、多生理參數床邊監護儀

多生理參數床邊監護儀是一種用來對危重病人的眾多生理（或生化）進行連續、長時間、自動、實時監測，并經分析處理后實現多類別的自動報警、自動記錄的監護裝置。便攜式多參數監護儀多生理參數監護儀的CRT顯示界面多生理參數監護儀中各類生理參數的檢測多生理參數監護儀往往需監護兩類以上的生理和生化參數，常被監測的生理參數有：（1）ECG

心電圖（ECG）是多參數監護儀最基本的監護內容，心電監護往往采用Ⅱ導聯，亦有采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ標準導聯或全12導聯監護，視需要而定。在CRT屏幕上除給出心電波形外，應同時給出心率HR，并具有心律失常自動分析的功能。胸導聯比較適用于監護R、L為探測電極，RF為參考電極（2）有創血壓BP

利用心導管插入術和采用血壓傳感器，可直接高精度測量與監護動脈血壓（AP）、中心靜脈壓（CVP）、右心房壓（RA）、右心室壓（RV）、肺動脈壓（PA）和肺動脈楔壓（PAWP）等血壓值。（3）無創血壓有多種方法可實現血壓的無創測量，在多生理參數監護儀中通常采用柯氏音法和測振法兩類。柯氏音法是檢測袖帶下的柯氏音（脈搏聲）來測定血壓的，（4）血氧飽和度血氧飽和度是衡量人體血液攜帶氧的能力的重要參數。血氧飽和度的測量目前廣泛應用透射法（或反射法）雙波長（紅光R：660nm和紅外光IR：920nm）光電檢測技術，檢測紅光和紅外光通過動脈血的光（5）呼吸波與呼吸率呼吸測量是肺動能檢查的重要部分。在監護儀中，通常測量呼吸波并測定呼吸（頻）率（次/分鐘）。利用心電監護中的L和RF兩個電極。熱敏電阻（傳感器）直接測量呼吸氣流的溫度變化;阻抗法來測量呼吸頻率和深度，分析潮氣量;（6）體溫采用負溫度系數的熱敏電阻作為溫度傳感器，采用電橋作為檢測電路;

在一些特殊場合，為了避免交叉傳染，亦可以采用紅外非接觸測溫技術;

監護儀中，測溫精度應在0.1℃，應有較快的測溫響應。（7）心輸出量心輸出量是指心臟在單位時間內輸出的血量（L/min）。它是衡量心功能的重要指標。在監護儀中，心輸出量的測量常采用漂浮導管和熱稀釋法。

將冷液（生理鹽水或葡萄糖液）注入漂浮導管中，當冷液與血流混合后將會發生溫度變化，溫度變化由導管前端的熱敏電阻檢出，并通過計算獲得心輸出量，這種方法可高精度反復測量不同時間的心輸出量，其測量間隙最短可達2分鐘。臨床應用除測量和監視病人的生理和生化參數及其變化外，還包括監視和處理用藥和手術前后的狀態。監護的對象包括呼吸機能不全或衰退。常用在手術中和手術后的監護病房（SICU）；冠心病監護病房（CCU）；危重病人監護病房；兒科和新生兒監護病房；腎透析病房；高壓氧艙監護病房；放射治療機的病人監護室；外傷護理病房和精神病學病房等，在不同科室有時也配有各種專用監護裝置。太空實驗室監護儀屏幕按鈕原理面板彎曲造成自檢無法通過有氣泡的有機面板主線路板主板CPU主板元件面接血壓模塊數據線鋰電池接通訊板主控制芯片通信接口心電模塊和血壓模塊接血壓模塊心電模塊HP監護儀外形心電輸入氧飽和度輸入血壓氣泵的輸出頂視結構SDN板計算機處理板血壓模塊氣泵電磁閥血氧飽和度的無創檢測

——理論分析法建模

定律：Beer-lambert定律

背景介紹：

發展簡史應用現狀預備概念：血氧飽和度——用以表示血液中氧氣的濃度，是被氧結合的氧合血紅蛋白（oxygenatedhemoglobin,HbO2）的容量占全部血紅蛋白（hemoglobi,Hb）的容量的百分比HbR——reducedordeoxygenatedhemoglobinBeer-lambert定律吸光度與溶液的濃度和液層的厚度的乘積成正比I0——入射光強I——透射光強C——吸光物質的濃度E——吸光系數b——液體厚度A——吸光度I＝I0e-ECbA=ln(I0/I)＝ECb光電接收恒流源實驗觀察

實驗手段：用單色光垂直照射透過人體手指末端時，在另一端用光電管接收（光電管輸出的電流與光強成正比）。觀察結果：透射后的光強明顯減弱；用濾波器濾波后的電流可分為兩部分：DC+AC；交流成分的波峰與波谷對應心血管系統的收縮與舒張；透射光強度透射光IMAX直流分量交流分量無脈搏時脈搏搏動時脈搏跳動使動脈血流增加時引起的光吸收變化實驗觀察

結果分析：因此它對應的是動脈血液中動脈的部分。我們所要分析的血氧飽和度正是動脈血管血液中的，這是一個與時間相關的量，而其余部分與時間無關。進一步的實驗可觀察發現氧合血紅蛋白與還源血紅蛋白對紅光與紅外光的吸收不一樣。這些說明用光學的方法可能實現對血氧飽和度的無創檢測。理論分析根據Beer-lambert定律，我們知道I0——入射光強I——透射光強C——吸光物質的濃度E——吸光系數L——液體厚度設波長為λ光強為I0的單色光垂直照射透過人體手指末端組織，按照Beer-Lambert定律，通過組織透射光的強度為：E1，C1分別是動脈血液中HbO2的吸光系數和濃度;E2，C2分別是HbR的吸光系數和濃度;L是動脈血液的光路長度;F是皮膚、肌肉、指甲和靜脈血液等其它組織的吸光率;

(1)由(1)式得動脈血液的吸光度為：當手指動脈搏動時，動脈血液光路長度發生變化，而其它組織的吸光率F不變，即I′0=FI0不變，由此引起動脈血液吸光度變化為:(2)(3)由(3)式可求動脈血液中的血氧飽和度：(4)式中的SO2與(C1+C2)和ΔL有關，為了消除這兩個參數，采用另一路波長為λ′的單色光對手指組織同時進行透射和測量，可得類似的(5)式：(5)(4)其中E′1，E′2分別是動脈血液中HbO2和HbR對λ′的吸光系數。聯立(4)，(5)式，得：當波長λ=805nm時，E2=E1=E，(6)式簡化為：(6)(7)當動脈血管撥動時，透射光強由最大值Imax減少到Imax-ΔImax，由此而引起動脈血對λ和λ′兩束光吸光度的變化量分別為：(8)(9)將上兩式代入(7)式，并考慮ΔImax／Imax和ΔI′max／I′max遠小于1，得：(10)只要測定兩路透射光最大光強Imax和I′max以及由于脈搏搏動而引起透射光強最大變化量ΔImax和ΔI′max，代入上式就可計算出動脈血液的血氧飽和度。為了增大檢測靈敏度，要求B盡可能小，可選λ′=650nm，此時E′1，E′2的差值最大。

儀器設計

根據上述所得到數學模型，可知儀器設計只要能測定近紅外光和紅光兩路透射光的最大強度Imax和I′max及由脈搏搏動而引起透射光強最大變化量ΔImax和ΔI′max，運用最后一個等式就可以計算出動脈血液中的血氧濃度。

選用近紅外線波長等于805nm（或略大于），紅光波長為650nm的發光二級管，配以對應的能包含這兩種波長的光敏二極管，制成指套式傳感器。SPO2探頭氧飽和度傳感器光電接收恒流源整機由單片機、光源驅動電路、光電傳感器、差動放大器、A／D轉換和顯示器組成。儀器設計(cont.)①周期性地輸出兩路脈沖，作為紅光和紅外的測量信號源。②通過串行D／A（或PWM）控制基線自動調整電路，使其輸出的紅光和紅外脈沖的基線電平恒定③通過濾波將交直流信號分離。④通過增益調節，使紅光、紅外光放大幅度得以協調，以便都能處于ADC得有效范圍。⑤對采集的數據進行處理，計算血氧值并送顯示器顯示測量結果。采用單片機作為控制和數據處理中心。其功能為:脈搏血氧計系統框圖頻率發生器同步時序控制電路同步時序控制電路時序信號圖發光二極管恒流驅動電路±放大器模擬多路開關4053真值表和內部結構同步解調時序圖儀器設計(cont.)式中系數A和B理論上可通過動脈血中的HbO2和HbR對紅外和紅光的吸光系數來計算，但考慮到光電傳感器特性的離散性，一般要通過實驗定標來確定;儀器可采用SPO2定標儀進行定標。標準血氧信號從指套式傳感器輸入，通過單片機測得比值ΔImax／Imax和ΔI′max／I′max，代入(10)式得A、B的一次方程再求解，定標范圍可以在血氧飽和度35-100％。概述心電床邊監護儀多生理參數監護儀中央集中監護儀常用病人監護系統四、中央集中監護儀多參數集中監護系統是用來同時監護多床位患者的多個生理（生化）參數的系統一個中央集中監護儀通常可管理4~16個床邊臺，床邊監護儀和中央集中監護儀間由接口電路和數據通信線路連接中央集中監護儀可發送控制指令至床邊監護儀，直接控制其工作中央監護系統組成原理多參數中央集中監護系統由多參數監護中央臺、八個床邊監護儀或遙測系統組成。中央臺采用高性能計算機，具有專用的中心監護系統軟件；能根據需要顯示八床位ECG或顯示各床位五種生理參數波形，并在波形附近顯示相應的生理參數值；能采用字符顯示軟件菜單、操作說明，報警顯示等；能實現顯示八床位、十四種趨勢曲線；中央臺還能實現報警回顧及報警參數顯示，以及顯示年、月、日、分等。中央臺應有專用的心率失常分析軟件，能根據需要對某床位進行跟蹤分析，或根據報警要求自動轉入更為迫切的危重病人的生理參數分析，并將分析結果送往屏幕顯示。中央臺的功能調度皆由硬件及各種軟件菜單來實現。床邊臺和中央臺之間采用RS-485總線通信方式實現網絡互連。中央臺和床邊臺的最大通信距離可達1200m。有些多參數集中監護系統的中央臺和床邊臺之間采用了局域網的方式相連，通過網絡設備可方便地擴充床邊臺的數量。五、其它常用的病人監護系統1手術中和手術后護理病房為取保手術安全進行，一般5分鐘測一次血壓、心率、呼吸數；對于大手術，還要有EEG監護了解麻醉深度，人工心肺機，低血壓時對心音、循環血容量的監護，PH值、PO2、PCO2的監護，對環境監護（溫度，濕度，氧濃度）及儀器工作情況的監護。手術監護系統的組成因手術種類不同，一般包括麻醉機、通氣機、多生理參數監護儀、血氣分析儀及輸液裝置等儀器。對手術監護系統的要求是：①操作簡單，偽差小，干擾小。例如在手術監護中，尤其需要考慮通過對電刀的抗干擾技術的運用，圖中給出了一個采用自適應處理的抗高頻電刀的方案，圖（a）是處理前的受電刀干擾的情況，經自適應處理后，電刀干擾消失，如圖（b）；②有報警及信號。例如血壓與心率監測應能定報警的上下限。要求對應心電圖的每個R波都能發出一聲“嘟”的信號，使麻醉醫生可由聲音信號發現心率失常，而無需直接注視儀器；③無創傷。例如用間接法測量血壓、血氧飽和度和無創監測血液中氧和二氧化碳分壓；④連續性；⑤耐用，精確。2高壓氧艙監護病房高壓氧治療簡單說是指在高壓環境中（氧艙內）吸入純氧達到治療疾病的一種方法，因此可用于改善一氧化碳中毒或各種有害氣體中毒、急性減壓病(潛水病)、急性氣體栓塞等病癥。改善低氧癥，治療可逆性的過氧、缺氧空氣中氧約占21％，在37℃、一個大氣壓時，空氣氧分壓為150mmHg，肺內氧分壓100mmHg。動脈氧分壓95mmHg，溶解氧占0.3％；在壓力為3個大氣壓的高壓艙內，吸入氧分壓在37℃為2233mmHg，此時血紅蛋白已經飽和，血液中溶解氧量為6ml/min·L，占體積的6％。醫用高壓氧艙的分類可按醫用高壓氧艙規格、治療人數和加壓介質劃分。（1）按醫用高壓氧艙規格分大型艙：艙體內徑≥3300mm；中型艙：2000mm＜艙體內徑≤3000mm（含非標）；小型艙：艙體內徑≤2000mm；（2）按治療人數分多人艙：6人以上。主要指上述大、中、小型艙；大型艙治療人數14人以上；中型艙治療人數7－14人；小型艙治療人數6人以下；（3）按加壓介質分空氣加壓艙：一般多人艙均采用空氣加壓。氧氣加壓艙：單、雙人般多采用氧氣加壓，加壓前一般要用氧氣進行“洗艙”。高壓氧艙監護目的分為兩類。一類是生理參數監護，一類是高氣壓環境監護。生理監護內容，除和危重及手術中病人進行同樣的循環及呼吸功能監護外，同時進行特殊的氧中毒及高壓障礙的監護。高壓障礙的監護有精神和身體表面障礙兩個方面精神方面的監護：身體表面障礙的監護：3新生兒監護早產兒及新生兒易感染，易受環境影響，應對各種障礙及早發現，進行及時適當的處理。新生兒監護的內容：心率、血壓、呼吸數、體溫等控制病人周圍的環境血液中的物理化學變化a.心血管功能監護分為心電監護和血壓監護兩個方面。（1）心電監護：方法基本與成人相同，特點是：①新生兒的心率正常值比成人高；②新生兒皮膚嬌嫩，最好24小時移動一次電極位置，以防引起皮膚潰瘍；③監護儀應具有電極脫落報警裝置。（2）血壓監護：有直接法和間接法兩種，以間接法最為常用。直接法是一種有創測量方法，主要用于監測心腔內動脈壓、中心靜脈壓和肺動脈壓，適用于復雜心