医用电子仪器分析与维护医用监护仪

1,医用监护仪器概述常用生理参数测量原理多参数床边监护仪中央监护系统动态心电监护仪动态血压监护仪,第六章 医用监护仪,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,3,2、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,4,3、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,5,4、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,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： 单参数监护仪； 多参数监护仪。按使用范围分类： 床边监护仪； 中央监护仪； 离院监护仪。（遥测监护仪）,7,第一节 医用监护仪概述,5、医用监护仪分类按功能分类： 通用监护仪；（床边监护仪） 专用监护仪。如麻醉监护按仪器接收方式分类： 有线监护仪； 无线遥测监护仪。,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。,9,第一节 医用监护仪概述,10,监护仪的结构（正面）,波形区,参数区,11,监护仪的结构(背面),12,第一节 医用监护仪概述,6、自动监护系统原理框图,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）,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。,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。,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。 阈值比较； 计算； 分析； 建模,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,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36个导联，标准、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。,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、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、aVR、aVL、aVF及胸导。,1、心电,20,1、心电监护导联标准AHA(美国心脏协会)IEC(国际电工委员会),21,三电极和五电极,美标接法,欧标接法,22,1、心电B)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。,第二节 常用生理参数测量原理,23,1、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：125Hz时间常数：=0.3s,第二节 常用生理参数测量原理,24,2、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min。监护仪心率报警范围：低限20100次min，高限为80240次min。,第二节 常用生理参数测量原理,25,2、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,26,2、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,27,2、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,28,3、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,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,30,4、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,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,32,振动测压原理示意图,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,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,35,5、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,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,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,38,A）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,39,B）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,40,C）气道压力法将压力传感器置于或连通气道。,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。,42,6、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,43,6、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,44,血红蛋白对光的吸收曲线,45,6、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,46,光学法,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,48,7、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,49,7、体温监护,影响体温测量的因素 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。,第二节 常用生理参数测量原理,50,8、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,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,52,CO2的测量示意图,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,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,55,主流式测量回路示意图,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,57,旁流式测量回路示意图,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3545Hg,59,9、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,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,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。,62,右心房 肺动脉末端,插入气囊漂浮导管示意图,63, 生理条件， 导管条件， 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,64,10、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,65,10、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610-7710-7m;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,66,图6-10 光电容积法脉搏测量,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,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。,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 ),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,71,PM-9000 监护仪界面演示,72,PM9000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CO2,73,PM9000连接框图,74,PM-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,17.6V,5V,7.3V,12V,75,PM-9000硬件的结构和工作原理,2、主控板,76,PM-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,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,77,3、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,78,4、血氧板,79,4、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,80,5、无创血压模块,组成电路板充气马达气泵两个气阀,Z80180,81,5、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,82,6、心输出量CO/有创血压IBP,测试点：ADuC812的1-4脚信号：T1、TB、IBP1、IBP2,83,7、按键板,主要功能：按键输入声音输出报警输出电源指示,84,按键板测试点,六芯线与主控板连接,85,8、记录模块,通过5芯线接转接板，独立电源。,单片机,电路板,86,CO2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,87,PM9000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,88,数据流程图,89,PM-9000系统结构,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,91,PM-9000视图,92,后视图,前视图,93,PM9000监护仪框图,94,95,整机故障,96,显示故障,97,操作、记录、联网故障,98,电源板故障,99,监护参数故障,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,101,心电/呼吸模块故障检测与维修,102,无创血压模块故障与检修,103,血氧模块故障与检修,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。,105,监护仪故障排除流程,Y,Y,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,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,108,109,110,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,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,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,113,软件设计流程,第四节 中央监护系统,数据存储,波形显示,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,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,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,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,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,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,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,121,（四）动态心电图机基本指标,频率响应：记录器0.560Hz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,122,动态心电监护系统,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,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,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,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,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,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 动态血压监护仪,129,袖带式动态监护仪结构,130,（三）ABPM的工作模式,基本模式：记录打印。标准模式：记录分析、处理（计算机） 输出（图表、曲线、报告）。,第六节 动态血压监护仪,131,（四）ABPM发展方向改进和完善