實(shí)驗(yàn)一監(jiān)護(hù)儀的使用

1、實(shí)驗(yàn)一 監(jiān)護(hù)儀的原理及使用實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解監(jiān)護(hù)儀的電源、傳感器的連接，面板旋鈕及監(jiān)護(hù)議系統(tǒng)操作菜單2、了解心電、呼吸、血壓、血氧飽和度的檢測(cè)原理3、掌握心電、呼吸、血壓、血氧飽和度的監(jiān)護(hù)方法及報(bào)警值的設(shè)置。實(shí)驗(yàn)儀器 PM5000 多參數(shù)監(jiān)護(hù)議（深圳邁瑞公司）實(shí)驗(yàn)方式 演示實(shí)驗(yàn)分組 15人1組、1班分為2組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原理 “監(jiān)護(hù)”是指對(duì)病人生理及病理狀態(tài)的生物信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和特性化，并及時(shí)轉(zhuǎn)變成可視信息，對(duì)潛在危及生命的事件自動(dòng)報(bào)警。其優(yōu)點(diǎn)是用儀器時(shí)刻監(jiān)護(hù)病人，有利于醫(yī)生及時(shí)掌握病情和提供治療并對(duì)治療方案和藥物作出評(píng)價(jià)，同時(shí)集中使用監(jiān)護(hù)儀器組成監(jiān)護(hù)病房，可以在大大降低護(hù)士/病員的比例的同時(shí)提高護(hù)

2、理質(zhì)量。監(jiān)護(hù)儀可以分為中央監(jiān)護(hù)儀和床邊監(jiān)護(hù)儀。一臺(tái)中央監(jiān)護(hù)儀通?？梢酝ㄟ^電纜或無線連接6-8 臺(tái)床邊監(jiān)護(hù)儀，病人的各種生命信號(hào)由床邊監(jiān)護(hù)儀器監(jiān)護(hù)，中央監(jiān)護(hù)儀一般放在護(hù)士工作站內(nèi)，通常能多道顯示各床邊監(jiān)護(hù)儀送來的信號(hào)，在發(fā)生報(bào)警時(shí)能自動(dòng)儲(chǔ)存該時(shí)刻前后一段時(shí)間內(nèi)的相關(guān)信號(hào)，在需要的時(shí)候可在打印機(jī)上打印出來，中央監(jiān)護(hù)儀也能對(duì)各床邊監(jiān)護(hù)儀的監(jiān)護(hù)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)置。床邊監(jiān)護(hù)儀直接與病人相連，通過電極、傳感器獲得各種感興趣的生理信息。監(jiān)護(hù)儀所監(jiān)護(hù)的信號(hào)現(xiàn)在常有心電、血壓、呼吸、體溫（T）、心輸出量、血氧濃度、呼氣末二氧化碳等，具體監(jiān)護(hù)什么，不同的監(jiān)護(hù)儀可有不同的配置。1、 心電的測(cè)量與監(jiān)護(hù)心電是最基本的監(jiān)護(hù)參數(shù)

3、，幾乎所有的監(jiān)護(hù)儀都有心電監(jiān)護(hù)，心電監(jiān)護(hù)的項(xiàng)目有心率顯示、心率上下限報(bào)警、心電波形的實(shí)時(shí)顯示。這是最基本的。再進(jìn)一步，心電監(jiān)護(hù)儀還應(yīng)有心律不齊檢測(cè)、S-T 段分析、回憶波形顯示、趨勢(shì)圖分析、電極脫落報(bào)警、電源故障處理、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和傳送等功能，可以有多個(gè)通道同時(shí)記錄多個(gè)導(dǎo)聯(lián)。心電信號(hào)的獲取方法與心電圖機(jī)可以說是相同的，但為了便于監(jiān)護(hù)，胸部監(jiān)護(hù)導(dǎo)聯(lián)采用得比較多。圖1-1 監(jiān)護(hù)儀中的心電放大模塊監(jiān)護(hù)儀中的心電放大模塊如圖1-1 所示，通常做成一個(gè)插件，插入母板作為監(jiān)護(hù)儀的一部分。其中信號(hào)調(diào)理電路包括放大及增益調(diào)節(jié)、濾波、脈沖抑制、電極脫落檢測(cè)等電路。經(jīng)前置放大器初步放大后的心電信號(hào)還需進(jìn)一步放大到足夠

4、大以便于作A/D 轉(zhuǎn)換，一般要將信號(hào)放大到伏特級(jí)。由于在監(jiān)護(hù)過程中病人會(huì)有些活動(dòng)，電極安放的時(shí)間較長等原因，較易引起基線漂移和受到工頻干擾，因此，作監(jiān)護(hù)時(shí)的頻率響應(yīng)常選擇為0.5-40Hz 范圍,在很多監(jiān)護(hù)儀上的頻率響應(yīng)設(shè)有“監(jiān)護(hù)”和“診斷”供選擇。由于在監(jiān)護(hù)過程中有時(shí)會(huì)使用除顫器等設(shè)備，所以需要脈沖抑制電路來防止高壓脈沖對(duì)電路產(chǎn)生影響。目前一般都是將心電信號(hào)放大后作A/D 轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號(hào)后由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行分析處理的。這些處理包括數(shù)字濾波以提高信噪比、R 波檢測(cè)、心率測(cè)算、報(bào)警閾值的設(shè)置、心律不齊的識(shí)別和報(bào)警以及心電各標(biāo)志點(diǎn)的識(shí)別和在此基礎(chǔ)上的各種分析。這些工作可以部分或全部在微處理器（P

5、）中完成。除此以外，微處理器還必須完成對(duì)信號(hào)調(diào)理電路的控制和與主計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊（上傳心電信號(hào)和有關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)，接受各種控制信號(hào)）。2. 血壓的測(cè)量和監(jiān)護(hù)血壓（Blood Pressure, BP）是一個(gè)重要的生命參數(shù)，是指血液對(duì)血管壁的側(cè)壓，這是一種壓強(qiáng)（即單位面積上的壓力），而且，通常是指相對(duì)大氣壓的相對(duì)壓強(qiáng)。當(dāng)我們說血壓100mmHg時(shí)，是指血壓比大氣壓高100mmHg，測(cè)量血壓時(shí)則是以大氣壓作為0mmHg。動(dòng)脈血壓測(cè)量的單位常用mmHg，而靜脈血壓常用cmH2O。動(dòng)脈血壓信號(hào)的主要頻率成分集中在低頻區(qū)域，而直流成分是一個(gè)非常重要的量。血壓測(cè)量的方法有直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。間接測(cè)壓法

6、是一種非創(chuàng)傷性檢測(cè)法，可以測(cè)得收縮壓、舒張壓，并估算出平均壓：平均壓=舒張壓+（收縮壓舒張壓）÷3。水銀血壓計(jì)是臨床上常用的測(cè)壓器具，它有一個(gè)充氣袖帶，用聽診器聽柯氏音的方法進(jìn)行測(cè)壓，水銀柱的高度指示的是氣袖內(nèi)的壓力，氣袖壓能傳遞到動(dòng)脈壁。給氣袖加壓直到使動(dòng)脈壁閉合，然后將氣袖逐步降壓，當(dāng)氣袖壓剛好等于收縮壓時(shí)，血管被沖開，聽診器能聽到柯氏音，此時(shí)的氣袖壓就是收縮壓。氣袖壓繼續(xù)下降，直到剛好低于舒張壓時(shí)柯氏音消失，這樣也就測(cè)得了舒張壓。如用程序控制氣泵給袖帶充氣和控制氣閥逐步放氣，用傳感器測(cè)壓，并顯示血壓數(shù)值就構(gòu)成了自動(dòng)測(cè)壓系統(tǒng)。柯氏音法的原理明了，但易受外界聲音的干擾，而搏動(dòng)法則無

7、此憂：當(dāng)收縮壓使血液沖開動(dòng)脈血管時(shí)，除產(chǎn)生柯氏音外，也會(huì)使袖帶內(nèi)的氣壓產(chǎn)生一個(gè)搏動(dòng)，這個(gè)搏動(dòng)隨著袖帶內(nèi)壓下降而增大，當(dāng)達(dá)到平均壓時(shí)氣壓搏動(dòng)最大，以后逐步減小，最終在低于舒張壓以后消失，根據(jù)氣壓搏動(dòng)的出現(xiàn)、消失及最大值時(shí)氣袖內(nèi)的平均壓，可以測(cè)出相應(yīng)的收縮壓、舒張壓和平均壓。但當(dāng)手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)測(cè)量還是有影響，這需要對(duì)信號(hào)作處理才行。 圖1-2 間接測(cè)壓法原理 圖1-3 搏動(dòng)法間接測(cè)壓儀原理框圖 3.血氧飽和度的檢測(cè)血氧飽和度是血液中與氧結(jié)合的氧合血紅蛋白（HbO2）的容量占全部可結(jié)合的血紅蛋白（HbO2+Hb）的百分比，即血液中血氧的濃度。是呼吸循環(huán)的重要生理參數(shù)。脈動(dòng)式光譜定量分析方法（這種儀器

8、稱脈搏血氧儀，Pulse Oximeter）由于其靈敏度、精度、準(zhǔn)確性和可靠性較高，已廣泛應(yīng)用于臨床，成為無損檢測(cè)的重要手段。脈搏血氧儀根據(jù)郎伯一比爾定律(LambertBeer Law)采用光電技術(shù)進(jìn)行血氧飽和度的測(cè)量。當(dāng)一束光打在某物質(zhì)的溶液上時(shí)，透射光強(qiáng)I 與發(fā)射光強(qiáng)I0之間有以下關(guān)系：I= I0e kcLI 和I0 的比值的對(duì)數(shù)稱為光密度L，因此上式也可表示成：D=In(II0)=kcL這里， C 是溶液(例如血液)的濃度， d 為光穿過血液的路徑， k 是血液的光吸收系數(shù)。若保持路徑 L 不變，血液的濃度便與光密度 D 成正比。 圖1-4 氧合血紅蛋白（HbO2）和血紅蛋白（Hb）的

9、光吸收曲線 圖1-5 光電檢測(cè)器獲得的信號(hào)的成分圖1-6 脈搏血氧儀及其夾在手指上的光電探頭血液中的HbO2 和Hb 對(duì)不同波長的光的吸收系數(shù)不一樣，在波長為600-700nm 的紅光(RED)區(qū)， Hb 的吸收系數(shù)遠(yuǎn)比HbO2 的大；但在波長為8001000nm 的紅外光(IR)區(qū)，Hb 的吸收系數(shù)要比HbO2 的?。辉?05nm 附近是等吸收點(diǎn)。脈搏血氧儀所用的探頭使用時(shí)是套在手指上的。 上壁固定了兩個(gè)并列放置的發(fā)光二極管(LED) ，發(fā)出波長為 660nm 的紅光和940nm 的紅外光。下壁有個(gè)光電檢測(cè)器，將透射過手指動(dòng)脈血管的紅光和紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，它所檢測(cè)到的光電信號(hào)越弱，表示光信

10、號(hào)穿透探頭部位時(shí)，被那里的組織、骨頭和血液等吸收掉的越多。皮膚、肌肉、脂肪、靜脈血、色素和骨頭等對(duì)這兩種光的吸收系數(shù)是恒定的，因此它們只對(duì)光電信號(hào)中的直流分量大小發(fā)生影響。但是血液中的HbO2 和Hb 濃度隨著血液的脈動(dòng)作周期性的改變，因此它們對(duì)光的吸收也在脈動(dòng)地變化，由此引起光電檢測(cè)器輸出的信號(hào)強(qiáng)度隨血液中的HbO2 和Hb 濃度比脈動(dòng)地改變。如果用光吸收來表示，紅光和紅外光作用時(shí)，信號(hào)的變化規(guī)律大致一樣，但脈動(dòng)分量的幅度可能不同，設(shè)法讓上述兩種波長的紅光和紅外光輪流通過檢測(cè)部位，并將這兩個(gè)信號(hào)中的脈動(dòng)成分分離出來，經(jīng)過放大和濾波后，分別由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，便可以根據(jù)下式計(jì)算出血氧飽和

11、度：SaO2= KlR2 + K2R + K3此式中的 K1、K2、K3是經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，而R 是在某個(gè)很小的時(shí)間間隔上，兩種光電信號(hào)的幅度變化量之比，即：R = RED/IR光電信號(hào)的脈動(dòng)規(guī)律是和心臟的搏動(dòng)一致的，因此檢測(cè)出信號(hào)的重復(fù)周期，還能確定出脈率。習(xí)慣上將脈搏血氧儀測(cè)得的血氧飽和度稱為 SpO2，以區(qū)別于用其他類型的血氧計(jì)所測(cè)得的結(jié)果。脈搏血氧儀的電子學(xué)結(jié)構(gòu)如圖所示。探頭中的光電檢測(cè)器是一個(gè)光電管，能產(chǎn)生正比于透射到它上面的紅光和紅外光強(qiáng)度的電流，但是它不能區(qū)分這兩種光。為此，用一個(gè)定時(shí)電路來控制兩個(gè)LED 的發(fā)光次序，即： (1)紅光LED 點(diǎn)燃； (2)紅光 IED 熄滅，紅外光LED

12、 點(diǎn)燃；(3)兩個(gè)IED 均熄滅；這個(gè)發(fā)光時(shí)序以480 次秒(對(duì)于60Hz交流電源的地區(qū))或400 次秒(5OH7 交流電)的頻率重復(fù)出現(xiàn)，這種設(shè)計(jì)能增強(qiáng)對(duì)環(huán)境光的抑制能力。圖17 脈搏血氧儀的電子學(xué)結(jié)構(gòu)框圖當(dāng)接通電源，看到探頭中的紅光LED 在閃爍時(shí)，便說明儀器開始工作了。在兩個(gè)IED 均熄滅的周期里，檢測(cè)到的是環(huán)境光和干擾信號(hào)，從紅光和紅外光信號(hào)中減去它們，可以提高信噪比。光電流信號(hào)被轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并經(jīng)放大、濾波、信號(hào)基線電平變換和去直流分量等信號(hào)調(diào)理過程后，加到一個(gè)具有自動(dòng)增益調(diào)整功能的電壓電流轉(zhuǎn)換電路，然后由積分電路對(duì)信號(hào)電流積分，其輸出被一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。為保證精度，通

13、常用12 位分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。微處理器對(duì)數(shù)字量進(jìn)行復(fù)雜的處理，例如數(shù)字濾波，計(jì)算兩種光電信號(hào)的幅度，并根據(jù)公式求出SaO2。為進(jìn)一步減小病人移動(dòng)的影響和提高讀數(shù)的穩(wěn)定性，通常還對(duì)所測(cè)得的一系列SaO2值多為當(dāng)前6s 結(jié)果)進(jìn)行加權(quán)移動(dòng)平均。從脈動(dòng)信號(hào)中還能計(jì)算出脈率。最后將血氧飽和度和脈率值送到相應(yīng)的顯示器顯示出來。用戶可以通過鍵盤控制儀器，設(shè)定報(bào)警限和完成其他操作。應(yīng)該注意到的是，血氧飽和度的測(cè)量是基于小動(dòng)脈內(nèi)血流的脈動(dòng)的測(cè)量，在低血壓，低體溫以及外周組織低灌注時(shí)，將使測(cè)量不準(zhǔn)確，甚至無法測(cè)量。當(dāng)血液有染色劑時(shí)，也會(huì)影響測(cè)量精度。存在貧血性缺氧時(shí)，卻可誤測(cè)量顯示正常。若環(huán)境中有較強(qiáng)的光源時(shí)

14、，會(huì)使探頭的光電池接收值偏離正常范圍。因此，判斷測(cè)定值的準(zhǔn)確性時(shí)，應(yīng)首先排除上述干擾因素。4. 呼吸監(jiān)護(hù)呼吸監(jiān)護(hù)包括監(jiān)測(cè)呼氣容量、氣道壓力和呼吸頻率。很多現(xiàn)代監(jiān)護(hù)儀還監(jiān)護(hù)呼氣末二氧化碳分壓。4.1 呼吸容量呼吸容量以風(fēng)葉為傳感器，呼吸氣流通過推動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，用紅外線發(fā)射和接收元件探測(cè)風(fēng)葉轉(zhuǎn)速，經(jīng)電子系統(tǒng)處理后顯示潮氣量和分鐘通氣量。4.2 氣道壓力氣道壓力檢測(cè)將壓電傳感器置入和連通到氣道，氣流通過氣道壓迫傳感器而產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)電子系統(tǒng)處理以數(shù)字和圖形顯示。很多監(jiān)護(hù)儀都監(jiān)護(hù)監(jiān)護(hù)病人的呼吸頻率，即呼吸率。4.3 呼吸頻率呼吸頻率是病人在單位時(shí)間內(nèi)呼吸的次數(shù)，單位是分。平靜呼吸時(shí)，新生兒60-7

15、0 次/分，成人12-18 次/分。呼吸頻率在監(jiān)護(hù)中有熱敏式和阻抗式兩種測(cè)量方法。熱敏式呼吸測(cè)量用熱敏電阻放在鼻孔處。當(dāng)鼻孔中氣流通過熱敏電阻時(shí)，熱敏電阻受到流動(dòng)氣流的熱交換，電阻值發(fā)生改變。對(duì)于換熱表面積為A，溫度為T 的熱敏電阻，當(dāng)感受到鼻孔內(nèi)溫度為Tf 的呼吸氣流的流動(dòng)，熱敏電阻上的對(duì)流換熱量為Q (T-Tf)A是對(duì)流換熱系數(shù)，它受呼吸流速、粘性等多種因素的影響。Tf 與人體溫度接近，若呼吸流速大，熱交換Q 就大。因此，熱敏電阻溫度T 變化也較大。熱敏電阻多數(shù)用半導(dǎo)體材料，一般有金屬氧化物(如Ni、Mn、Co、F、Cu、Mg、Ti 的氧化物)和單晶摻雜半導(dǎo)體(SiC)等。熱敏電阻具有負(fù)阻

16、特性。溫度越高，熱敏電阻阻抗就越小。當(dāng)鼻孔氣流周期性地流過熱敏電阻時(shí)，熱敏電阻值也周期性地改變。根據(jù)這個(gè)原理，將熱敏電阻接在惠斯通電橋的一個(gè)橋臂上，就可以得到周期性變化的電壓信號(hào)，電壓周期就是呼吸周期。因此，經(jīng)過放大處理后可以得到呼吸率。阻抗式呼吸測(cè)量圖2-12 阻抗式呼吸測(cè)量原理人體呼吸運(yùn)動(dòng)時(shí)，胸壁肌肉交變弛張，胸廓也交替變形，肌體組織的電阻抗也交替變化。呼吸阻抗(肺阻抗)與肺容量存在一定的關(guān)系，肺阻抗隨肺容量的增大而增大。阻抗式呼吸測(cè)量就是根據(jù)肺阻抗的變化而設(shè)計(jì)的。監(jiān)護(hù)測(cè)量中，呼吸阻抗電極與心電電極合用，即用心電電極同時(shí)檢測(cè)心電信號(hào)和呼吸阻抗，電極利用RL 和RF 兩個(gè)電極。兩電極之間的阻

17、抗作為待測(cè)阻抗，Zx 接在惠斯通電橋的一個(gè)橋臂上。電橋的供電電源（V）采用20-100kHz 的高頻電源，這種電源的頻率不會(huì)引起心臟的刺激作用這種電源的頻率不會(huì)引起心臟的刺激作用。呼吸阻抗是容性的，對(duì)電橋靜態(tài)平衡調(diào)節(jié)較困難，而呼吸阻抗隨時(shí)間經(jīng)常變化，平衡調(diào)節(jié)要經(jīng)常進(jìn)行，這樣對(duì)長時(shí)間穩(wěn)定不太方便。恒流源法就是輸出高頻恒定的電流，通過電極直接加到病人的胸壁上。由于呼吸阻抗的周期變化，兩電極之間的電壓也周期性地變化，經(jīng)濾波、放大后可描記呼吸曲線，呼吸曲線不但反應(yīng)呼吸頻率和深度，還可分析潮氣量等。4.4 呼氣末二氧化碳分壓檢測(cè)生物氧化產(chǎn)生的體內(nèi)二氧化碳和肺通氣量決定肺泡氣二氧化碳分壓。因CO2 能吸收4.3m波長的紅外線，用紅外線透照測(cè)試氣樣后，就能用數(shù)字和圖形顯示CO2 濃度。但應(yīng)注意低血壓和高體溫等情況下都可干擾二氧化碳分壓的測(cè)定數(shù)值。5體溫監(jiān)護(hù)體溫反應(yīng)了機(jī)體新陳代謝的結(jié)果，是機(jī)體進(jìn)行正常功能活動(dòng)的條件之一。身體內(nèi)部的溫度稱“體核溫度(body core temperature)，體核溫