醫(yī)學(xué)專題-第六章:醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀器(修改版)_第1頁(yè)
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現(xiàn)代醫(yī)學(xué)(yīxué)電子儀器原理與設(shè)計(jì)楊榮騫rqyang@華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系B6-134第一頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件第六章醫(yī)用監(jiān)護(hù)(jiānhù)儀器6.1醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀器概述6.2臨床常用的監(jiān)護(hù)參數(shù)及測(cè)量原理6.3床邊監(jiān)護(hù)儀6.4中央監(jiān)護(hù)系統(tǒng)(xìtǒng)6.5動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)6.6醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀發(fā)展動(dòng)態(tài)第二頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件6.1醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀概述(ɡàishù)病人監(jiān)護(hù)儀是一種用以測(cè)量和控制病人生理參數(shù)、并可與已知設(shè)定值進(jìn)行比較,如果出現(xiàn)超差可發(fā)出報(bào)警的裝置和系統(tǒng)。病人監(jiān)護(hù)(jiānhù)系統(tǒng),它能進(jìn)行晝夜連續(xù)監(jiān)視,迅速準(zhǔn)確地掌握病人情況,以便醫(yī)生及時(shí)搶救,使死亡率大幅度下降。

監(jiān)護(hù)儀與臨床診斷儀器不同,它必須24小時(shí)連續(xù)監(jiān)護(hù)病人的生理參量,檢出變化趨勢(shì),指出臨危情況,供醫(yī)生作為應(yīng)急處理和進(jìn)行治療的依據(jù),使并發(fā)癥減到最少,最后達(dá)到緩解并消除病情的目的。第三頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件第四頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件第五頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀的臨床(línchuánɡ)應(yīng)用護(hù)理監(jiān)護(hù):手術(shù)中和手術(shù)后的監(jiān)護(hù);產(chǎn)婦生產(chǎn)過(guò)程(guòchéng)中和其前后的分娩監(jiān)護(hù)和胎兒監(jiān)護(hù);危重病人的監(jiān)護(hù);恢復(fù)期病人的監(jiān)護(hù);治療病人的監(jiān)護(hù);長(zhǎng)期監(jiān)護(hù)等。監(jiān)護(hù)系統(tǒng):危重病人監(jiān)護(hù)、冠心病監(jiān)護(hù)、新生兒和早產(chǎn)兒監(jiān)護(hù)等。疾病診斷、治療、搶救等。第六頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件按檢測(cè)參數(shù)分:?jiǎn)螀?shù)監(jiān)護(hù)儀、多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀按使用范圍分:床邊監(jiān)護(hù)儀、中央監(jiān)護(hù)儀、離院監(jiān)護(hù)儀按功能分:通用監(jiān)護(hù)儀、專用醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀按儀器接收(jiēshōu)方式分:有線監(jiān)護(hù)儀、無(wú)限遙測(cè)監(jiān)護(hù)儀按監(jiān)護(hù)儀作用分:純監(jiān)護(hù)儀、搶救和治療用監(jiān)護(hù)儀按儀器構(gòu)造功能分:一體式監(jiān)護(hù)儀、插件式監(jiān)護(hù)儀醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀的分類(fēnlèi)第七頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀的結(jié)構(gòu)(jiégòu)第八頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件安全性能(xìngnéng)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌功能更強(qiáng)大、性能更卓越專用監(jiān)護(hù)儀發(fā)展迅速遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)和家庭監(jiān)護(hù)日益普及醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀的特點(diǎn)(tèdiǎn)第九頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件主要監(jiān)護(hù)參數(shù)一、心電圖導(dǎo)聯(lián):3個(gè)或6個(gè),最多12個(gè)電極(diànjí):肢體導(dǎo)聯(lián)3個(gè)或4個(gè);

胸導(dǎo)聯(lián)3個(gè)(R、L、RF)監(jiān)護(hù)肢體導(dǎo)聯(lián)和胸導(dǎo)聯(lián)則至少5個(gè)6.2臨床常用的監(jiān)護(hù)參數(shù)以及(yǐjí)測(cè)量原理第十頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件第十一頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件心電圖機(jī)和心電監(jiān)護(hù)的區(qū)別(qūbié)儀器類別通頻帶時(shí)間常數(shù)測(cè)量目的放大器性能要求心電圖機(jī)0.05~80Hz≥3.2S心電的細(xì)微結(jié)構(gòu)(短時(shí)間)高心電監(jiān)護(hù)1~25Hz≥0.3S心率(長(zhǎng)時(shí)間)低第十二頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件二、心率:

指心臟每分鐘搏動(dòng)(bódòng)的次數(shù)瞬時(shí)心率:心電圖兩個(gè)相鄰R-R間期的倒數(shù)F=1/T(次/秒)=60/T(次/分鐘)平均心率:在一定計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)的R波的個(gè)數(shù)第十三頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件心率(xīnlǜ)變異性分析數(shù)據(jù)分析法建模心率變異性(heartratevariablity,HRV)是指逐次(zhúcì)心動(dòng)周期之間的微小時(shí)間變異數(shù)。HRV一般用R-R間期來(lái)描述,也可以用瞬時(shí)心率來(lái)描述。HRV分析就是通過(guò)對(duì)心率微小漲落的變換和處理以獲取心血管系統(tǒng)、自主神經(jīng)系統(tǒng)等有關(guān)信息的信號(hào)分析過(guò)程,對(duì)于大多數(shù)心血管疾病及其他相關(guān)疾病的早期診斷、治療及預(yù)后評(píng)價(jià)具有重要意義。第十四頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件線性分析法——統(tǒng)計(jì)學(xué)分析(fēnxī)(時(shí)域分析法)、譜分析和傳遞函數(shù)分析(頻域分析法)。非線性分析法——Poincare映射圖、分?jǐn)?shù)維法、復(fù)雜度分析和非線性動(dòng)力學(xué)分析。心率(xīnlǜ)變異性分析方法第十五頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件時(shí)域分析法基于統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和幾何學(xué)方法短時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析指標(biāo)平均心率、平均R-R間期、極差、標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)、相鄰(xiānɡlín)間期差的標(biāo)準(zhǔn)差(SDSD)、相鄰間期差的均方根(rMSSD)、相鄰間期差大于50ms的個(gè)數(shù)(NN50)和NN50占總間期數(shù)的百分比第十六頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件幾何學(xué)分析R-R間期直方圖、三角指數(shù)時(shí)域分析法特點(diǎn):計(jì)算簡(jiǎn)單、指標(biāo)(zhǐbiāo)意義明確第十七頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件頻域分析法可以把復(fù)雜的心率波動(dòng)信號(hào)按照不同的頻段來(lái)描述其能量分布,將各種生理因素的作用適量分離進(jìn)行(jìnxíng)分析。Welch法和自回歸(AR)模型頻域分析法主要計(jì)算參數(shù):總功率(TP)、低頻功率(LF)、高頻功率(HF)、兩個(gè)頻率范圍內(nèi)總功率的比值(LF/HF)、歸一化的LF和HF頻域分析法特點(diǎn):具有更高的準(zhǔn)確性和靈敏度第十八頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件自回歸(huíguī)(AR)模型按照最小均方準(zhǔn)則(zhǔnzé)估計(jì)參數(shù)的全極點(diǎn)模型傳遞函數(shù)隨機(jī)序列x(n)的AR模型功率譜函數(shù)第十九頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件AR模型(móxíng)分析法步驟記錄心電信號(hào)識(shí)別R波(斜率閾值法),計(jì)算逐次心跳的R-R間期,以心跳次數(shù)為橫坐標(biāo)、心電圖中R-R間期大小為縱坐標(biāo),得到心率圖心率圖中R-R間期隨心跳次數(shù)的變化可被看作一種隨機(jī)信號(hào),對(duì)這種隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行譜分析,可得HRV譜進(jìn)行譜分解(fēnjiě),分組歸類計(jì)算各個(gè)組分的功率并比較并根據(jù)得到的心率圖進(jìn)行時(shí)域分析第二十頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件分析系統(tǒng)(xìtǒng)設(shè)計(jì)第二十一頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件三、呼吸

呼吸監(jiān)護(hù)指監(jiān)護(hù)病人的呼吸頻率,即呼吸率。呼吸頻率是病人在單位時(shí)間(shíjiān)內(nèi)呼吸的次數(shù),單位是次/分。第二十二頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件1、熱敏式呼吸(hūxī)測(cè)量用熱敏電阻放在鼻孔處,當(dāng)鼻孔中氣流通過(guò)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

是對(duì)流換熱系數(shù),Tf與人體溫度接近,且恒溫。若呼吸流速大,熱交換Q就大,因此(yīncǐ),熱敏電阻溫度T變化也較大第二十三頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件當(dāng)鼻孔氣流周期性地流過(guò)熱敏電阻時(shí),熱敏電阻值也周期性地改變.根據(jù)(gēnjù)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(guò)放大處理后可以得到呼吸率。第二十四頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件2、阻抗(zǔkàng)式呼吸測(cè)量人體呼吸運(yùn)動(dòng)時(shí),胸壁肌肉交變弛張,胸廓也交替變形,肌體組織(zǔzhī)的電阻抗也交替變化,變化量為0.1~3,稱為呼吸阻抗(肺阻抗)。第二十五頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件特點(diǎn):呼吸(hūxī)阻抗電極與心電電極合用電橋激勵(lì)電源采用20~100kHz的高頻電源激勵(lì)源為恒流源第二十六頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件腦電頭皮(tóupí)電極電阻測(cè)試電路第二十七頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件四、有創(chuàng)血壓五、無(wú)創(chuàng)血壓六、心輸出量**七、體溫(tǐwēn)

八、脈搏**九、血?dú)?*第二十八頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件心輸出量血流量

(BloodflowVolume):?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)血管某一截面積的血量(mL/minorL/min)。心輸出量(CardiacOutput):是心臟(xīnzàng)每分鐘射出的血量(L/min)。一般用肺動(dòng)脈或主動(dòng)脈中的血流量作為心輸出量。每搏輸出量(StrokeVolume):每次心搏的血液輸出量。

心輸出量=每搏輸出量心率第二十九頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件心輸出量測(cè)量方法:連續(xù)輸注指示劑—稀釋(xīshì)法稀釋技術(shù):把已知濃度的一些示蹤物質(zhì)注進(jìn)心臟之前的靜脈血流中,指示劑通過(guò)心臟之后,在其下游測(cè)出稀釋后的濃度,由此算出心輸出量。第三十頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件質(zhì)量傳輸原理:

含有某種指示劑的血液流過(guò)機(jī)體時(shí),機(jī)體向血液吸收或排除該指示劑,于是(yúshì)血液中指示劑濃度將發(fā)生變化:第三十一頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件1、Fick法在開放血液循環(huán)中,以氧作為指示劑,由于肺毛細(xì)管與肺泡(fèipào)之間的氧交換量與肺血流量成正比,因此可以通過(guò)測(cè)量肺動(dòng)脈和肺靜脈的氧濃度測(cè)量心輸出量。

Q為血流量(mL/min);Ca為動(dòng)脈血氧濃度(mL/L);Cv為靜脈血氧濃度(mL/L);dV/dt為單位時(shí)間內(nèi)氧消耗量(mL/min)第三十二頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件Fick法測(cè)量(cèliáng)心輸出量原理圖第三十三頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件dV/dt是肺氧消耗量,它等于(děngyú)吸入氣氧含量與呼出氣氧含量之差,用肺活量計(jì)測(cè)定,Ca用動(dòng)脈心導(dǎo)管測(cè)定。Fick法測(cè)量精度高,是心輸出量測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)方法。第三十四頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件2.熱稀釋(xīshì)法熱稀釋(xīshì)采用冷生理鹽水作為指示劑,具有熱敏電阻的Swan-Ganz漂浮導(dǎo)管作為心導(dǎo)管。熱敏電阻置于肺動(dòng)脈,向右心房注人冷生理鹽水。心輸出量可由Stewart-Hamilton方程確定:第三十五頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件1.08是由注人冷生理鹽水和血液比熱及密度有關(guān)的常數(shù)(chángshù),b0是單位換算系數(shù),CT是相關(guān)系數(shù),Vi和Ti是冷生理鹽水的注入量和溫度,Tb和Tb是血液溫度和變化量。冷生理鹽水可以用0~4C的冰水液,也可用19~25C的室溫液。第三十六頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件脈搏(màibó)

脈搏是動(dòng)脈血管隨心臟舒縮而周期性搏動(dòng)的現(xiàn)象(xiànxiàng),脈博包含血管內(nèi)壓、容積、位移和管壁張力等多種物理量的變化。光電容積式脈搏(màibó)測(cè)量第三十七頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件

光電容積式脈搏測(cè)量是監(jiān)護(hù)測(cè)量中最普遍(pǔbiàn)的,傳感器由光源和光電變換器兩部分組成,它夾在病人指尖或耳廓上。光源選擇對(duì)動(dòng)脈血中氧合血紅蛋白有選擇性的一定波長(zhǎng)的光,最好用發(fā)光二極管,其光譜在610-7~710-7m。這束光透過(guò)人體外周血管,當(dāng)動(dòng)脈搏動(dòng)充血容積變化時(shí),改變了這束光的透光率,由光電變換器接收經(jīng)組織透射或反射的光,轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送放大器放大和輸出由此反映動(dòng)脈血管的容積變化。第三十八頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件血?dú)?xuèqì)PO2是度量動(dòng)脈血管中的含氧量,PCO2是度量靜脈血管中二氧化碳含量(hánliàng)

M是含氧量或含二氧化碳量,是溶解系數(shù),p是PO2或PCO2,P是大氣壓第三十九頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件氧和二氧化碳(èryǎnghuàtàn)在血液中以物理溶解和化學(xué)結(jié)合兩種狀態(tài)存在,正是由于化學(xué)結(jié)合的存在,才使血液運(yùn)輸O2和CO2的能力大為提高。血液中Po2高時(shí),血液呈鮮紅色,Po2低時(shí)血液呈暗紅色。當(dāng)光線透過(guò)不同Po2的血液時(shí),光線通過(guò)光電變換器有不同的靈敏度。通過(guò)測(cè)量光電變換器的靈敏度,即可測(cè)定Po2。

第四十頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件呼吸(hūxī)末二氧化碳(PetCO2)監(jiān)護(hù)呼吸(hūxī)末二氧化碳(PetCO2)是麻醉患者和呼吸代謝系統(tǒng)疾病患者的重要檢測(cè)指標(biāo)。監(jiān)測(cè)呼氣末二氧化碳濃度,不僅可監(jiān)測(cè)通氣而且能反映肺血流,具有無(wú)創(chuàng)及連續(xù)監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn),從而減少血?dú)夥治龅拇螖?shù)。第四十一頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件CO2測(cè)量主要采用紅外吸收法,即不同濃度的CO2對(duì)特定紅外光的吸收程度不同。因CO2能吸收4.3μm紅外線,用紅外線透照測(cè)試(cèshì)氣樣后,光電換能元件能探測(cè)到紅外線的衰減程度,所獲取信號(hào)與參比氣信號(hào)比較,就能得到CO2濃度。第四十二頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件CO2監(jiān)護(hù)由主流式和旁流式兩種。主流式直接(zhíjiē)將氣體傳感器放置在病人呼吸氣路導(dǎo)管中,直接(zhíjiē)對(duì)呼吸氣體中的CO2進(jìn)行濃度轉(zhuǎn)換,然后將電信號(hào)送入監(jiān)護(hù)儀進(jìn)行分析處理,得到PetCO2參數(shù)。旁流式的光學(xué)傳感器置于監(jiān)護(hù)儀內(nèi),由氣體采樣管實(shí)時(shí)抽取病人呼吸氣體樣品,經(jīng)氣水分離器,去除呼吸氣體中的水分,送入監(jiān)護(hù)儀中進(jìn)行CO2分析。第四十三頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件血氧飽和度

在O2運(yùn)輸中,O2主要(zhǔyào)與血紅蛋白以結(jié)合形式存在于紅細(xì)胞內(nèi),溶解的量極微,故每100ml血中,血紅蛋白結(jié)合氧的最大量稱氧容量(oxygencapacity,OCP),血紅蛋白實(shí)際結(jié)合的氧量稱氧含量(oxygencontent,OCN)。血氧飽和度為兩者之比第四十四頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件

正常血液中存在四種血紅蛋白:即氧合血紅蛋白(HbO2)、還原血紅蛋白(Hb)、碳氧血紅蛋白COHb、高鐵血紅蛋白(MetHb),其中Hb與氧作可逆性結(jié)合(jiéhé),而COHb和MetHb不與氧結(jié)合,所以第四十五頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件測(cè)量(cèliáng)原理

透射(tòushè)法:根據(jù)郎伯-比爾定律,當(dāng)一束光照射到某種物質(zhì)的溶液上時(shí),物質(zhì)對(duì)光有一定的吸收衰減,透射光強(qiáng)I與入射光強(qiáng)I0之間有以下關(guān)系:

I=I0e-cd

式中,為物質(zhì)的吸光系數(shù),c為溶液的濃度,d為光穿過(guò)的路徑。第四十六頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件I0/I比值的對(duì)數(shù)稱為吸光度D,因此上式可表示為:D=ln(I0/I)=cd若保持光的路徑不變,吸光度便與物質(zhì)(wùzhì)的吸光系數(shù)和溶液的濃度成正比。第四十七頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件血液中氧合血紅蛋白(HbO2)和還原血紅蛋白(Hb)對(duì)不同(bùtónɡ)波長(zhǎng)的光的吸收系數(shù)不同(bùtónɡ),在波長(zhǎng)為600nm~700nm的紅光區(qū),Hb的吸收系數(shù)比HbO2的大;而在波長(zhǎng)為800nm~1000nm的近紅外區(qū),HbO2的吸收系數(shù)比Hb的大;在805nm附近是等吸收點(diǎn)。第四十八頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件HbO2與HbR對(duì)紅光與近紅外光的吸收系數(shù)曲線(qūxiàn)第四十九頁(yè),共五十六頁(yè)。編輯課件測(cè)量方法

氧合血紅蛋白和非氧合血紅蛋白對(duì)不同波長(zhǎng)紅光和紅外光的吸收存在差異,且每次脈搏搏動(dòng)時(shí),動(dòng)脈血容量變化導(dǎo)致對(duì)不

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