1、监护仪的基本结构及其原理 心电导联线的接法1 摘 要: 临床上使用的监护仪其优点是能够对病人的状况和生理参数进行连续的监护,检测各参数的变化趋势 ,指出临危情况 ,供医生做出应急处理和进行治疗的依据,使并发症的发生减到最小可能 ,最后达到减缓病情并消除疾病的目的。各参数的准确性将直接影响着治疗方案 ,各参数值与它们的测量电路有直接关系,测量电路是根据各参数的测量原理来设计的,掌握各参数的测量原理对我们在检修仪器时会有很大的帮助,为此 ,本文对一般参数的测量原理加以介绍 2 监护仪的基本原理： 监护仪所测量的参数分为电量和非电量两种，电量信号如心电信号，直接由电极拾取；非电量信号如血压、体温、呼
2、吸、血氧等都需要通过各种传感器拾取，然后转换为与之有确定函数关系的电信号，再经过放大、滤波、计算、处理等记录和显示。所以，对于非电量的检测，传感器是关键部件。传感器中的敏感元件和转换元件又是直接感测或响应测量转换成电信号的部件。如感测体温的热敏电阻、有创血压检测的传感膜片等，就是敏感元件。转换部件如血氧饱和度中的光电管、呼吸测量中的电桥等；信号调节和转换电路是把传感器元件输出的电信号处理、放大，转换为方便微处理器电路或显示、记录电路处理的信号。 3 监护仪测量参数的临床应用： 3.1、循环系统：心率、心律、血压、心输出量 （这些参数从不 、同侧面反映人体心脏泵血功能的好坏） 3.2、呼吸系统：
3、呼吸频率、呼吸力学肺功能、血氧饱和度、呼末 CO2、麻醉气体浓度 3.3、神经系统：脑电图、肌松等 4 监护仪的主要测量参数： 4.1 REST(呼吸) 4.2 TEMP（体温） 4.3 ECG 模块（心电） 4.4 血氧模块（SpO2 板） 4.5 血压模块（泵板+泵+连接板） 4.6 IBPCO（有创压模块） 4.7 二氧化碳模块（CO2 板+吸入导管+排出导管） 4.8 麻醉模块（AG 模块+O2 模块） 5 监护仪组成： 5.1 电源部分 5.2 主控板部分 5.3 参数测量部分 5.4 人机接口部分 5.5 其它辅助功能部分 监护仪组成基本框图 1.1 6 监护仪的结构连接图： 监护
4、仪的结构连接框图 1.2 7 八大模块的结构原理 7.1 心电模块 7.11 概述 心电测量功能是监护仪的最基本监测参数之一，也是评价一台监护仪性能、特征的最重要的指标，心电监测特性将取决于硬件电路设计和系统软件的信号分析算法，关键特性主要体现在抗工频干扰、基线漂移、心电波形的失真和心电特征参数的计算与分析，但从客观的性能、功能评价方面来看检测指标远多于上述的要求，与心电的相关的标准已在参数指标的测试项目、测试方法、参数指标的范围限定等方面作了明确的规定，所以在心电测量功能块的设计、测试、验证过程中只需按标准的规定执行就可以满足临床的要求。 7.12 心电检测的原理 心电监护是主要依据心脏的电
5、活动的综合矢量在体表各方向上的投影，形成了 3 个肢体导联、3 个肢体加压导联和 6 个胸导联心电信号分量的常规 12 导联心电信号监测与分析、应用方法，体表心电的投影分量大小一般只有几百微伏到几个毫伏的信号强度，需要具有高输入阻抗的信号放大，为了消除工频干扰和其它高频噪声源，在心电信号放大电路中需要充分考虑共模噪声的抑制和通频带的设置，在心电特征识别的方法将主要考虑的心电 QRS 波的检测和异常波的剔除，正确计算心率，同时还需要考虑心律失常的特征识别、ST 段的测量和整体心电波形的形态学，为实时的心电监护提供及时、有用的诊断信息。 监护配件也是影响心电信号获取质量优劣的关键环节，包含心电电极
6、、心电电缆，心电电极是人体与电路间的耦合器，心电电极应该满足生物兼容性要求，对连续使用时间应该明确规定，否则将影响心电获取的质量，心电电缆是连接心电电极到心电监护仪之间的信号通道，屏蔽的优劣将是影响心电信号传递的关键，耐除颤高压也将是这个电缆线的关键指标，否则会影响在除颤下使用监护仪的安全性。 a. 基本指标与标准 (1)基本指标 共模抑制比; 增益设置与准确性; 不同的应用模式下的通频带; 输入阻抗; 输入噪声; 心率检测范围与精度; 心率检测的最小输入信号幅度; ST 段的测量范围和精度; 最小漏电流; 最大极化电压范围; Pace 脉冲的抑制能力; 抗除颤耐受能力; 抗除颤的波形显示恢复
7、时间; 抗高频电刀的波形显示恢复时间; 心律失常分析功能。 心电导联： 心电导联线的接法 1 标准肢体导联： 有导联、导联、导联 2 胸导联： V1、V2、V3、V4、V5、V6、 3 加压单极肢体导联： 分为 AVR、AVL、AVF 心电各导联的形成各肢体导联位置 各胸导位置 V1：胸骨右缘第四胁间隙； V2：胸骨左缘第四胁间隙； V3：V2 与 V4 之间； V4：左第五胁间隙锁骨中线处； V5：左腋前线与 V4 同一平面； V6：左腋中线与 V4 同一平面。 欧洲及美国标准中的导联名称 心电监测的意义 1、心律监测：心律是指心脏运动的规律 性，即每次心跳的周期间隔是否相等。 仪能够自动监
8、测多种心律失 常：心律不齐、心律紊乱等 2、心率监测：指单位时间内心脏的搏动次数 成人：60100 次/分平均,75 次/分 小儿：100120 次/分 1 岁以下：110130 次/分 新生儿：120140 次/分 引起心率增快的原因： 缺氧、发热、血压早期下降，失血、疼痛、药物引起心率减少的原因： 极度缺氧、心肌缺血、心脏抑制药物中毒，危重情况、室颤、停搏、传导阻滞、高钾血症 ECG 测量注意事项 1 外科电设备干扰：电刀、电凝器、吸引器、外界空间电磁场 2 对干扰波形没有进行滤波 3 没有外接地线 4 心电电极片没有安置好 5 使用过期的或重复使用一次性电极片 6 安置电极片部位皮肤未清
9、洁或毛发、皮屑导致电极接触不良。 7 每 24 小时内更换电极或改变位置。 8 对于起搏病人，必须开启起搏脉冲分析功 能。当起搏分析打开时，不检测与室性早搏有关的心律失常（包括 PVCs 计数），同时也不进行 ST 段分析。 9 如果病人的心率或心电波形有明显的变化，则需要调整 ST 测量点. 7.2 无创血压模块 7.21 概述 无创血压测量功能是监护仪最基本的监测参数之一，也是反映监护仪性能特征的关键参数，目前大多数监护仪上所采用的无创血压方法都是基于振荡法的，虽然这个方法存在某些局限性，但因其使用方便，测量结果客观、重复性好，在临床得到广泛应用。 7.22 无创血压测量的基本原理 无创血
10、压测量方法一般是采用振荡法，即利用捆绑在手臂上袖带，并通过充气泵向袖带充气以阻断血管中脉动的传播，再以线性(35mmHg/s)或阶梯放气(615mmHg/阶梯)形式逐步对袖带放气，并借助于连通于气路的桥路压力传感器和相应的放大、滤波电路、A/D、CPU 控制等将通过袖带传递到气路中的脉动信号和压力信号转换成数字信号，进一步对这个脉搏波、袖带压进行适当的数据处理，得到包含脉搏波变换趋势的系列脉搏波和对应的袖带压力，利用最大脉搏处的袖带压将对应于受试者的平均压和一些经验的比例系数算法就可以计算出所需要的收缩压、舒张压、平均压以及脉率等结果，上述检测准确性将取决于压力传感器、检测电路的线性程度、脉搏
11、波识别方法、基于脉搏波的振荡趋势恢复方法和经验的比例系数算法，无创电子血压测量设备的专用标准上要求需要通过临床评估方法来确认测量的准确性和使用范围 NIBP 测量原理示意图 NIBP 注意事项 选择合适的袖套及模式设置 标记 处对准肱动脉 测量部位应与心脏(右心房)保持水平并外展 45 度(0.9mmHg /cm) 不能穿太厚的衣服，尤其是棉毛衣服 袖套应松紧适中 不要在有静脉输液或插导管肢体上安装袖带 7.23 无创血压测量的检验方法 7.231 无创血压测量的模拟器检验 血压的测量是针对人体动脉血管内因心脏的“泵血”功能所产生的血液流动和对血管施加的压力变化活动的测量，可分为间接测量和直接
12、测量，对于直接测量方法(也称为有创压方法)将在后续的章节中介绍。对于间接测量方法(也称为无创血压测量方法)，大多数监护仪都是采用了基于振荡法的无创血压测量方法，而血压模拟器也是和大多数监护仪的血压测量原理一样也采用了振荡法来模拟人体的血压产生过程，当采用血压模拟器设置某组血压值时(收缩压、平均压和舒张压)，这个血压模拟器将会根据这组血压值来产生振荡波和相应的袖带压力，最大振荡波的幅度值处的袖带压力是对应于平均压，根据这个平均压和相应的比例系数来确定收缩压和舒张压，也就是说血压模拟器会根据内部的程序设置来固定地给出每组血压值和相应的振荡波，而不同的模拟器厂家所设定的比例系数是不同的，而且每种模拟
13、器所模拟的振荡波的变化趋势也不会完全相同，所以同一个监护仪在利用不同厂家的模拟器评估时可能得到不同的结果，而且没有一个血压模拟器生产厂家声称自己的血压模拟器所产生的模拟血压输出是严格按无创血压的临床评估标准通过临床试验得出的，所以这种血压模拟器所产生的每个组合血压值不能用于衡量监护仪的血压测量的准确性。 目前大部分无创血压测量模块的生产公司也是根据振荡法来完成无创血压测量方法的实现，即检测振荡波的最大值，这个最大值所对应的袖带压即为平均压，再根据这个平均压、最大脉搏波幅度和相应的比例系数来确定收缩压和舒张压，由于这里所测量的收缩压和舒张压要符合临床的实际情况，即要和临床病人通过同步或顺序的听诊
14、法和有创压法所得到收缩压和舒张压进行对比，统计分析的误差要满足无创电子血压测量设备的专用标准要求，因此这些血压模块的设计、制造公司在确定上述比例系数方法时进行了大量的临床试验研究，在临床试验研究中需要严格按血压临床评估标准的要求，根据受试病人血压的高、中、低分布、手臂的粗细分布、新生儿、年龄等的不同特点来选择受试对象，比较分析血压的测量结果，并使得振荡法中所使用的比例系数在不同的血压段、不同的应用中是自适应调节的，这样就使得在各种应用情况的血压测量结果更能符合临床的实际情况，确保临床使用的有效性。 基于上述的情况介绍，如果采用血压模拟器来评价血压模块的准确性将产生来自不同监护仪生产厂家的各种监
15、护仪的血压测量不准的问题，而采用不同厂家的血压模拟器来评价同一个监护仪的血压测量特性也会得到不同的测量结果，因此，血压模拟器不能作为无创血压测量准确性的衡量依据，但由于血压模拟器在血压范围的设置、脉率的改变、脉搏波幅度、干扰信号定量化产生等的改变上方便、灵活，可以作为无创血压测量一致性、测量范围、脉率变化的适应范围、脉搏波幅度的适应范围、抗干扰特性等方面的评价准则。 静态袖带压力的测量范围和精度检验也是可以通过血压模拟器来完成，SP-10 标准中规定了电子血压测量设备的静态袖带压力的测量准确性，0 200mmHg内误差不超过4mmHg，200mmHg 误差不超过测量值的 2%，过压保护点的设置
16、:成人不超过 300mmHg+10%，新生儿不超过 150mmHg+10%。 另外单次血压测量的测量时间及其限制是可以通过血压模拟器来完成的，SP-10 标准上规定了单次血压测量时间限制: 成人为 180s，新生儿为 90s。 基于振荡法的无创血压测量的血压模拟器评估将主要重点评价： 血压测量的范围; 血压测量的一致性; 袖带脉搏波强度和脉率的变化对血压测量的影响; 静态袖带压力测量范围和精度; 过压保护点的测试; 单次血压测量的时间及其限制。 7.232 无创血压的临床试验检验 由于无创血压的测量方法是间接的，血压测量又是一个最关键的临床生理指标之一，所以国际上针对无创血压准确性评估的临床试
17、验方法制定有专门的标准，如 AMMI 的 SP-10，欧盟的 DIN58130 等，对血压测量功能的安全性和有效性的设计和评价都有详细的规定，这里重点对临床试验方案中主要部分做一些简介。 在临床试验方案的制定上需要严格按照这些专标的要求，如在受试对象的选择、受试对象的数量、异常数据或受试对象的剔除、试验结果接受准则的制定、临床对比试验方法和步骤的制定、数据记录组数和数据分析方法的选择等，对成人和新生儿又有不同试验对比方法的要求，具体方案的制定请严格参考上述的有关标准的内容，确保最终的临床试验满足这些标准的规定。 根据 SP-10 的规定，临床评估应分为成人和新生儿两个部分进行，成人部分的评估方
18、法应选择听诊法或者有创压方法作为同步测量对比方法，在受试者的选择上应考虑高、中、低血压的分布数量，以及各种手臂围的分布，特别是粗手臂围所占的比例，总的有效受试者数量不少于 85 例，每例所得到的数据组数不少于 3; 新生儿部分的评估方法应选择有创压方法作为同步测量对比方法，而有创压穿刺的部位首推脐动脉，受试对象不少于 15 例，每例所得的数据组数不少于 3。 根据上述 SP-10 规定的临床评估要求，在严格按上述标准所规定的方法实施后，对这些临床对比数据进行相关的统计分析，给出分析结果; 这个标准还给出了这个临床评估结果可以接受的准则，即分析结果: 对比的平均误差不能超过5mmHg，对比的标准
19、误差不超过 8mmHg，所以各个监护仪厂家在其产品的规格书上所声明的无创血压测量的准确性就是指上述的临床评估的统计结果。 7.24 无创血压测量的检验内容和步骤 7.241 概述 无创血压测量方法一般是采用振荡法，是一种无创的间接血压测量方法，前面已经叙述了对其检验、评估的方法，但还需要进一步规范检验的具体步骤和内容，便于采取统一的检验手段，客观地评估无创血压测量的准确性和有效性。 7.242 基本指标与标准、法规要求 i. 基本指标 o 静态压力测量范围和精度; o 血压测量范围和精度; o 成人、小儿模式; o 新生儿模式; o 脉率测量范围和精度; o 过压保护设置; o 成人、小儿模式; o 新生儿模式; o 软件方式; o 硬件方式; o 测量间隔时间设置(自动测量模式); o 单次血压测量的时间(正常血压测量); o 单次血压测量的时间限制。标准与法规 (a) 欧洲标准: EN 1060-1，Non-invasive sphyg-momanometers-Part 1: General require-ments EN 1060-3，Non-invasive sphyg-momanometers-Part 3: Supplementary requirements for electro-
