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1、3 医学监护仪器,3.1 病人监护仪器概述3.2 生理参数检测及监护仪的主要指标3.3 常用的病人监护系统3.4 床边心电监护仪,一、病人监护仪器概述（Patient Monitor）,病人监护仪是一种用以测量和控制病人生理参数，并可与已知设定值进行比较，如果出现超差可发出报警的装置或系统。用途：测量和监视生理参数监视和处理用药及手术前后的状况,与临床诊断仪器的区别：必须长时间连续地监护病人的生理参数。检测出变化趋势，指出病危情况。,随着电子仪器和计算机技术的迅速发展，各种医用监护仪的发展也很快，从单一生理参数的监测发展到对生物电、血压、心率、呼吸、体温、血流等若干参数的联合监测。从单一病床监
2、测发展到对多个病体的连续监测。,现代监护仪均采用了计算机技术，并运用了无损检测技术、遥测技术等，可以对大量检测数据进行实时分析、处理、显示和记录，及时报警或自动启动救护装置进行处理，甚至可对病变情况作出趋势预报。监护仪在临床中使用时，配合其他设备共同组成监护系统对病人进行监护。,监护系统一般由三大部分组成，一是闭路电视摄像与放像系统，监护病人的活动状态；二是必要的抢救设备，为整个系统的执行机构，如输液装置、呼吸机、除颤器、起搏器等；三是多路生理参数监护仪，包括信号检测部分（如传感器和电极等）；信息处理部分（如模拟通道滤波、放大、信号变换、数字信号处理等）；终端显示部分（如数据量显示、报警显示、
3、模拟量显示等）。,监护仪的分类,1监护仪器按结构可以分成以下四类：便携式监护仪、一般监护仪、遥测监护仪。,2、依据病症分类：有冠心病自动监护仪、危重病人自动监护仪、手术室自动监护仪、手术后自动监护仪、分娩自动监护仪、新生儿早产儿自动监护仪、放射线治疗室自动监护仪、高压氧仓自动监护仪等等。,3、根据使用范围分类：有床边监护仪、中央监护仪和离院监护仪三种，它们又各有智能化和非智能化之分。4、根据功能分类：单参数监护仪和多参数监护仪。,二、生理参数检测,常见监护生理参数心电心率呼吸血压心输出量体温脉搏血氧饱和度,2.1 心电导联:3个或6个,最多12个电极:肢体导联3个或4个;胸导联3个(R、L、R
4、F）监护肢体导联和胸导联则至少5个通常用导联对心电图进行连续监测，对冠心病患者，往往还需要同时监测V5导联和导联I的心电图，以便不仅能了解心搏情况，而且可以对心肌缺血、心肌梗塞、各种心律失常(如室颤、房颤、早搏、停博等)作出正确的分析和判断。,心电图机和心电监护的区别,2.2 心率,心率测量是根据心电波形测定瞬时心率和平均心率瞬时心率：心电图中两个相邻R-R间期的倒数平均心率：在一定时间内，求R波个数的比值监护仪的心率报警范围：低限：20100次/min高限：80240次/min,检测R波是测量心率的核心,2.3、呼吸,呼吸监护包括三个方面：呼吸波形实时显示、呼吸率（次/分钟）自动计算及潮气量
5、（每次或每分钟吸入气体体积）的自动计算及显示。常见的呼吸测量方式两种：1、热敏式呼吸测量 2、阻抗式呼吸测量,2.3.1、热敏式呼吸测量,用热敏电阻放在鼻孔处，当鼻孔中气流通过热敏电阻时，热敏电阻受到流动气流的热交换，电阻值发生改变。,对于换热表面积为A，温度为T的热敏电阻，当感受到鼻孔内温度为Tf的呼吸气流的流动，热敏电阻上的对流换热量为 是对流换热系数，Tf与人体温度接近，且恒温。若呼吸流速大，热交换Q就大,因此，热敏电阻温度T变化也较大。,当鼻孔气流周期性地流过热敏电阻时，热敏电阻值也周期性地改变根据这个原理，将热敏电阻接在惠斯通电桥的一个桥臂上，就可以得到周期性变化的电压信号，电压周期
6、就是呼吸周期，因此，经过放大处理后可以得到呼吸率。,2.3.2、阻抗式呼吸测量,人体呼吸运动时，胸壁肌肉交变弛张，胸廓也交替变形，肌体组织的电阻抗也交替变化，变化量为0.13,称为呼吸阻抗（肺阻抗）且这种阻抗变化与呼吸活动呈线性关系。,特点：呼吸阻抗电极与心电电极合用；电桥激励电源采用20100kHz 的高频电源；【胸阻抗包括感抗、容抗和电阻，但当胸部通以50KHz100KHz（例如62.5KHz）的高频电流时，胸阻抗可等效为一纯电阻，因此，可以通过胸电阻的变化来检测呼吸。】激励源为恒流源。,2.4、血压,血压是血管内的血液对单位面积血管壁的侧压力。血压包括动脉血压，毛细血管血压，中心静脉血压
7、。我们所测量血压主要指动脉血压，它包括收缩压和舒张压。,收缩压（高压）：心脏收缩时，动脉血压所达到的最高数值,舒张压（低压）：心脏舒张时，动脉血压下降的最低数值,2.4、血压,测量血压可进行有创检测和无创检测。有创检测采用的方法为动脉插管接压力计或压力传感器，这种方法测量准确，但给病人造成痛苦，因此只在心血管手术时运用。无创检测传统的方法是听诊法，又称柯氏音法，这种方法是俄国医生Korotkoff于1905年发明的。,有创血压测量方法,柯氏音法是用一个1323cm的气袖缠于上臂中部，输出管连于水银压力计，气袖下方肱动脉搏动处放置听诊器。用橡皮球向气袖打气，当袖内压大于收缩压（PS，即所谓“高压
8、”）时，动脉被压闭。然后以23mmHg/秒的速率放气，并监听柯氏音。柯氏音是血流通过被压闭又逐渐开启的动脉血管时产生的断续声音。,2.4.1 柯氏音法,柯氏音分为五相，第一相对应着袖内压刚刚低于收缩压，血管内开始出现断续的血流时产生的，因此此时水银压力计的指示的就是收缩压；第五相对应着袖内压刚刚低地舒张压（PD，即所谓“低压”），血流在血管内开始连续通过，柯氏音由减弱变为消失，此时水银压力计的指示就是舒张压。,20世纪70年代以来，出现了多种柯氏音法电子血压计，由微处理器控制，手动或用气泵自动打气，手动或用电磁阀自动放气，通过微音器自动监测柯氏音，并由微处理器自动判断及自动测量，由液晶数字显示
9、收缩压、舒张压、平均压及心率等。,柯氏音法的关键在于辨别血流的声音信号，以声音变化为依据。其优点为同一般临床应用相一致，容易被医生们认同。其缺点是测量精度低，往往需要多次测量。基于柯氏音法电子血压计也存在该问题。电子器件的拾音器易受外界噪声干扰，结果偏差较大，不能直接测量动脉平均压。因此在血压测量的技术中，渐渐被振荡法所代替。,测振法是70年代发展起来的测量血压的新方法。这种方法也象传统的柯氏音法那样需要用袖带阻断动脉血流。但在放气过程中，不是检测柯氏音，而是通过压力传感器检测袖内气体的振荡波。这些振荡波起源于动脉血管壁的振动。理论计算和实验证明，这种振荡波与动脉壁收缩压、舒张压、平均压均有一
10、定的函数关系。,2.4.2、测振法（示波法）,收缩压,平均压,舒张压,通过将振荡波放大、滤波后，将包络线检出，再用一定的判据判断包络线与收缩压、舒张压的时相对应关系。该关系一般采用经验值获得。该方法不受操作者主观影响，避免了柯氏音法易受环境干扰的缺点，能精确地测出平均压。其缺点是测量时要避免上肢肌肉收缩、心房纤颤时测量数据不准确。,示波法血压测量系统设计图,血压测量模块结构图,压力放大部分,气动部分,示波法血压测量软件流程,2.4.3 超声波法,超声波法测量血压结构图,无创动态血压监测最早由llinman等1962年研制并应用于临床。开始为半自动式，随着电子技术的飞速发展，美国首先研制和应用全
11、自动型动态血压监护仪。该仪器可在160分钟内随意调整充气间隔时间。我国于1992年亦研制成功，应用比较广泛的厂家有北京同仁光电技术公司、长春曙光、中健电子等厂家的产品。其中北京同仁光电技术公司还推出与心电图同步记录的仪器，可以观察心肌缺血，心律失常与血压改变之间的因果或顺序关系，有很大的临床价值。另外基于脉搏传递时间，动脉容积钳制法、动脉压力测量法等无创连续血压测量。但这些方法还在研究当中，具有广阔的前景。,2.5心输出量,心输出量是指心脏在单位时间内输出的血量（L/min）。它是衡量心功能的重要指标。每搏输出量(Stroke Volume)：每次心搏的血液输出量。心输出量=每搏输出量心率,心
12、输出量测量方法:,在监护仪中，心输出量的测量常采用热稀释法，该方法采用冷液（生理盐水或葡萄糖液）做为指示剂，热敏电阻为传感器。漂浮导管由心房插入肺动脉，将冷液注入右心房，当冷液与血流混合后将会发生温度变化，混合后的液体进入肺动脉时，温度变化由导管前端的热敏电阻检出，根据注入时刻和混合后的温度可以计算出心输出量，这种方法可高精度反复测量不同时间的心输出量，其测量间隙最短可达2分钟。,热稀释法,热稀释采用冷生理盐水作为指示剂，具有热敏电阻的SwanGanz漂浮导管作为心导管。热敏电阻置于肺动脉，向右心房注人冷生理盐水。心输出量可由StewartHamilton方程确定：,1.08是由注人冷生理盐水
13、和血液比热及密度有关的常数，b0是单位换算系数，CT是相关系数，Vi和Ti是冷生理盐水的注入量和温度，Tb和Tb是血液温度和变化量。冷生理盐水可以用04 C的冰水液，也可用1925C的室温液。,除了上述有创的热稀释法外还有以下几种方法：1、微创测量方法，其典型代表是超声多普勒法;2、无创测量方法，包括心血管磁共振成像法、部分CO2重呼吸法、心阻抗图法和脉搏波描记法;3、针对动态测量的需求，主要由心阻抗图法和脉搏波描记法等发展而来的穿戴式和移动式心输出量测量技术。,2.6体温,体温是了解生命状态的重要指标。监护仪中，体温的测量常采用热敏电阻作为温度传感器，采用电桥作为检测电路。现在已有集成化测温
14、电路可供选用。例如：PT100，在0时电阻为100，温度每升高1，电阻变化0.39。在一些特殊场合，为了避免交叉传染，亦可以采用红外非接触测温技术。监护仪中，测温精度应在0.1，应有较快的测温响应。,红外测温除了在医学领域外，在航天，供电，热能等众多领域得到广泛的运用。,2.7 脉搏,脉搏包括血管血压、容积、位移和管壁张力等多种物理量常用的传感器：光电容积式、压电式、心电信号中提取,压电式则采用压电传感器，压电放在脉搏跳动明显处，将压力信号转换为电信号输出。经过放大、滤波、采集、显示输出。近年来光电检测技术在临床医学应用中发展很快，这主要是由于光能避开强烈的电磁干扰,具有很高的绝缘性，且可非侵
15、入地检测病人各种症状信息。用光电法提取指尖脉搏光信息受到了从事生物医学仪器工作的专家和学者的重视。,光电容积法主要采用光电式传感器测量脉搏，该传感器主要由发光二级管和光敏二极管组成，其测量原理是：发光二极管发出的光透射过手指，经过手指组织的血液吸收和衰减，由光敏二极管接收。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化，所以它对光的吸收和衰减也是周期性脉动的，于是光敏二极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变化。,放大处理,采集显示,光电转换,放大整形,计数显示,发光,接收,2.8 呼吸末二氧化碳（PetCO2）监护,呼吸末二氧化碳（PetCO2）是麻醉患者和呼吸代谢系统疾病患者的重要检测
16、指标。监测呼气末二氧化碳浓度，不仅可监测通气而且能反映肺血流，具有无创及连续监测的优点，从而减少血气分析的次数。,CO2测量主要采用红外吸收法，即不同浓度的CO2对特定红外光的吸收程度不同。因CO2能吸收4.3m红外线，用红外线透照测试气样后，光电换能元件能探测到红外线的衰减程度，所获取信号与参比气信号比较，就能得到CO2浓度。,CO2监护由主流式和旁流式两种。主流式直接将气体传感器放置在病人呼吸气路导管中，直接对呼吸气体中的CO2进行浓度转换，然后将电信号送入监护仪进行分析处理，得到PetCO2参数；旁流式的光学传感器置于监护仪内，由气体采样管实时抽取病人呼吸气体样品，经气水分离器，去除呼吸
17、气体中的水分，送入监护仪中进行CO2分析。,2.9 血氧饱和度,通过肺循环，红细胞中的血红蛋白与氧结合成合氧血红蛋白，然后通过动脉血流输送到人体的各个部分。血氧饱和度是指100ml血液中血红蛋白实际结合的氧与能够结合的氧的最大量的比值。该指标是衡量呼吸系统、循环系统是否正常的重要临床指标。传统的测量血氧饱和度的方法是使用分光光度计进行抽血化验。,血氧饱和度的测量目前广泛应用透射法（或反射法）双波长（红光R：660nm和红外光IR：920nm）光电检测技术，检测红光和红外光通过动脉血的光吸收引起的交变成分之比IIR/IR和非脉动组织（表皮、肌肉、静脉血等）引起光吸收的稳定分量（直流）值，通过计算
18、可得到血氧饱和度值SaO2。,由于光电信号的脉动规律与心脏搏动的规律一致，所以根据检出信号的周期可同时确定脉率，因而亦称该方法为脉搏血氧饱和度测量。下图为血氧饱和度测量时手指安放的方法。,测量原理,透射法:根据郎伯-比尔定律，当一束光照射到某种物质的溶液上时，物质对光有一定的吸收衰减，透射光强I与入射光强I0之间有以下关系：I=I0e-cd式中，为物质的吸光系数，c为溶液的浓度，d为光穿过的路径。,I0/I比值的对数称为吸光度D，因此上式可表示为：D=ln（I0/I）=cd若保持光的路径不变，吸光度便与物质的吸光系数和溶液的浓度成正比。,血液中氧合血红蛋白（HbO2）和还原血红蛋白（Hb）对不
19、同波长的光的吸收系数不同，在波长为600nm 700nm的红光区，Hb的吸收系数比HbO2的大；而在波长为800nm 1000nm的近红外区，HbO2的吸收系数比Hb的大；在805nm附近是等吸收点。,测量方法,氧合血红蛋白和非氧合血红蛋白对不同波长红光和红外光的吸收存在差异，且每次脉搏搏动时，动脉血容量变化导致对不同波长光的吸收具有波动成分。所以采用两个波长的红光和红外发光器件依时序发红光不发光红外光不发光，交替工作。,不发光时光敏二极管检测到背景光和干扰信号产生的电流，发红光和红外光时光敏二极管检测到的是透射过人体组织的透射光的光电流以及背景光和干扰信号产生的光电流之和，通过差动放大器可以
20、滤掉背景光和干扰信号产生的影响，得到发红光和红外光时透射光的光电流。进一步通过信号分离可以得到红光和红外光透射信号的直流和脉动分量(IDC)R,(IDC)IR,(IAC)R,(IAC)IR,求出系数R=(IAC/IDC)R/(IAC/IDC)IR 经验公式：血氧饱和度 SaO2=AR2+BR+C 式中A、B、C为经验常数,2.10 心音检测,心音是由于心脏瓣膜的开关、肌腱和肌肉的舒缩、血流的冲击及心血管壁的振动而产生的一种复合音。心音的电子检测方法是通过心音传感器（一种磁电式空气传导传感器）检测心音信号，并通过放大器放大及低通滤波后，送慢扫描示波显示心音波形，或用描记器描记出心音波形，叫心音图
21、。心音的主要频谱在40Hz100Hz之间，异常心音的频谱可达数百Hz。,心音的小波分解信号,滤波后心音信号,心音原始信号,3.3 床边监护仪（Bedside Monitor）,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。,3.3.1 单参数床边心电监护,心电监护仪能够对心脏病患者施行实时、连续地监视心电波形，并予以显示。在心电、心率出现异常时会自动发出警报，自动记录出报警时的心电波形，这是心电监护仪的基本功能。这种仪器的特点是应用微型计算机做数据处理，根据建立起的数理模型做出自动诊断。,床旁心电监护仪框图,单导心电监护仪,心率检测电路
22、组成,除颤抑制电路心电滤波电路半波整流电路阈值电路比较电路单稳电路心率计数电路,3.3.2 多参数床边监护仪,多参数床边监护仪大多采用插件式结构，配置十分灵活，且相对独立，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。以90303B床边监护仪为例介绍多参数床边监护仪结构。,病人数据由功能插件采集并转换成数字信号模式，通过SDLC总线经接口板传送至监护仪主机。送入主机的数据是由监护仪的CPU根据程序存储器中的程序处理，主CPU板包括动态RAM（DRAM）暂时存储数据。ROM包存储的是处理程序、操作系统以及用户和主机诊断程序。机-机之间的数据通讯是通过以太网来实现的。,SDLC同步数据联
23、接控制（数据链网络通讯规程）,SDLC是IBM公司70年代发展的一项通讯协议，它是一个速率达2兆位/秒的双向串行总线。在底板上的SDLC接口，由CPU板上的第一级远程通用外设接口（Remote Universal Peripheral Interface，RUPI）控制，每个功能插件的CPU上还有第二级RUPI，由第一级控制通讯。,总线,医学仪器中的微机系统，从组成结构上可以分成面向中央处理器（即以CPU为中心）和面向总线（即以总线为中心）两大类。以总线为中心的结构中，各部件之间的通讯，只经总线（虽也受CPU控制，但基本上不影响CPU工作），常用于高性能的医学微机系统中。,总线的种类,一是把各
24、种不同器件连接在一起构成不同功能插件的芯片总线；二是把微机系统中的各插件板互相连接起来的板间总线，或称系统总线，用于微机内部，又称内部总线；三是用于将设备系统相互连接起来，构成智能化很强的医学信号处理和临床研究的大系统的通讯总线，又称外总线。,面向微处理器的结构,在8位机的单功能医学仪器中使用较多，它以中央处理器CPU为中心，各部件之间的通讯都要经过CPU或设置专用的信息通路。(主CPU和模块CPU之间多采用中断方式 进行通讯),多种模块如何组合最为合适？,传统的监护仪设备一般是基于总线结构，其原因是在于早期的CPU性能较弱，无法满足监护仪多参数信息处理的要求。而现在CPU的性能日趋强大，发展
25、迅速，尤其以ARM内核的嵌入式系统CPU功能十分强大，现代监护仪将逐渐以CPU为核心设计，从而在保证性能的情况下，结构日趋简单，价格更加便宜。,迈瑞PM9000监护仪结构,Coldfire5260,FPGA,显示,AM79C961,网络通信,FLASH,DRAM,EPROM,血压，按键，记录仪,心电，呼吸，体温,血氧,串口,串口,串口,主控板,监护仪的基本性能参数,以科瑞康公司的PC9000为例心电参数,呼吸体温,无创血压,血氧呼吸,其他要求,3.4 中央监护系统,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病人生理、生化信息及其变化集中分析、处理和
26、管理以提高仪器的利用效率.,3.4.1 多参数中央监护系统,中央监护系统由一台中央监护仪和若干台床边监护仪组成，床边监护仪和中央监护仪间由接口电路和数据通信线路连接，中央监护仪也可发送控制指令至床边监护仪，直接控制其工作，床边的超限报警信号也可同时出现在中央监护仪上，并指出相应的床号和生命指征参数。,信息如何传递通信？,中央监护系统的通信方式 1、以太网基带局域网 10Mb/s载波监听多路访问/冲突检测同轴电缆、集线器、网桥和交换机IEEE 802.3标准总线式结构 监护仪之间的采用网络连接，传统有线网络，目前无线网络的传输开始起步，网络有技术成熟，使用方便，数据量大等优势。但是也存在传输距离
27、近，信号易受阻挡等缺点。,2、蓝牙 蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。,蓝牙构成：无线单元链路控制单元链路管理软件功能优势：抗干
28、扰能力强，采用调频技术。通用性强，使用范围广。不足：传播距离短，一般只有10m，最大100m。,3、无线电通信利用电磁波远距离传送生理数据频分制遥测系统时分制遥测系统脉冲编码制遥测系统优点：技术成熟，传播距离远。缺点：结构复杂，传输信息量不足。,3.5 动态监护（Ambulatory Monitor）,一、动态心电仪（又叫Holter）为了及时发现和治疗早期心脏病和各类隐性、偶发性心律失常、心肌局部缺血，就必须有一种心电图仪能携带在病人身上，在病人正常工作、生活的情况下，小时以上长时间对病人进行检测，随时捕捉病人在工作紧张劳累或精神受到刺激、情绪激动或特殊状态下心脏发生的病变反应。,五十年代末
29、，美国科学家Holter首先发明了这种心电仪，人们叫它为Holter心电仪或叫动态心电仪，这种技术在临床上可实现“长时间”，“动态”记录的心电图，就称为动态心电图（dynamic electrocardiogram，DCG）。,动态心电图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，故又称片段式心电监护仪，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.,Holter系统利用记录器将心电图调制后
30、记录在存储介质上，病人把记录器带在身上后，可以回家正常地生活工作，期间可记录下24小时的心电图，然后再送回医院，由专用计算机控制的回放仪进行回放分析和诊断。Holter系统由两部分组成：心电记录器。心电回放仪。,记录器记录时采用低速记录，而在回放时以高速回放(60或120)，以便在很短的时间内分析完24小时的心电图。计算机可自动高速处理心电数据，检测心律不齐，当捕捉到异常心律时又能以慢速(2)回放，以便医生进行仔细地观察。心电回放仪实际上是一种高性能的心律失常分析仪。Holter系统能检测出短时间发作的异常心电，是目前特别适用于诊断冠心病的仪器。,功能 根据心电波的RR间期、QRS波宽、幅度大
31、小等特征量进行实时分析，判断并有选择地存储记录。可以诊断室颤、心动过缓、漏博、停博、早博、RonT等10多种心律失常病症。,固态存贮式Holter系统,智能Holter系统,由于佩带式心电记录器的特点之一是必须使用电池供电，所以在硬件电路上要考虑尽可能地省电，以延长电池寿命。随着微计算机技术的迅速发展，低功耗的CMOS微机集成电路的研制成功，为研制智能Holter系统提供了条件。,普通Holter系统只能记录24小时的心电图，而其中绝大部分又是没用的，因为许多病人的危险的心脏病心电信号可能若干天或若干星期才发生一次。所以需要研制一种能自动识别不正常心电信号的佩带器，以便较长时间地记录不正常的心
32、电图。,智能Holter系统由于将低功耗的微处理器装入磁带记录器中，可以自动分析心电信号，只有当发生不正常心电时才启动记录器记录，同时发出声光报警信号。一旦心电恢复正常便自动停止记录。由于这种智能Holter系统记录的心电信号时间短，所以也可以用较少容量的存贮器RAM存储心电数据而不需要进行数据压缩。,智能Holter系统的记录器,智能Holter的算法QRS波检测,1.数字滤波 在心电信号的拾取，放大及变换过程中，会引起各种干扰。用数字滤波对经过A/D转换后的心电信号进行滤波和平整。抑制50Hz工频干扰采用5点对称数字滤波器，即:,2.QRS波检测方法,QRS波群的准确检测一直是心电信号自动
33、分析的焦点和难点。目前 QRS波检测方法主要有:差分法、带通滤波法、小波变换、形态学、长度和能量变换 等;另外还有一些新兴的研究方法如人工神经网络、遗传算法、句式分析、隐 Markov 模 型、匹配滤波、H ilbert变换、心电模板、过零检测 等,多种技术交叉融合 的趋势也日趋明显。其中差分法是最简单，最快速的测量方法。,QRS波检测（1）技术处理求出绝对微分数据的形式:为了便于设计识别区分点的程序，把上式修改成求绝对微分数据的形式：,（2）QRS波检测 先求出多个心电周期内的微分数据的最大值。由最大值定出阈值1，应保证能识别每一个QRS波群超过阈值1的时刻作为R波的代表点，表明已进入QRS
34、波群。然后逆方向（P波方向）求微分值小于某一值（阈值2）的点，3个采样点期间内连续小于阈值2的那些点的最后一点作为QRS波的起点。QRS波终点的识别与起点相似。起点与终点的间期定义为 QRS波的宽度。,QRS波的处理,（3）R波检测 在原始心电图中，从识别出的QRS波起点开始，求200ms内数据为最大值的点作为 R 波顶点，两个相邻 R 波顶点之间的间隔即为 R-R 间隔。,3.R 波高度的补偿 因为A/D 采样不一定正好采到 R 波的峰值上，故需对 R 波进行高度补偿。设R波上升和下降斜率基本相同，而计算机对R波采样高度为 a。(1)采样点正落在R波的峰值上,a-a-1=a-a+1,则 VR
35、=a.(2)采样点在R波上升沿,a-a-1 a-a+1，则VR=a+|a+1-a-1|/2(3)采样点在R波下降沿,a-a-1 a-a+1，则VR=a+|a+1-a-1|/2(4)采样点在R波下降沿,a-a-1=0,则VR=a+(a-1-a-2)/2(5)采样点在R波上升沿,a-a+1=0，则VR=a+(a+1-a+2)/2,R波的高度补偿示意图,4.心电数据压缩算法 目的:减少数据量，而又不至于使主要信息失真。方法：小波变换，复合编码，DCT压缩等等。,二、动态血压监测(Ambulatory Blood pressure Monitoring,ABPM),可提供24小时或更长时间的多个血压测
36、量值，具有更好的重复性，较少受心理行为和安慰剂影响，可评估治疗过程中休息及活动状态下血压的总体水平和昼夜节律以及药物作用的持续时间。同时进行动态心电图和ABPM可观察冠心病、心绞痛、心率失常与血压升高与降低之间的因果和时间顺序关系,测量方法：,1、直接测量：经皮穿刺动脉内留置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；但为有创，需要肝素抗凝。2、间接测量：全自动无创连续测量，袖带固定在患者的右上肢，以5min、15min或30min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
37、持相对静止放松状态。,三、远程监护,远程监护是指检测病人的各项生理参数，然后利用通信网络将检测的数据释放到异地进行远程诊断的病人监护技术。远程监护技术缩短了医生和病人之间的距离，医生可以根据这些远地传来的生理信息为患者提供及时的医疗服务。,1临床意义,（1）有利于医疗资源共享，解决偏远地区病人的就医问题，减轻病人负担。（2）对自理能力较差的老年人和残疾人的日常生活状态实施远程监护，不仅能提高医护人员的护理水平和患者的生活质量，还可以评估监护对象的独立生活能力和健康状况。（3）远程监护可以在患者熟悉的环境中进行，减少了患者的心理压力，提高了诊断的准确性。（4）对健康人群的远程监护，可以发现疾病的
38、早期症状，从而达到保健和预防疾病的目的。,2体系结构,远程监护系统一般由三部分组成：病人监护设备、通信网络和医院监护中心.,3.5 远程监护(遥测心电监护),遥测心电监护仪适用于医院内可走动的病人的长时间监测。无线电遥测发射器配带于病人身上，检测心电信号、放大并进行调制发射。发射载波频率一般采用174MHz216MHz，接收距离60米1000米不等。接收器将接收到的无线电信号进行放大和解调，还原成心电信号送监护仪。,为了扩大监护仪的使用范围，常将监护仪设计成两用的，既可作遥测监护，又可作床旁监护。目前，遥测心电不仅应用于医院中，而且还应用于体育运动员、飞行员和宇航员中，检测的参数也是多种的，有
39、心电、脑心、肌电、体温、呼吸、血压、血氧饱和度等多种参数。,遥测心电监护仪框图,对监护仪的要求比对一般诊断仪器的要高。首先要求要有性能良好、固定可靠的换能器，如测量心电信号的电极，其所用材料和固定方法都还在不断地改进，到目前为止还没有满意的无损检测血压的换能器及测量方法，这正是目前国内外学者研究的课题。,监护时间长，往往会遇到更大的干扰噪声，如病人的呼吸或其他动作，因此线路需要更强的抑制噪声、抑制基线漂移和抗干扰的能力，这需要采用一些信号处理方法。在特别的场合，还需要特别设计心电监护仪，如手术室使用的手术室监护仪，必须能够抗高频电刀的高频干扰。,监护仪往往还要求具有自动诊断差别的能力，即要进行
40、模式识别，加以分类，而这种工作还必须和大量的临床工作相结合，与医生合作，才能提取出合适的特征参量，列写出恰当的判据或判别方程。,监护仪还要求有更高的安全性和可靠性、低功耗的微处理器、高容量的静态RAM、高能量的电池、高性能的微型记录仪等也是研制高性能的Holter系统给其他有关行业提出的研究课题。,3.5 监护仪的发展,1、小型化：由于电子技术的不断发展，使得监护仪小型化成为可能，世界上大多数的监护仪厂家都推出了小型化的监护仪，以适应野外、战地和运输途中的需要。体积小、性能稳定、具有常规检测参数、操作更简便的监护仪是今后的发展方向之一。2、综合化：现代医疗技术在不断的进步，医护人员希望了解更多
41、的病人信息，这就要求监护仪能实时监测人体更多的生理参数。,3、模块化：模块化是当今发展的一个趋势，因其具有配置灵活、维护方便、并且可不断升级等优点，深受厂家和医院欢迎。目前已有各种型号的产品应用于临床，模块化监护仪将是发展主流。4、专业化：由于医院的科室分工越来越细，一些专门为某一科室而设计的监护仪也相继问世。这些专业化的监护仪能针对特殊要求，进行特殊的监测项目，解决一些专门的问题。,4、智能化：今后具有各种分析功能、辅助诊断及专家系统的监护仪将得到更快的发展。5、家庭化：由于人们生活水平的提高，对日常生活提出了更高的保健要求，同时家庭病房的出现，也对监护仪提出了新的要求。今后，一种可靠、经济、实用的家庭监护仪将得到很快发展。6、网络化：由于通信、计算机的发展，监护仪的网络化进程加快，不仅病区、医院可以组成局域的网络中央监护，而且医院与医院之间、地区与地区之间、国家与国家之间也可以连网，实现远程会诊、远程监护和远程维护。,THANK YOU！,本章到此结束，谢谢您的光临！,返回本章首页,结束放映,
