生理參數(shù)測量儀器課件

第二章生理參數(shù)測量儀器人體電生理參數(shù)檢測儀器人體非電生理參數(shù)檢測技術(shù)及儀器病人監(jiān)護(hù)儀器2.1人體電生理參數(shù)檢測儀器細(xì)胞是所有生物電的發(fā)生源，生物電或電位是細(xì)胞內(nèi)部與外部間產(chǎn)生的電位差，也就是細(xì)胞膜兩面產(chǎn)生的電位差。生物電現(xiàn)象是細(xì)胞實(shí)現(xiàn)一些最生要功能的關(guān)鍵因素，是生命現(xiàn)象的表現(xiàn)這一。因此，通過研究生物電現(xiàn)象，可以了解生物體的生理活動(dòng)。

進(jìn)行生物電學(xué)研究的第一步，是把生物電信號拾取出來，并用儀器進(jìn)行記錄。有關(guān)腦電、心電、肌電的記錄，是在皮膚表面做間接記錄；記錄視網(wǎng)膜電位、耳蝸電位和鼻電位就比較復(fù)雜了，要分別把記錄電極安放在眼睛角膜表面、耳蝸圓窗表面和鼻粘膜中；而最復(fù)雜且要求最高的技術(shù)則是感受器電位、神經(jīng)元的動(dòng)作電位和神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)的沖動(dòng)電位的記錄，這需要將符合尺寸的引導(dǎo)電極插進(jìn)細(xì)胞或纖維中。早在20年代就出現(xiàn)了用檢流計(jì)測定的心電圖機(jī)。60年代以前，心電放大器一直采用電子管，性能上不斷改進(jìn)，描記器由光點(diǎn)改為熱筆描記。60年代，晶體管心電圖機(jī)的出現(xiàn)使其體積大大縮小。70年代，出現(xiàn)了浮地式心電放大器，進(jìn)一步提高了其安全可靠性。目前，心電放大器均由采用集成電路，遙測心電和多道生理記錄儀也得到了不斷地改進(jìn)和完善。80年代，又廣泛采用了微機(jī)構(gòu)成的智能化電生理儀器，這也將是今后醫(yī)用電生理儀器的發(fā)展方向。人體電生理參數(shù)檢測儀器心電圖機(jī)腦電圖機(jī)誘發(fā)電位儀腦地形圖儀動(dòng)態(tài)腦電記錄分析系統(tǒng)眼震電圖儀肌電圖儀胃電圖儀2.1.1心電圖機(jī)

在每一個(gè)心動(dòng)周期中，心臟各部分興奮過程中出現(xiàn)的電變化的方向、途徑、次序和時(shí)間都有一定的規(guī)律。這種生物電變化通過心臟周圍的導(dǎo)電組織和體液反映到身體表面上來，使身體各部分在每一心動(dòng)周期中也都發(fā)生有規(guī)律的電變化。把測量電極放置在人體表面的一定部位，記錄出來的心臟電變化曲線即為臨床常規(guī)心電圖ECG。可用來診斷心臟疾病。

人體內(nèi)由竇房結(jié)發(fā)出的一次電興奮，按一定的途徑和時(shí)程，依次傳向心房和心室，引起整個(gè)心臟的興奮，使心臟周期性地收縮，推動(dòng)血液在全身循環(huán)。記錄心電圖常用標(biāo)準(zhǔn)十二導(dǎo)聯(lián)法：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF、V1-V6。其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ叫標(biāo)準(zhǔn)肢體導(dǎo)聯(lián)，以右下肢為參考電極，左上肢—右上肢為Ⅰ導(dǎo)，左下肢—右上肢為Ⅱ?qū)?，左下肢—左上肢為Ⅲ?dǎo)。aVR、aVL、aVF為加壓導(dǎo)聯(lián)，V1-V6為胸部6導(dǎo)聯(lián)。心電圖依次測量這12個(gè)導(dǎo)聯(lián)的心電信號并加以描記。

心電圖機(jī)的種類很多，從功能上可大至分為以下五種：⑴單道手動(dòng)心電圖機(jī)。⑵單道自動(dòng)心電圖機(jī)。⑶多道全自動(dòng)心電圖機(jī)。⑷具有自動(dòng)分析診斷功能的智能型心電圖機(jī)。⑸具有自動(dòng)分析診斷功能的智能型多功能心電機(jī)。

具有自動(dòng)分析診斷功能的智能型多功能心電機(jī)：如國產(chǎn)BK-400、BK-500心電多功能綜合分析儀，這類儀器是將人體的心電、向量、晚電位信號通過電極輸入給特制的采集卡式電路板，采集卡式電路板可直接插在微型計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽中，形成一個(gè)基于心電、向量及晚電位綜合數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)?？勺龀鲂碾妶D、向量圖、心頻圖、心室晚電位圖等，并可自動(dòng)分析采集的數(shù)據(jù)，由打印機(jī)輸出診斷結(jié)果。心電圖機(jī)的基本構(gòu)成

1.輸入電路

包括過壓保護(hù)、高頻濾波、緩沖放大器、威爾遜網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)聯(lián)選擇電路。過壓保護(hù)和高頻濾波電路是因有時(shí)心電圖機(jī)與除顫器、高頻電刀同時(shí)使用，為確保病人安全和心電圖機(jī)免遭高壓沖擊，同時(shí)為了阻止外界高頻干擾信號進(jìn)入心電圖機(jī)的前置級而設(shè)置的。緩沖放大器實(shí)際上就是起阻抗變換的作用，它輸入阻抗高輸出阻抗低便于與威爾遜網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗相匹配。

威爾遜網(wǎng)絡(luò)是由9個(gè)電阻組成，6個(gè)20KΩ組成一個(gè)三角形電路，每一個(gè)三角形頂點(diǎn)分別與3個(gè)30KΩ組成一個(gè)星形電路三個(gè)點(diǎn)相連，星形公共點(diǎn)是威爾遜網(wǎng)絡(luò)的中心端，這點(diǎn)的電位與人體電偶中心點(diǎn)電位相等，均可視為零點(diǎn)。RALALF20K30K三角形的三個(gè)頂點(diǎn)分別引入人體右手、左手、左腳三個(gè)肢導(dǎo)的信號，三角形三個(gè)邊的中點(diǎn)是三個(gè)加壓肢體導(dǎo)聯(lián)的相應(yīng)參考點(diǎn)。導(dǎo)聯(lián)選擇電路是控制人體信號的輸入，不同的導(dǎo)聯(lián)選自人體的不同部位。2.放大電路

放大電路基本上是由前置放大電路、中間級放大電路和功率放大電路組成。前置放大的主要任務(wù)是提高共模抑制也就是抑制干擾信號，放大心電信號。1mv發(fā)生器就加在這級的輸入端。中間級放大是將心電信號進(jìn)一步放大，一些在心電機(jī)面板上可調(diào)整的和可用的功能基本在這級實(shí)現(xiàn)。如增益調(diào)節(jié)（記錄筆輸出幅度不夠時(shí)調(diào)節(jié)）、阻尼調(diào)節(jié)（方波不夠理想時(shí)調(diào)節(jié)）、增益選擇（輸出幅度有3檔可選：1/2、1、2）、50Hz電源濾波（去除電源引起的干擾）、35Hz肌電濾波（去除肌電引起的干擾）、位移（調(diào)整熱筆在合適的位置）等。功率放大電路是把經(jīng)過前置放大和中間級放大后的心電信號再放大到使記錄筆能夠產(chǎn)生恰當(dāng)偏轉(zhuǎn)的電平，驅(qū)動(dòng)記錄器進(jìn)行心電描記。

4.電源一般心電機(jī)電源都有交直流兩種方式供整個(gè)機(jī)器電路工作。心電圖機(jī)的關(guān)鍵是前置放大器，對心電放大器的要求是放大倍數(shù)高（約5000倍），輸入阻抗高（>10MΩ），共模抑制比CMRR大（80~100dB），頻率響應(yīng)足夠?qū)挘?.05Hz~100Hz），以及良好的電氣安全技術(shù)，現(xiàn)都采用浮地電源和光電隔離放大器。具有導(dǎo)聯(lián)自動(dòng)轉(zhuǎn)換及光電隔離放大器的心電圖機(jī)框圖

導(dǎo)聯(lián)選擇器前置放大器光電隔離主放大器描記器光電隔離浮地電源主電源微機(jī)按鍵液晶顯示1mV定標(biāo)器如何設(shè)計(jì)一個(gè)性能優(yōu)良且價(jià)格不貴的心電圖機(jī)至今仍然是一個(gè)不斷有人研究的課題。例如如何保證心電圖機(jī)的基線穩(wěn)定不漂移，干擾噪聲盡可能小，如何保證電源浮地、光電隔離等。高質(zhì)量的放大器也是其他電生理儀器如腦電圖機(jī)、肌電圖機(jī)、胎兒心電圖機(jī)、眼震電圖機(jī)、誘發(fā)電位儀以及多道生理信號記錄儀等的核心部件及共同的研究課題。描記器現(xiàn)仍多使用熱筆，熱筆的穩(wěn)定性、線性問題也在不斷改進(jìn)。熱筆只能描記波形，不能打印字符，目前先進(jìn)的陣列式熱敏打印機(jī)不僅可描記波形，還可以打印字符。心律失常分析儀也裝有功能很強(qiáng)的微機(jī)，不僅具有測算功能，而且還具有自動(dòng)判別（模式識別）功能，能自動(dòng)診斷幾十種心律失常的病癥。90年代出現(xiàn)的心電工作站使用個(gè)人電腦，采集12導(dǎo)聯(lián)心電數(shù)據(jù)，可進(jìn)行心律失常分析、心電向量分析以及心室晚電位分析。2.1.2腦電圖機(jī)大腦皮層的神經(jīng)元具有自發(fā)生物電活動(dòng)，因此大腦皮層經(jīng)常具有持續(xù)的節(jié)律性電位改變，稱為自發(fā)腦電活動(dòng)。臨床上將用雙極或單極記錄方法，在頭皮上觀察大腦皮層的電位變化而記錄到的腦電波稱為腦電圖EEG。腦電圖機(jī)通常有8通道或16通道，同時(shí)測量和描記8道或16道腦電波形，用8筆或16筆的墨水筆記錄儀描記?，F(xiàn)代腦電圖機(jī)還有64道及128道。上圖是腦電圖機(jī)的框圖。其前置放大器一般也采用浮地電源及光電隔離技術(shù)，由微機(jī)控制，鍵盤操作。腦電波形的頻率特性比幅度特性在臨床上更顯得重要。腦電在時(shí)域(Timedomain）中不易得到特征參數(shù)，而若將它們變換到頻域（Frequencydomain）中就很容易分出α波、β波、θ波和δ波。(變換常采用傅里葉變換、小波變換等）。這四種波是否出現(xiàn)，出現(xiàn)頻繁程度等均與生理病理狀態(tài)有關(guān)。臨床常用來診斷癲癇等神經(jīng)病和腦部腫瘤。2.1.3誘發(fā)電位儀除了自發(fā)腦電波外，采用刺激的方法還能夠引起大腦皮層局部區(qū)域的電活動(dòng)，稱之為腦誘發(fā)電位EP（EvokedPotential）。刺激的方式通常有三種：視覺刺激、聽覺刺激和體感刺激，刺激時(shí)，可在與刺激感覺通道相對應(yīng)的頭皮部位測到誘發(fā)電位，分別稱為視覺誘發(fā)電位

VEP（VisialEvokedPotential）、聽覺誘發(fā)電位AEP（AuditoryEvokedPotential）和體感誘發(fā)電位SEP（SomaticEvokedPotential）。上圖是二通道誘發(fā)電位儀的方框圖。它具有高性能的全浮地前置放大器，高速A/D

轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由高性能的微機(jī)控制，并配有高速數(shù)字處理器進(jìn)行迭加平均運(yùn)算。由電視監(jiān)視器實(shí)時(shí)顯示波形，具備測量功能，由X-Y繪圖儀繪制波形圖。多通道的誘發(fā)電位儀還有4、8、16、32和64通道的。2.1.4腦地形圖儀現(xiàn)代腦電地形圖儀將腦電圖儀、誘發(fā)電位儀及自發(fā)腦電/誘發(fā)腦電地形圖集于一體，在彩色電視監(jiān)視器上可顯示16通道腦電圖，或16通道誘發(fā)電位，或腦電地形圖。由自發(fā)腦電經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析繪成的地形圖稱為自發(fā)腦電地形圖；由誘發(fā)腦電各潛伏期作出的地形圖稱為誘發(fā)腦電地形圖。腦電地形圖對診斷腦部疾病比波形更直觀。正常腦電地形圖左右兩側(cè)對稱。視覺誘發(fā)腦電地形圖呈現(xiàn)不對稱性，說明被測者腦部有疾患。2.1.5動(dòng)態(tài)腦電記錄分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)腦電記錄分析系統(tǒng)（腦電Holter系統(tǒng)）是受動(dòng)態(tài)心電記錄分析系統(tǒng)（心電Holter系統(tǒng)）的啟發(fā)，由臨床需要提出來的。腦電Holter系統(tǒng)可以把病人在正常生活環(huán)境中從事日?；顒?dòng)的腦電活動(dòng)長時(shí)間地（至少24小時(shí)）實(shí)時(shí)記錄，然后回放并進(jìn)行詳細(xì)觀察、分析和處理，從而有利于異常腦電波的發(fā)現(xiàn)與診斷，目前主要用于對癲癇的鑒別和診斷。腦電Holter系統(tǒng)由記錄器和計(jì)算機(jī)回放分析系統(tǒng)兩部分組成。記錄器一般為佩帶式，能進(jìn)行24小時(shí)大容量多通道無失真的腦電信號存儲(chǔ)，且功耗低。除記錄腦電信號外，還可同步記錄心電（ECG）、眼電（EOG）及呼吸波等多種生理信號。佩帶式記錄器目前主要有兩種：⑴磁帶式，采用普通磁帶進(jìn)行EEG記錄；⑵固態(tài)式，采用低功耗大容量靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）進(jìn)行EEG的數(shù)據(jù)記錄。

固態(tài)式記錄器是今后的發(fā)展方向。由于目前大容量靜態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量尚不能滿足24小時(shí)記錄的所需容量，所以在存儲(chǔ)時(shí)常采用小壓縮比的數(shù)據(jù)壓縮算法。除了上述兩種記錄器外，還可利用大容量硬盤進(jìn)行記錄，其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字式全信息24小時(shí)記錄，而缺點(diǎn)是不適合于佩帶。計(jì)算機(jī)回放系統(tǒng)有回放、分析、存儲(chǔ)及打印功能?；胤殴δ馨焖?、常速、全覽、選時(shí)回放等多種方式。分析功能有：⑴各種形式的腦電地形圖；⑵功率譜分析、譜參數(shù)提?。虎歉鞴?jié)律能量直方圖；⑷壓縮功率譜陣圖；⑸相關(guān)分析、時(shí)域分析；⑹偽差濾除；⑺癲癇波自動(dòng)識別及定位；⑻睡眠波分析等。2.1.6眼震電圖儀眼球運(yùn)動(dòng)時(shí)記錄到的眼動(dòng)波形也是生物電信號，分為水平眼動(dòng)波形和垂直眼動(dòng)波形。當(dāng)前庭器官受到某種刺激（如角加速度刺激，冷熱水溫度刺激）時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生誘發(fā)眼震。眼震是一種半節(jié)律性變化的眼球擺動(dòng)，由慢相和快相兩個(gè)時(shí)相組成。由于眼球的角膜和視網(wǎng)膜之間存在著不同的生物電位，眼球的擺動(dòng)會(huì)引起這個(gè)電位的變化，并且該變化與眼球擺動(dòng)的角度近似呈線性關(guān)系，記錄該電位的變化就是眼震電圖ENG，可測量其慢相速度、快相速度、眼震頻率等各種參數(shù)，在臨床上常用于診斷眩暈病。這也是航海航空人員的體檢方法之一?，F(xiàn)代眼震電圖儀裝有計(jì)算機(jī)，可采集、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析和計(jì)算。右圖是清華大學(xué)研制的眼震電圖機(jī)分析系統(tǒng)的框圖。

該系統(tǒng)不但可以進(jìn)行描記，還可以由計(jì)算機(jī)控制采集160秒長度的數(shù)據(jù)，波形在CRT監(jiān)視器屏幕上既可以實(shí)時(shí)滾動(dòng)刷新顯示又可以回顧顯示，波形與字符可以同屏幕顯示，有測量標(biāo)記，可手動(dòng)或自動(dòng)測量計(jì)算各參數(shù)，并由小型四色X-Y記錄儀繪制波形、統(tǒng)計(jì)圖形和打印數(shù)據(jù)。2.1.7肌電圖儀肌電圖EMG（Electromyogram）是肌肉產(chǎn)生的生理電信號的記錄。它可以通過放置在皮膚上的表面電極來測量，也可以用針電極經(jīng)皮膚插入肌肉來測量。肌電圖的幅度與電極放置部位有關(guān)，范圍大約為50μV~5mV，帶寬為2~500Hz。

肌電圖儀由電極、前置放大器和主放大器、示波器波形顯示及描記器組成?，F(xiàn)代肌電圖儀常與誘發(fā)電位儀合為一體，由微機(jī)控制，為“無筆描記型”，用電視監(jiān)視器顯示波形，由熱陣打印機(jī)或激光打印機(jī)打印波形。肌電圖檢測在神經(jīng)源性和肌源性疾病的鑒別診斷方面，以及對神經(jīng)病變的定位，損害程度和預(yù)后判斷方面有重要價(jià)值。⑴神經(jīng)源性疾?。褐車窠?jīng)病損（包括糖尿病、酒精中毒、尿毒癥等）頸椎病、單癱運(yùn)動(dòng)元性病、面神經(jīng)麻痹、多發(fā)性神經(jīng)炎、脊髓前角病損、脫髓鞘病、交叉癱以及神經(jīng)源性性功能障礙的診斷等。⑵肌源性疾病：肌營養(yǎng)不良癥、肌萎縮、周期性麻痹、重癥肌無力、肌強(qiáng)直綜合征、神經(jīng)與肌肉接頭病等。⑶結(jié)締組織?。憾喟l(fā)性肌炎、皮肌炎、多發(fā)性硬化病、紅斑狼瘡病、廢用性肌萎縮、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等病。用微電極插入單個(gè)肌纖維測量動(dòng)作電位可獲得分辨率更高的單纖維肌電圖。由神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)纖維、神經(jīng)肌肉節(jié)及肌纖維組成的綜合體稱為運(yùn)動(dòng)單元，用同心針電極可以測得它的動(dòng)作電位稱為運(yùn)動(dòng)單元?jiǎng)幼麟娢唬∕VAP）。MVAP的持續(xù)時(shí)間約為2ms~10ms，幅度100μV~2mV，頻帶寬度5Hz~10KHz。2.1.8胃電圖儀胃電圖EGG（Electrogastrogram）是將電極放置在腹部記錄到的胃肌電活動(dòng)信號。胃電圖（常包括腸電圖，合稱胃腸電圖）用于腸胃運(yùn)動(dòng)功能的檢測，如非潰瘍性消化不良、腸易激綜合癥等疾病。

胃腸肌電活動(dòng)是在神經(jīng)、激素和其他因素的調(diào)節(jié)下進(jìn)行的。基本的胃電活動(dòng)是：⑴慢波：是胃平滑肌的基本電節(jié)律，正常值為3次/分（CPM）。⑵快波：峰電位或動(dòng)作電位，是環(huán)形肌收縮時(shí)的電活動(dòng)。通常體表胃電測量的僅是慢波成分。胃腸電信號是μV量級，頻率范圍為：胃電的正常范圍是2.5~3.6次/分，在3.7~9.9次/分范圍內(nèi)的是異常胃動(dòng)過速；在1~2.4次/分范圍內(nèi)的是異常胃動(dòng)過緩；結(jié)腸電的正常范圍是1~7次/分，小腸電的正常范圍是8~12次/分。由于胃腸電信號幅度微弱，頻率范圍接近直流，具有隨機(jī)特性，因此需要高性能的放大器，即要求其放大器具有高增益、低噪聲、低漂移、高穩(wěn)定和高靈敏的特點(diǎn)。

胃腸電是隨機(jī)信號，單個(gè)波形是沒有意義的，無法用肉眼直接分析，一定要經(jīng)過計(jì)算機(jī)對胃腸電信號進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理。傅里葉頻譜分析是現(xiàn)今對胃腸電分析的最有效的方法。常用頻譜圖（橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示功率強(qiáng)度）和運(yùn)行圖譜（X軸表示頻率，Y軸表示時(shí)間，Z軸表示功率強(qiáng)度）來進(jìn)行分析。測量頻譜圖上的峰值功率Pd及其相對應(yīng)的主頻Fpo（又稱基頻）；在胃腸電波形圖上測量平均峰值幅值A(chǔ)p和信號平均過零次數(shù)Fz，這些參數(shù)對診斷有重要意義。2.2人體非電生理參數(shù)檢測

技術(shù)及儀器人體非電生理參數(shù)主要有動(dòng)脈血壓、心音、體溫、脈搏、呼吸、血氧飽和度等。隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)及數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，非生理參數(shù)的電子測量儀器相繼出現(xiàn)，如電子血壓計(jì)、電子體溫計(jì)、光電心率計(jì)等，逐步進(jìn)入家庭。光電無損檢測技術(shù)是非電生理參數(shù)測量的發(fā)展方向，特別是血壓及血氧飽和度的光電無損檢測，是當(dāng)前研究的熱門課題，已有儀器問世。此外，一些生化指標(biāo)如血糖、黃疸等也采用光電法進(jìn)行無損測量。非電生理參數(shù)也是病人監(jiān)護(hù)儀中監(jiān)護(hù)的主要內(nèi)容。如在多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀中，除監(jiān)護(hù)心電外，還監(jiān)護(hù)血壓、體溫、呼吸、血氧飽和度等。將測量心電、血壓、心音、脈搏等電生理和非電生理參數(shù)的電路做成模塊，就可以組成多道生理信號記錄儀。非電生理參數(shù)檢測血壓檢測心音檢測體溫檢測呼吸檢測血氧飽和度檢測人體磁場測量多道生理信號記錄儀2.2.1血壓檢測測量血壓可進(jìn)行有創(chuàng)檢測和無創(chuàng)檢測。有創(chuàng)檢測采用的方法為動(dòng)脈插管接壓力計(jì)或壓力傳感器，這種方法測量準(zhǔn)確，但給病人造成痛苦，因此只在心血管手術(shù)時(shí)運(yùn)用。無創(chuàng)檢測傳統(tǒng)的方法是聽診法，又稱柯氏音法，這種方法是俄國醫(yī)生Korotkoff于1905年發(fā)明的?？率弦舴ㄊ怯靡粋€(gè)13×23cm的氣袖纏于上臂中部，輸出管連于水銀壓力計(jì)，氣袖下方肱動(dòng)脈搏動(dòng)處放置聽診器。用橡皮球向氣袖打氣，當(dāng)袖內(nèi)壓大于收縮壓（PS，即所謂“高壓”）時(shí)，動(dòng)脈被壓閉。然后以2~3mmHg/秒的速率放氣，并監(jiān)聽柯氏音。柯氏音是血流通過被壓閉又逐漸開啟的動(dòng)脈血管時(shí)產(chǎn)生的斷續(xù)聲音?？率弦舴譃槲逑啵谝幌鄬?yīng)著袖內(nèi)壓剛剛低于收縮壓，血管內(nèi)開始出現(xiàn)斷續(xù)的血流時(shí)產(chǎn)生的，因此此時(shí)水銀壓力計(jì)的指示的就是收縮壓；第五相對應(yīng)著袖內(nèi)壓剛剛低地舒張壓（PD，即所謂“低壓”），血流在血管內(nèi)開始連續(xù)通過，柯氏音由減弱變?yōu)橄В藭r(shí)水銀壓力計(jì)的指示就是舒張壓。20世紀(jì)70年代以來，出現(xiàn)了多種柯氏音法電子血壓計(jì)，由微處理器控制，手動(dòng)或用氣泵自動(dòng)打氣，手動(dòng)或用電磁閥自動(dòng)放氣，通過微音器自動(dòng)監(jiān)測柯氏音，并由微處理器自動(dòng)判斷及自動(dòng)測量，由液晶數(shù)字顯示收縮壓、舒張壓、平均壓及心率等。柯氏音法的關(guān)鍵在于辨別血流的聲音信號，以聲音變化為依據(jù)。其優(yōu)點(diǎn)為同一般臨床應(yīng)用相一致，容易被醫(yī)生們認(rèn)同。其缺點(diǎn)為電子器件的拾音器易受外界噪聲干擾，結(jié)果偏差較大，不能直接測量動(dòng)脈平均壓。因此在血壓測量的技術(shù)中，漸漸被振蕩法所代替。振蕩法是70年代發(fā)展起來的測量血壓的新方法。這種方法也象傳統(tǒng)的柯氏音法那樣需要用袖帶阻斷動(dòng)脈血流。但在放氣過程中，不是檢測柯氏音，而是通過壓力傳感器檢測袖內(nèi)氣體的振蕩波。這些振蕩波起源于動(dòng)脈血管壁的振動(dòng)。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)證明，這種振蕩波與動(dòng)脈壁收縮壓、舒張壓、平均壓均有一定的函數(shù)關(guān)系。通過將振蕩波放大、濾波后，將包絡(luò)線檢出，再用一定的判據(jù)判斷包絡(luò)線與收縮壓、舒張壓的時(shí)相對應(yīng)關(guān)系。該方法不受操作者主觀影響，避免了柯氏音法易受環(huán)境干擾的缺點(diǎn)，能精確地測出平均壓。其缺點(diǎn)是測量時(shí)要避免上肢肌肉收縮、心房纖顫時(shí)測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。血壓的檢測為診斷高血壓病帶來了極大的便利，但僅靠數(shù)次隨測血壓值常過多地診斷和過高地估計(jì)高血壓病。在血壓治療上，也存在一定的問題，如對冠心病危險(xiǎn)的作用Kaplan對提高血壓治療僅使冠心病死亡率下降14%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期的程度，其重要原因之一可能是提高血壓治療中存在血壓下降不充分，或降壓過度，使冠心病危險(xiǎn)增加等。這一事例問題迫切需要一種能監(jiān)測24小時(shí)血壓水平的技術(shù)。無創(chuàng)動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)護(hù)技術(shù)也即應(yīng)運(yùn)而生。無創(chuàng)動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)測使用一種動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)測儀。受試者佩帶這種儀器后可以離開醫(yī)院自由活動(dòng)，回到日常生活環(huán)境中。儀器按醫(yī)生事先設(shè)定的規(guī)則自動(dòng)測量出血壓，并將結(jié)果保存在該儀器中。24小時(shí)或更長時(shí)間后，再把結(jié)果顯示出來或打印出來。這樣可以提供正常生活中受檢者24小時(shí)血壓數(shù)據(jù)，一般由幾十個(gè)或上百個(gè)數(shù)據(jù)組成，用以觀察受檢者一日之內(nèi)的血壓變化。該儀器最早由llinman等1962年研制并應(yīng)用于臨床。開始為半自動(dòng)式，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，美國首先研制和應(yīng)用全自動(dòng)型動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)護(hù)儀。該儀器可在1～60分鐘內(nèi)隨意調(diào)整充氣間隔時(shí)間，因此在24小時(shí)內(nèi)可自動(dòng)獲得48～192個(gè)數(shù)據(jù)。我國于1992年亦研制成功，應(yīng)用比較廣泛的廠家有北京同仁光電技術(shù)公司、長春曙光、中健電子等廠家的產(chǎn)品。其中北京同仁光電技術(shù)公司還推出與心電圖同步記錄的儀器，可以觀察心肌缺血，心律失常與血壓改變之間的因果或順序關(guān)系，有很大的臨床價(jià)值。2.2.2心音檢測

心音是由于心臟瓣膜的開關(guān)、肌腱和肌肉的舒縮、血流的沖擊及心血管壁的振動(dòng)而產(chǎn)生的一種復(fù)合音。通常，心音可由醫(yī)生通過聽診器進(jìn)行分析，提供診斷心血管病的重要信息。心音的電子檢測方法是通過心音傳感器（一種磁電式空氣傳導(dǎo)傳感器）檢測心音信號，并通過放大器放大及低通濾波后，送慢掃描示波顯示心音波形，或用描記器描記出心音波形，叫心音圖。心音的主要頻譜在40Hz~100Hz之間，異常心音的頻譜可達(dá)數(shù)百Hz。由于受描記器頻響的限制，有時(shí)心音圖不能反映全部信息。因此，將放大后的心音信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器，用8KHz的采樣率采樣，經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字定量分析，這種儀器稱為電腦心音分析儀。2.2.3體溫檢測傳統(tǒng)的體溫測量方法是用水銀體溫計(jì)，根據(jù)熱膨脹原理進(jìn)行測量。而電子測體溫使用溫度傳感器，常用的有熱敏電阻和半導(dǎo)體溫敏器件等。熱敏電阻的阻值隨溫度而變化，呈非線性關(guān)系。在測量電路中，可將熱敏電阻作為電橋的一個(gè)臂，經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)校正后的輸出電壓由差動(dòng)放大器放大后由電壓表（用溫度刻度）讀出，或經(jīng)A/D變換后送計(jì)算機(jī)處理，進(jìn)行數(shù)字顯示，叫電子體溫計(jì)，其測量精度可達(dá)0.1~0.01℃。半導(dǎo)體溫敏器件有溫敏二極管、溫敏三極管等，這類測溫器件是利用PN結(jié)的結(jié)電壓隨溫度成線性變化這一原理進(jìn)行測溫，其測量電路也常采用電橋式及差動(dòng)放大電路。2.2.4呼吸檢測

呼吸檢測主要用于呼吸監(jiān)護(hù)。呼吸監(jiān)護(hù)包括三個(gè)方面：呼吸波形實(shí)時(shí)顯示、呼吸率（次/分鐘）自動(dòng)計(jì)算及潮氣量（每次或每分鐘吸入氣體體積）的自動(dòng)計(jì)算及顯示。呼吸檢測的常用方法是阻抗法，即：把人體胸部當(dāng)作一段導(dǎo)體，當(dāng)呼吸時(shí)由于胸部的擴(kuò)張使胸部阻抗發(fā)生變化，且這種阻抗變化與呼吸活動(dòng)呈線性關(guān)系。因此，只要通過胸阻抗變化的測量就可以間接測量呼吸活動(dòng)。胸阻抗包括感抗、容抗和電阻，但當(dāng)胸部通以50KHz~100KHz（例如62.5KHz）的高頻電流時(shí)，胸阻抗可等效為一純電阻，因此，可以通過胸電阻的變化來檢測呼吸。具體方法是：在胸前鎖骨下放置兩對電極，一對通以62.5KHz的高頻電流，另一對測量電壓信號。將此電壓信號經(jīng)前置放大、解調(diào)、濾波及放大后就得到呼吸波。將呼吸波經(jīng)A/D變換并經(jīng)計(jì)算機(jī)數(shù)字處理，就可以計(jì)算出呼吸率。如果用呼吸流量計(jì)定標(biāo)后，還可以用呼吸波定量計(jì)算出潮氣量。在監(jiān)護(hù)儀中，呼吸檢測與心電檢測共同用一對電極。呼吸檢測方法還有鼻腔安放熱敏電阻法、微波多普勒法等。2.2.5血氧飽和度檢測通過肺循環(huán)，紅細(xì)胞中的血紅蛋白與氧結(jié)合成合氧血紅蛋白，然后通過動(dòng)脈血流輸送到人體的各個(gè)部分。血氧飽和度是指100ml血液中血紅蛋白實(shí)際結(jié)合的氧與能夠結(jié)合的氧的最大量的比值，該指標(biāo)是衡量呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)是否正常的重要臨床指標(biāo)。傳統(tǒng)的測量血氧飽和度的方法是使用分光光度計(jì)進(jìn)行抽血化驗(yàn)。20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來了基于雙波長的朗伯比爾定律的光電法無損檢測血氧飽和度的方法。其原理為：設(shè)溶液中含有兩種物質(zhì)(如合氧血紅蛋白和不含氧血紅蛋白)，濃度分別為C1和C2，分別用兩種波長(如λ1=650nm，λ2=805nm)的光穿過溶液，測得光密度分別為D1和D2。根據(jù)雙波長朗伯比爾定律，有：

D1=ε11C1+ε12C2D2=ε21C1+ε22C2其中ε11、ε12和ε21、ε22是常數(shù)，分別為物質(zhì)1和物質(zhì)2對波長λ1、λ2的吸收系數(shù)。解這兩式組成的聯(lián)立方程，可求出C1和C2。通過下式就可計(jì)算出血氧飽和度：

光電法無損檢測血氧飽和度的具體方法是：在搏動(dòng)的動(dòng)脈血管床(例如指端)兩側(cè)分別安放白光源和兩個(gè)具有特定波長(650nm和805nm)響應(yīng)的光探測器，光探測器將透過光變成電信號，經(jīng)放大及A/D轉(zhuǎn)換器后，由計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算出血氧飽和度。2.2.6人體磁場測量人體磁場包括心磁、腦磁、肺磁、眼磁等。人體磁場非常微弱，通常在10fT(lfT=10-l5T，lT=104高斯)至50pT(lpT=l0-12T)之間，需要用特殊的方法進(jìn)行測量。基于約瑟夫遜效應(yīng)的超導(dǎo)量子干涉儀可以測量10-14T的磁場強(qiáng)度，這種儀器采用低溫超導(dǎo)及特殊的磁屏蔽等技術(shù)，十分昂費(fèi)，目前只處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，還未進(jìn)入臨床使用。許多研究報(bào)導(dǎo)，心磁和腦磁比心電圖和腦電圖能夠更確切地反映心電信號和腦電信號，有更大的診斷價(jià)值。因此人體磁場測量是目前研究的熱門前沿課題。2.2.7多道生理信號記錄儀多道生理信號記錄儀常用的有四道、六道、八道或十二道。前置放大器一般采用插件式，可根據(jù)不同的測量目的可任意組合，主要有心電(多道)、心音、血壓、脈搏、阻抗血流圖等各種生理信號放大器插件。波形采用長余輝示波管或顯像管顯示，采用多道水筆描記器、光電描記器或熱陣描記器描記波形。目前隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大多采用PC微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、波形顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)處理，由激光打印機(jī)輸出需要的波形段和分析得到的結(jié)果，這種系統(tǒng)稱為無筆描記多道生理信號處理系統(tǒng)。

2.3病人監(jiān)護(hù)儀器

（PatientMonitor）

監(jiān)護(hù)的意義有兩個(gè)：一是危重病人必須對其進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，立即報(bào)警，通知醫(yī)生及時(shí)進(jìn)行搶救；二是某些病癥現(xiàn)象出現(xiàn)的時(shí)間短暫，需作較長時(shí)間的測量（例如24小時(shí)）才能記錄到異?，F(xiàn)象。

隨著電子儀器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，各種醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀的發(fā)展也很快，從單一生理參數(shù)的監(jiān)測發(fā)展到對生物電、血壓、心率、呼吸、體溫、血流等若干參數(shù)的聯(lián)合監(jiān)測。從單一病床監(jiān)測發(fā)展到對多個(gè)病體的連續(xù)監(jiān)測?，F(xiàn)代監(jiān)護(hù)系統(tǒng)均采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，并運(yùn)用了無損檢測技術(shù)、遙測技術(shù)等，可以對大量檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、處理、顯示和記錄，及時(shí)報(bào)警或自動(dòng)啟動(dòng)救護(hù)裝置進(jìn)行處理，甚至可對病變情況作出趨勢預(yù)報(bào)。目前在臨床上廣泛應(yīng)用的有：床旁心電監(jiān)護(hù)儀、多參數(shù)病人監(jiān)護(hù)儀、四床位或八床位中央監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，此外還有用于手術(shù)室中抗高頻電刀干擾的手術(shù)監(jiān)護(hù)儀及用于婦產(chǎn)科的新生兒監(jiān)護(hù)儀和胎兒分娩監(jiān)護(hù)儀；遙測心電監(jiān)護(hù)儀和Holter系統(tǒng)等。監(jiān)護(hù)儀一般由三大部分組成，一是閉路電視攝像與放像系統(tǒng)，監(jiān)護(hù)病人的活動(dòng)狀態(tài)；二是必要的搶救設(shè)備，為整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如輸液裝置、呼吸機(jī)、除顫器、起搏器等；三是多路生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀，包括⑴信號檢測部分（如傳感器和電極等）；⑵信息處理部分（如模擬通道濾波、放大、信號變換、數(shù)字信號處理等）；⑶終端顯示部分（如數(shù)據(jù)量顯示、報(bào)警顯示、模擬量顯示等）。常用病人監(jiān)護(hù)儀器床旁心電監(jiān)護(hù)儀多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀中心監(jiān)護(hù)系統(tǒng)胎兒心電心率監(jiān)護(hù)儀遙測心電監(jiān)護(hù)儀動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)(Holter系統(tǒng))智能Holter系統(tǒng)2.3.1床旁心電監(jiān)護(hù)儀

床旁心電監(jiān)護(hù)儀只監(jiān)測病人的心電信號，實(shí)時(shí)地在CRT監(jiān)視器或液晶顯示器上顯示病人的心電波形、QRS同步信號、平均心率，并設(shè)有心率越限報(bào)警(例如高于150次/分、低于40次/分)、停搏報(bào)警及電極脫落自動(dòng)報(bào)警，功能更強(qiáng)的心電監(jiān)護(hù)儀還具有監(jiān)測其他心律失常及報(bào)警功能。心電監(jiān)護(hù)儀還能夠自動(dòng)記憶心電異常報(bào)警點(diǎn)前后一定時(shí)間(例如10秒)的心電波形，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)一定時(shí)間(例如3小時(shí)、6小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí))內(nèi)的心率趨勢圖(HeartRateTrending)，能夠在報(bào)警時(shí)自動(dòng)描記心電圖和打印數(shù)據(jù)。床旁心電監(jiān)護(hù)儀框圖

2.3.2多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀

早期的監(jiān)護(hù)儀主要局限于心電監(jiān)護(hù)，現(xiàn)代的多參數(shù)病人監(jiān)護(hù)儀除了監(jiān)測心電外，還同時(shí)監(jiān)測呼吸、體溫、血壓(有創(chuàng)血壓或無創(chuàng)血壓)以及氧分壓PO2、二氧化碳分壓PCO2等參數(shù)。如西門子公司生產(chǎn)的六道床旁監(jiān)護(hù)儀，可監(jiān)護(hù)多導(dǎo)心電、有創(chuàng)血壓、無創(chuàng)血壓、脈搏、呼吸、呼吸末CO2分壓、體溫、血氧飽和度、心輸出量等參數(shù)，使用黑白或彩色CRT監(jiān)視器顯示6道波形和各種參數(shù)值，并具備3級報(bào)警。還配備了功能很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可進(jìn)行多達(dá)20種不同類型的心律失常分析，存儲(chǔ)64個(gè)5秒長度的心律失常波形，具有S-T段分析、血液動(dòng)力學(xué)計(jì)算、心輸出量計(jì)算、20個(gè)參數(shù)24小時(shí)趨勢圖等多種分析功能，使該機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了單純的病人監(jiān)護(hù)的范疇，成為電腦式智能化分析監(jiān)護(hù)儀。2.3.3中心監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

中心監(jiān)護(hù)系統(tǒng)由一個(gè)中心監(jiān)護(hù)儀和1~8個(gè)床旁監(jiān)護(hù)儀組成，監(jiān)護(hù)參數(shù)可以是單心電參數(shù)的也可以是多參數(shù)的(通常有四個(gè)參數(shù)，心電、血壓，體溫及呼吸率)。床旁監(jiān)護(hù)儀與中心監(jiān)護(hù)儀的通訊可以是有線的也可以是無線遙測的，目前國內(nèi)大多采用有線方式。床旁監(jiān)護(hù)儀承擔(dān)病人的生理信號的數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理、報(bào)警閾值的設(shè)置、參數(shù)及波形的顯示及報(bào)警等功能。中心監(jiān)護(hù)儀控制各床旁監(jiān)護(hù)儀的工作，對床旁機(jī)送來的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步的處理，并完成醫(yī)護(hù)人員與監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的人機(jī)對話，由鍵盤、鼠標(biāo)或觸摸屏完成，目前比較好的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)大多數(shù)采用觸摸屏方式。中心監(jiān)護(hù)儀常備有性能更強(qiáng)的微型計(jì)算機(jī)，它可以對各床旁監(jiān)護(hù)儀的參數(shù)經(jīng)過選擇，將其部分或全部的異常參數(shù)及波形，一方面顯示的同時(shí)進(jìn)一步地分析處理及判斷，另一方面控制描記和打印床位號、時(shí)間、波形、參數(shù)及趨勢圖等?？傊?，床旁監(jiān)護(hù)儀只監(jiān)測一個(gè)病人的各個(gè)參數(shù)，而中心監(jiān)護(hù)儀則可以同時(shí)監(jiān)測各個(gè)病人的心電波形或一個(gè)病人的各個(gè)參數(shù)，有各種組合方式。如美國生理控制公司的CMS8O00擔(dān)中心監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，可檢測心電、血壓、呼吸及體溫等參數(shù)，它的中心監(jiān)護(hù)儀可對四床位的各7秒的心電波形顯示報(bào)警，或?qū)Π舜参桓?秒的心電波形顯示報(bào)警，或?qū)未参桓鲄?shù)波形顯示報(bào)警，或?qū)未参粎?shù)波形顯示及2小時(shí)或8小時(shí)參數(shù)趨勢圖顯示。從目前的發(fā)展趨勢看，監(jiān)護(hù)系統(tǒng)趨于小型化與模塊化方式，各種生理參數(shù)采集處理由若干模塊完成，根據(jù)需要取舍，以適應(yīng)通用性要求，床旁機(jī)既可以獨(dú)立使用，也可以與中心監(jiān)護(hù)系統(tǒng)聯(lián)接使用。上述監(jiān)護(hù)儀或監(jiān)護(hù)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化醫(yī)院中CCU(CoronaryCaringUnit冠心病人監(jiān)護(hù)病房)、ICU(IntensiveCaringUnit危重病人監(jiān)護(hù)病房)及OR(OperationRoom手術(shù)室)中。2.3.4胎兒心電心率監(jiān)護(hù)儀

從原理上分，有超聲多普勒原理的胎兒心率監(jiān)護(hù)儀，有直接在胎兒頭皮上放置電極的胎兒心電分娩監(jiān)護(hù)儀，也有在母體腹部放置電極的圍產(chǎn)期胎兒心電監(jiān)護(hù)儀以及胎兒心音監(jiān)護(hù)儀。母體腹部電極法胎兒心電監(jiān)護(hù)儀在孕婦腹部檢測心電信號。但這個(gè)心電信號是母親心電和胎兒心電混合在一起的，可利用16位微處理機(jī)和高速數(shù)字信號處理器及信號處理方法，從母親心電中將胎兒的心電信號提取出來，在監(jiān)視器上同時(shí)顯示母親腹部心電波形和胎兒心電波形及胎兒心率，并設(shè)置上、下限報(bào)警，也可用記錄儀記錄波形以供分析。這種胎兒監(jiān)護(hù)儀可對胎兒進(jìn)行長期地、完全無損地監(jiān)護(hù)。2.3.5遙測心電監(jiān)護(hù)儀

遙測心電監(jiān)護(hù)儀適用于醫(yī)院內(nèi)可走動(dòng)的病人的長時(shí)間監(jiān)測。無線電遙測發(fā)射器配帶于病人身上，檢測心電信號、放大并進(jìn)行調(diào)制發(fā)射。發(fā)射載波頻率一般采用174MHz~216MHz，接收距離60米~1000米不等。接收器將接收到的無線電信號進(jìn)行放大和解調(diào)，還原成心電信號送監(jiān)護(hù)儀。為了擴(kuò)大監(jiān)護(hù)儀的使用范圍，常將監(jiān)護(hù)儀設(shè)計(jì)成兩用的，既可作遙測監(jiān)護(hù)，又可作床旁監(jiān)護(hù)。目前，遙測心電不僅應(yīng)用于醫(yī)院中，而且還應(yīng)用于體育運(yùn)動(dòng)員、飛行員和宇航員中，檢測的參數(shù)也是多種的，有心電、腦心、肌電、體溫、呼吸、血壓、血氧飽和度等多種參數(shù)。遙測心電監(jiān)護(hù)儀框圖

2.3.6動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

(Holter系統(tǒng))Holter系統(tǒng)即磁帶記錄式心電監(jiān)測系統(tǒng)，是美國人Holter于l96