生物信号处理(yuanshi)(6)

图3-2b

床边监护设备能对病人的众多的生理参数进行监护如：心电、有创血压抑或无创血压、阻抗式呼吸抑或热敏式呼吸、体温、脉搏、血氧饱和度、脑电、呼吸气体等等。 3-2心电监护通道

在多参数床边监护仪器中，监护电极与心电图的电极安放位置不同，但其定义是相同的，具有相同的极性和波形。监护电极一般安放在胸部。具体位置有两种形式：一种是三极体系，一种是五极体系。根据国际电工委员会的规定，三电极体系一般需要在胸部放置三个电极。(1)左锁骨下沟，标号为（L）LA；(2)右锁骨下沟，标号为（R）RA；(3)左腋前线肋弓处，标号为（F）LL。由这三个电极组合出三个标准导联，连接方式与通用的12导联体系中的标准Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相同。五电极体系需要在胸部放置五个电极。（L）LA，（R）RA与三极体系中放置的一样，（F）LL位于左髂前上棘与左锁骨中线交界，N位于（F）LL水平右锁骨中线交界，C（V）位于正常心电图各胸导联放置处。由这五个电极可以组合出与通用的12导联相对应的导联，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVL、aVR、aVF、V1-V6。多参数床边监护系统中的心电监护通道采用专用的心电放大板。心电放大器由高压保护，心电前置放大、1毫伏定标、高通滤波、低通滤波、50赫兹干扰抑制，后置放大器等组成。除颤高压保护回路设置在放大器输入端，前置放大器一般采用低噪声、高输入阻抗及高共模抑制比的典型三运放或专用的心电前置放大器。1毫伏定标电路采用高稳定度稳压电源经电阻

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分压而成，通过加法电路与心电前置放大器输入级的ECG信号混合，心电信号经阻抗变换，前置放大，定标信号合成后再经光耦或光纤的调制和解调后传至后置放大器，由后置放大器实现增益调整，工频及肌电信号滤波后送至A/D转换再传至数字信号处理部分。每一个心电输入放大器的输出都有电极脱落检测装置，以确定松脱的电极。心电监护通道一般具有心律失常的分析软件。在ECG连续监护情况下检测QRS波群、ST 段，并对心律失常进行分析、判断，并及时发出失常报警。ECG分析一般有特征抽取和诊断两个程序。 3-3血压监护通道

多参数床边监护系统中血压监护通道一般设有2-3个有创血压检测通道，以对比不同测压点的波形、血压值和血压差。1个无创式血压检测装置。

3-3-1动脉血压检测原理

动脉血压是估计心血管功能的最常用的方法。收缩压主要由心脏收缩时左心室的射血功能、主动脉瓣的开启情况、中小动脉的管壁弹性及阻力血管的紧张度决定，舒张压主要由心脏舒张时主动脉瓣的关闭情况、动脉管壁的弹性回缩力及阻力血管的紧张度决定。血压的无创测量安全，但测量精度易受机体血流动力学的改变而变化，有创血压测量可实现准确、可靠、连续的检测，比较适合于各种危重病人的血压检测。

3-3-2无创动脉振荡测压：NBP模块一般由压力泵、压力传感器、过压安全保护、袖带充气及放气系统等组成。通过充气袖套在测量部位

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以20毫米汞柱的增量逐级充气，袖带由压力泵充气到设定的压力，这个压力由测量模式决定。即袖带由压力泵充气到比收缩压稍高的一个压力值后，便以5毫米汞柱的减压量逐级减压，在减压过程中检测袖套内气体的振荡波，振荡波的压力变化由压力传感器换能。当袖套内压力大于收缩压时，振荡波很小，当袖套内压力等于收缩压时，动脉的振荡信号即为收缩压。振荡幅度达到峰值时为平均动脉压，袖套内压力突然降低时为舒张压。如图3-3所示

图3-3

无创血压测量可根据设定进行单次充气或多次重复充气。还可以根据设定在一定间隔时间进行自动测量。

3-3-3有创动脉血压检测：有创血压检测通过一个一端连接动脉血管，一端连接抗血凝（比如肝素）冲洗装置，另一端为压力传感器的三通式换能器实现。血压传感器作为检测电桥的一个臂接入桥路直接获得血压信号。如图3-4a, 图3-4b所示

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图3-4a 图3-4b

有创血压检测一般通过桡动脉或股动脉进行动脉穿刺并留针。

由传感器送来的血压信号经放大器处理及A/D转换后送至血压单元μCPU，μCPU定时调用血压分析程序并准确找到每个动脉波特征点，计算出收缩压、舒张压、脉压和平均动脉压。并设有血压零值校正和传感器灵敏度校正。PC 机还将血压波形数据以及计算结果、报警、趋势等信息一起送入共享存储器。 3-3-4其他血管压力检测

依据上述有创测压的原理，通过选择多参数监护仪的压力表名的菜单。仪器可以方便地测量肺动脉压、颅内压、中心静脉压等。 3-4血氧饱和度检测

3-4-1 血氧饱和度检测的基本原理

氧是维系人类生命的基础，心脏的收缩和舒张使得人体的血液脉动地流过肺部，一定量的还原型血红蛋白Hb与肺部中摄取的氧气结合成氧合血红蛋白HbO2，另有约2％的氧溶解在血浆里。这些血

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液通过主动脉及其分支一直输送到毛细血管，然后在毛细血管中将氧释放，以维持组织细胞的新陈代谢。血氧饱和度SaO2是血液中被氧结合的氧合血红蛋白HbO2的容量占全部可结合的血红蛋白Hb容量的百分比，即血液中血氧的浓度。它是呼吸循环的重要生理参数。人体的血红蛋白包括氧合血红蛋白、还原型血红蛋白、正铁血红蛋白和碳氧血红蛋白。在正常情况下，后两种浓度很低，而功能性氧饱和度为HbO2浓度与HbO2+Hb浓度之比。 功能性血氧饱和度=

HbO2×100%。

HbO2?Hb研究表明，脉搏式功能性血氧饱和度SpO2与人体血氧饱和度SaO2呈显著相关，相关系数为0.9-0.98。 3-4-2血氧饱和度检测分类

血氧饱和度的测量通常分为电化学法和光学法两类。

传统的电化学法血氧饱和度测量要先进行人体采血(取动脉血)，再利用血气分析仪进行电化学分析，通过测动脉氧分压PaO2，计算出动脉血氧饱和度SaO2。电化学法的优点是测量结果精确可靠，缺点是比较麻烦，且不能进行连续的检测，属有创的血氧测定法。 光学法是一种克服了电化学法缺点的新型光学测量方法，它是一种连续无损伤血氧测量方法，可用于急救病房、手术室、恢复室和睡眠研究中。目前采用最多的是脉搏血氧测定法，其原理是检测血液对光吸收量的变化，测量氧合血红蛋白HbO2占全部血红蛋白Hb的百分比，从而求得SaO2。该方法的优点是可以做到对人体连续无创测量，缺点是测量精度比电化学法低，特别是在血氧值较低时产生的误

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