心电监护仪

心电监护仪 摘要:心脏病等心血管疾病已成为世界死亡人数最多的头号杀手。由于心脏病有突发性长期性的双重特性，对心脏病人也需要长期的治疗和监护。心脏在收缩前，产生生物电流，并经组织和体液的传导至体各部产生不同的电位变化，形成体表电位差 这种变化着的电位差成动态曲线称为心电图，心脏的一些异常会通过心电图表现出来。心房肌的除极在心电图上表现为 P 波，心室肌的除极表现为 QRS 波群，心房的复极在 P R段上，心室肌复极则表现为心电图上的 ST 段及T 波。心电监护仪则通过检测心电图的异常而反应人体身体状况。 正文:心电监护是指通过连续监测病人的心电图信号,及时了解病人的心脏状况,并在发展严重的心脏异常情况时,及时采取有效的治疗或急救措施。我们通常所称的心电监护仪,实际上只是完成上述工作的前一部分,即监测心电图并指示异常情况,其不具有护理和治疗的功能,从这个意义上讲,把心电监护仪称为心电监测仪更贴切些。然而,由于习惯称法以及在以后技术发展过程中,将可能将某些急救或治疗功能加人心电监测仪中,如自动除颤、自动注药等,我们仍可保留I合电监护仪这个称法。 心电监护的主要内容是实时观测心律失常。由于早期心电图描记观察的间断性(一天一次或二次),相当高比例的心律失常病症未被注意到,而有40%以上的急性心肌梗塞病人是由于心律失常并发症而死亡。直到本世纪印年代,人们才认识到心律失常是急性心肌梗塞病人的特殊常见并发症,这归因于直到那时人们才发展了实用的可进行心电连续监测的技术设备,其最先用于冠心病监护(CCU)中。心电监测仪使人可以一直连续观察心脏的电活动,并即时提示重要的心律失常,从而为与心律失常相关的心脏疾病的研究、急救和治疗提供了重要的手段。 心电图作为生物医学测量中一项较成熟的技术，已成为一种常规临床检查的手段，并在心脏疾病的诊断和药效分析等方面有着重要作用。当前市场上有很多有关心电检测与处理的医用仪器，随着科技的进步心电监护仪会增加更多的功能，为诊断 治疗病人提供了便利; 还有很多产品如心电发生器，其中包含了几乎所有心电信号的，包括不同频率的正常 病态的心电信号，为临床应用提供了帮助。各种各样的医疗仪器，为医生诊治病人提供了强有力的帮助，延伸了医生的感觉器官。 监护仪是一种以测量和控制病人生理参数，并可与已知设定值进行比较，如果出现超标 可发出警报的装置或系统。监护仪与监护诊断仪器不同，它必须24小时连续监护病人的生理参数，检出变化趋势。指出临危情况，供医生应急处理和进行治疗的依据，使并发症减到最少达到缓解并消除病情的目的。监护仪的用途除测量和监护生理参数外，还包括监视和处理用药及手术前后的状况。监护仪可选的参数:心电、呼吸、血压(有无创和有创两种)、血氧饱和度、脉率、体温、呼吸末二氧化碳、呼吸力学、麻醉气体、心输出量(有创和无创)、脑电双频指数等。 心电监护仪是医院实用的精密医学仪器，能同时监护病人的动态心电图形、呼吸、体温、血压(分无创和有创)、血氧饱和度、脉率等生理参数。心电监测仪是结合心电监测技术与移动计算技术，对心电异常变化进行实时动态监测预警的辅助性诊断设备。该设备具有心电信息的采集、存储、智能分析预警等功能。并具备精准监测、触屏操控、简单便捷等特点。 (一)心电监护仪的功能 1. 异常数据，及时报警 心电监护仪能随时随地24小时连续监测和记录心电数据，自动根据患者当前的心电基础数据，跟踪捕捉患者具有临床价值的动态变化数据并自动存储，无需医生和患者人工设置，有效减轻医院医生工作负荷。 2. 运动检测，多维分析 心电监护仪实现了各种人体运动状态下的心电信号监测，通过客户端软件、远程数据中心分析系统和医学专家团队进行多层次、多角度分析判断，并通过健康热线给予用户医疗建议。 3. 屏蔽信号，数据准确 心电监护仪可以有效屏蔽肌电信号、电磁信号干扰，保证了心电数据的精准性和分析的有效性，对心脏异常状况监测有临床意义。 (二)心电监测仪的构成 1. 心电采集模块 即通过级联的方式采集心电信号到仪器中。将心电描记器的记录电极放在体表的任何两个非等电部位，都可记录出心电变化的图像，这种测量方法叫做双极导联，所测的电位变化是体表被测两点电位变化的代数和，分析波形较为复杂。如果设法使其中一个电极，使其电位始终保持零电位，而另一个电极放在体表某一测量点，这种测量方法叫做单极导联。目前在临床检查心电图时，单极和双极导联均在使用。常规使用的心电图导联方法有 12 种。 2. 放大模块 放大模块是硬件电路的关键所在，其设计的好坏直接影响信号的质量，从而影响仪器的特性。前置放大器是用来放大导联输入的心电信号。由于心电信号比较弱，需要先被放大到一定的电平才可以输出到其它级 上。通常前置具有较高的电压增 益，可以将小信号放大到标准电平 上根据心电信号的特点，前置级应 该满足: ( 1) 高输入阻抗 获取后心图1 放大电路 电信号是高内阻源的微弱的不稳 定信号，为降低信号源内阻的影 响，必须增大放大器输入阻抗数值 ( 2) 共模抑制比高 考虑到 50 Hz 的工频干扰以及所测量的参数以外的人体所携带的生理作用的干扰，前置级须采用 CMRR 高的差动放大形式，这样能降低共模干扰向差模干扰转化 ( 3) 低噪声、低漂移。要求放大器的作用对信号源的影响弱，获取信号的能力强，输出稳定。 集成化仪表用放大器也同样具有较高的输入阻抗和共模抑制比的特点，但其共模抑制比与增益成正比 由于极化电压的存在，作为心电前置放大器时的增益只能在100 dB 以内，这就使得仪器放大器作为前置放大器时的共模抑制比不可能设置很高。放大电路如图1所示。 3. 滤波模块 高频干扰的滤除电路，由于心电频率一般在100 Hz以下，能量主要集中在17 Hz 附近，且幅度微小，所以要对100 Hz 以内的信号进行保 100 Hz 以外的高频信号护，添加高频滤波电路把 滤除 常见的有RC有源滤波器，其由RC元件与运 算放大器组成，其功能是抑制设计范围以外的信 号。图2是RC二阶有源带阻滤波电路图。 图2 二阶有源带阻滤波电路 4. 处理模块 滤波后心电信号的处理和识别，一般有几种方式: ( 1) 对于没有特别精度和时间要求的病例可用单片机作为核心部件来处理，其好处是 便捷 成本低。 ( 2) 对于有精度和时间限制的病例，需要将滤波后的信号传送到处理信号能力更强的计算机中处理，有时还需要将信息反馈给医师，利用人机交互的方式做出诊断。 处理心电信号的关键是对心电信号中QRS复波的精确识别 正常人的QRS波群的宽度为 0. 06 ,0. 10 s，且不受心律变化的影响。针对 R 波很尖锐的特点，通过一个滑动时间窗判断信号峰。谷是否满足要求，同时确认其是否在时间窗内。对信号幅值的阈值采用双可变阈值法，即对波形设置波峰和波谷阈值。如果峰阈值和谷阈值在一段适当时间内有较大变化，则重新设置峰阈值和谷阈值。根据在一定的时期内，根据采样得到的数据设置峰谷阈值，对 QRS波进行定位，计算得出心率。 (三)发展与展望 现阶段各种心电仪特点相似而性价比相对于其他医疗仪器来说比较低，其发展方向是多种多样的。 ( 1) 仪器微型化:心电仪由最初能占据半个房间的“庞然大物”发展至今已缩小很多倍，单手即可携带，可料想将来的心电监测仪将会可以随时随地的测量。 ( 2) 检测智能化:随着人工智能的完善、专家系统的进步，判断病症的“重任”已悄然交付给智能化芯片身上，人工干预的程度将会越来越小。 ( 3) 信息多样化:从最开始只能测量心率到现在集测量、诊断、预测于一身，心电仪的功能日趋多样化，能提供的备选信息也越来越多。 ( 4) 诊断远程化:现阶段已能将家用便携式心电监测仪与医疗中心计算机连接互动，带来更加准确的诊断结果，在不远的将来这种联系会更加紧密。