趙巖

(阜新礦業(yè)(集團)有限責任公司總醫(yī)院醫(yī)學工程部，遼寧阜新123000)

關(guān)于多參數(shù)監(jiān)護儀心電監(jiān)測系統(tǒng)的探討與分析

趙巖

(阜新礦業(yè)(集團)有限責任公司總醫(yī)院醫(yī)學工程部，遼寧阜新123000)

隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的飛速發(fā)展，監(jiān)護儀已經(jīng)成為醫(yī)院必不可少的監(jiān)測儀器，監(jiān)護儀的使用為臨床提供了大量可靠的技術(shù)參數(shù)，使診斷、治療更為準確快捷，為患者提供了優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)。

1 心電監(jiān)護儀原理

監(jiān)護儀所監(jiān)護的信號有心電、血壓、呼吸、體溫(T)、心輸出量、血氧濃度、呼氣末一氧化碳等，其中心電是最基本的監(jiān)護參數(shù)。

心電監(jiān)護儀一般具有心電示波、心率數(shù)字顯不、心率失常病癥文字顯示和音響報警功能。它包括放大、心電波顯示與記錄、QRS波群檢出器、心率數(shù)字顯示、測寬、分頻、時序、節(jié)律異常判別顯示與報警等部分，一般原理框圖如圖1-2所示。

圖1 心電監(jiān)護儀原理圖

圖2 心電監(jiān)護儀一般原理圖

2 心電信號的獲取和處理

心電信號的獲取方法與心電圖機可以說是相同的，但為了便于監(jiān)護，胸部監(jiān)護導聯(lián)采用得比較多。監(jiān)護儀中的心電放大模塊通常做成一個插件，插入母板作為監(jiān)護儀的一部分。信號調(diào)理電路包括放大及增益調(diào)節(jié)、濾波、脈沖抑制、電極脫落及檢測電路。一般要將信號放大到伏特級便于作A/D轉(zhuǎn)換。由于在監(jiān)護過程中病人會有些活動、電極安放的時間較長等原因，較易引起基線漂移和受到工頻干擾，因此作監(jiān)護時的頻率響應(yīng)常選擇為0．5～40Hz。由于在監(jiān)護過程中有時會使用除顫器等設(shè)備，所以需要脈沖抑制電路束防止高壓脈沖對電路產(chǎn)生影響。

目前都是將心電信號放大作A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號后由計算機軟件進行分析處理，處理包括數(shù)字濾波以提高信噪比、R波檢測、心率測算、報警閥值的設(shè)置，這些工作可以部分或全部在微處理器(up)中完成。除此以外，微處器還必須對信號調(diào)理電路的控制和與主計算機之間的通迅。

3 QRS的識別

在心電監(jiān)護系統(tǒng)中，從心電信號中識別和檢出QRS波是一個很重要的信號處理過程，因它用來作來心電信號的時間基準。以方波形式輸出的QRS檢出器，不僅可用于R—R間期測量、平均或瞬時心率計量以及期前收縮監(jiān)護等方面，也可用于同步心電圖顯示、超聲心臟剖面圖象攝影、心臟反搏系統(tǒng)等方面。

人體心電信號形態(tài)錯綜復(fù)雜，因時常混雜各種干擾及其它因素使任何個體、任何導聯(lián)對R波的準確識別和自動檢測有一定的困難。正因為R波的檢出具有很大的重要性和復(fù)雜性，自40年代迄今，它一直作為醫(yī)用電子學領(lǐng)域內(nèi)一個重要課題吸引人們設(shè)計出多種電路方案。雖然各種R波檢測電路的用途及采用的電路各有不同，但是都要保證在下列情況下均能順利檢出R波:(1)R波高度不同時;(2)只波極性不同時(不同導聯(lián));(3)T波高于R波時;(4)各種干擾(包括肌電、50Hz交流電、基線波動等干擾)。

下面，對識別QRS波的檢出器作出分析討論。QRS檢出器又稱為QRS選出整形器。一個較理想的QRS檢出器應(yīng)有兩個用途:(1)作為心電自動檢測的時間基準;(2)可檢測QRS波群的寬度。它包括反相放大、50Hz濾波、自動增益控制、微分放大、倒相器、整流濾波和整形電路等七個部分。

QRS檢出器的工作原理:(1)反相放大:由(FC3集成運放)構(gòu)成反相放大器，它將從人體檢測到的心電信號放大，其閉環(huán)增益Aul=-9，Aul的大小應(yīng)視具體情況而定，總的原則是，一個適當?shù)腁ul，當心電信號輸入時，應(yīng)使整形電路有輸出。因此Aul不一定是9倍，可大可小。(2) 50Hz帶阻濾波器:為了有效地消除50Hz干擾，電路中引進了一個諧振頻率為50Hz只的帶阻濾波器。所謂帶阻濾波器，即在規(guī)定的頻帶內(nèi)，信號不能通過(或受到很大衰減)，而在其余頻率范圍內(nèi)，信號能順利通過。這里的帶阻濾波器是山雙T網(wǎng)絡(luò)C1．C2、C3、R4、R5、R6和同相放大A2構(gòu)成的。(3)自動增益控制電路(AGC):在心臟活動的時期內(nèi)，ECG的幅度是因時而異的，尤其是R波，在病態(tài)情況下更為顯著。為了消除尺波幅度變化對檢出準確性的影響，在整個檢出電路中設(shè)置了自動增益控制電路，它由運放A3、場效管T1構(gòu)成。該級的閉環(huán)增益為:

式中RD為場效應(yīng)管T1工作偏置在可變電阻特性區(qū)時漏極對地的電阻。由式(1)可見，RD的變化，可改變Au3的大小。因此只要控制T1管柵壓即可通過RD的變化實現(xiàn)對增益的控制。

以上分析了心電信號檢測電路的工作原理，QRS波識別及QRS檢出器工作原理、心電監(jiān)測系統(tǒng)是監(jiān)護儀中重要部份之一作為工程技術(shù)人員應(yīng)掌握其工作原理、電路結(jié)構(gòu)，為今后維修工作打下基礎(chǔ)。

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2014-09-15