简单介绍不同功能下多参数监护仪原理

前言

多参数监护仪（多参数监护仪是什么）是医院的常规设备之一，被广泛地用在ICU、CCU、病房、手术室。为了满足临床工作的需要，多参数监护仪需要长时间地监测病人生命体征即各种生理参数：心电、呼吸、血压、体温、血氧饱和度、有创血压、呼出末CO2,, 输出量等多种参数。那么，什么是多参数监护仪原理呢？小编通过搜集整理资料，对多参数监护仪原理及相关知识作了详细的介绍。

1 多参数监护仪原理（什么是监护仪）

医用多参数监护仪的基本原理，主要由 4 个部分组成：信号参数、模拟处理、数字处理、信息输出。通过电极和传感器拾取人体心电、血压、呼吸，氧饱和度等生理参数信号，并将这些信号转化为电信号。 通过模拟电路对采集的信号进行阻抗匹配，过滤、放大等处理，由模拟转换器把人体生理参数的模拟信号转化为数字信号，送入数字处理部分，它由模/数转换器、微处理机、存储器等组成，是多参数监护仪的核心部分。 微处理机接收来自控制面板的控制信息，通过执行程序，对数字信号进行运算、分析和存储。在输出结果的同时协调、检测整机各部分的工作，如显示波形、文字、图形、分析报告，启动各类报警和打印纪录。

根据多参数监护仪功能的不同， 其具体工作原理也不同，但一般都是通过传感器感应各种生理变化，然后放大器会把信息强化，再转换成电信息，这时数据分析软件就会对数据进行计算，分析和编辑，最后在显示屏中的各个功能模块显示出来，或根据需要记录，打印下来，当监测的数据超出设定的指标时，就会激发警报系统，发出信号引起医护人员的注意。

下面具体分析不同功能的多参数监护仪原理。

心电（ECG）的监护原理

心肌中的可兴奋细胞的电化学活动会使心肌发生电激动，进而使心脏发生机械性收缩。心脏的这种激动过程所产生的闭合动作电流，在人体容积导体内流动，并传播到全身各个部位，从而使人体不同表面部位产生了电位差变化。心电图（ECG）就是把体表变动着的电位差实时记录下来。

目前，临床上所使用的标准心电图机在测量ECG时，其肢体电极是安放在手腕和脚腕处，而作为心电监护中的电极则等效地安放在病人的胸腹区域。虽然安放位置不同，但它们是等效的，其定义也是相同的。因此，监护仪中的心电导联与心电图机中的导联是对应的，它们具有相同极性和波形。

监护仪一般都能监护3或6个导联，可同时显示其中一个或两个导联的波形，并可直接显示心率，功能强大的监护仪可监护12导联ECG;可对波形做进一步分析，提取出ST段波形和心率失常事件。

体温（Temp）监护原理

多参数监护仪体温的测量一般多采用负温度系数的热敏电阻作为温度传感器，根据热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性而获得的。监护仪一般提供单道体温，高档监护仪可提供双道体温。体温探头有体表探头和腔内探头两种。

在给病人测量体温时，被测部位与探头存在一个热平衡。开始安放时，由于传感器还没有完全与人体温度达到热平衡，此时显示的温度不准确，必须经过一段时间（3min～5min）达到热平衡之后，才能真正反映实际温度。

在进行体表温度测量时，注意保持传感器与病人体表接触良好，如不粘贴牢或病人活动使传感器与皮肤之间有间隙，则可能造成测量值偏低。

呼吸末二氧化碳（PetC02）监护原理

呼吸末二氧化碳是麻醉患者和呼吸代谢系统疾病患者的重要监护指标。C02的主要测量方法是红外吸收法，主要是根据不同浓度的C02对特定红外线光的吸收程序不同。C02监护主要有主流式（main-stream）和旁流式（side-stream）两种。主流式是直接将气体探头放置在病人呼吸气路导管中，直接对呼吸气体中的C02进行浓度转换，后将电信号送人监护仪中进行分析处理，得到PetC02参数。旁流式的光学传感器是置于监护仪器内，由气体采样管实时抽取病人呼吸气体进入监护仪中进行浓度分析。

无创血压（NIBP）监护原理

监护仪在测量血压时一般分手动和自动测量，可以根据需要设定。血压就是指血液对血管壁的压力，心脏每一次收缩与舒张过程中，血流对血管的压力也随之变化，而且动脉血管与静脉血管内的压力也不相同，不同部位的血管压力也不同。临床上以人体上臂与心脏同高度处的动脉血管内对应心脏收缩期和舒张期的压力值表征人体血压，分别称为收缩压（高压）和舒张压（低压）。人体的动脉血压是一个易变化的生理参数，与人的心理状态、情绪状态、运动的姿态和体位有很大关系。

振动法是测量血压的方法。它的原理是利用袖带充气到一定压力时完全压迫动脉血管并阻断动脉血流，然后随着袖带压力减小，动脉血管将出现：完全阻闭-渐开-全放开的变化过程。在全过程中，动脉血管壁的搏动将在袖带内的气体中产生气体振荡，这种振荡与动脉收缩压、舒张压和平均压存在确定的对应关系。因此通过测量、记录和分析放气过程中袖带内的压力振动波即可获得被测部位的收缩压、平均压和舒张压。

动脉血氧饱和度（Sp02）监护原理

氧是人生存的第一生存条件，血液中的有效氧分子是通过与血红蛋白（Hb）结合形成氧合血红蛋白（Hb02）而被输送到全身各组织中。

用来表征血液中氧合血红蛋白比例的数值称为氧饱和度。定义式为：HbO2/（HbO2+Hb）。

血氧饱和度测量是根据血液中血红蛋白和氧合血红蛋白对光的吸收特性不同，通过采用两种不同波长的红光（660nm）和红外光（940nm）分别透过组织后再由光电接收器转换成电信号。上壁固定了两个并列放置的发光二极管（LED），发出波长为660nm的红光和940nm的红外光。下壁有一个光电检测器，将透射过手指动脉血管的红光和红外光转换成电信号，它所检测到的光电信号越弱，表示光信号穿透探头部位时，被那里的组织，骨头和血液等吸收掉的越多。而皮肤、肌肉、脂肪、静脉血，色素和骨头等对这两种光的吸收系数是恒定的，因此它们只对光电信号中的直流分量大小发生影响。但是血液中的HbO2和Hb浓度随着血液的脉动作周期性改变，因此它们对光的吸收也在脉动地变化，由此引出光电检测器输出的信号强度随血液中的HbO2和Hb浓度比脉动地改变，即可得出SPO2值。

光电信号的脉动规律是和心脏的搏动一致，因此检测出信号的重复周期，还能确定出脉率。

该方法能测量动脉血中的血氧饱和度，测量的必要条件是要有脉动的动脉血流，临床上采用有动脉血流而且组织厚度较薄的位置安放传感器，如手指、脚趾、耳垂等部位。

呼吸（Resp）监护原理

多参数监护仪中呼吸测量大多是采用胸阻抗法。人在呼吸过程中的胸廓运动会造成人体体电阻的变化，变化量约为0.1Ω～3Ω，称为呼吸阻抗。监护仪一般是通过ECG导联的两上电极，用10kHz～100kHz的载频正弦波恒流向人体注入0.5mA～5mA的安全电流，从而在相同的电极上拾取呼吸阻抗变化的电信号，这种呼吸阻抗的变化图就描述了呼吸的动态波形，并可提取呼吸频率参数。胸廓的运动、身体的非呼吸运动都会造成人体电阻的变化。当这种变化频率与呼吸通道的放大器的频带同宽时，监护仪就很难判断哪是正常的呼吸信号，哪是干扰信号。当病人出现严重持续身体活动时，呼吸率的测量就会不准。

总结

从多参数监护仪的发展来看，除了新的传感检测技术不断被推出并应用之外，人们对所采集信息的分析、存储和显示也提出了更高的目标。另外，多参数监护仪作为一个特殊的医疗仪器专用设备，其发展方向是进一步的智能化、专业化、小型化，同时做到低功耗、零污染。本文根据不同的功能要求详细介绍了多参数监护仪原理。

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