关于多参数监护仪心电监测系统的探讨与分析

2015-01-12赵岩

医疗装备 2015年1期

关键词：监护仪心电监护阜新

赵岩

(阜新矿业(集团)有限责任公司总医院医学工程部，辽宁阜新123000)

关于多参数监护仪心电监测系统的探讨与分析

赵岩

(阜新矿业(集团)有限责任公司总医院医学工程部，辽宁阜新123000)

随着现代医疗技术的飞速发展，监护仪已经成为医院必不可少的监测仪器，监护仪的使用为临床提供了大量可靠的技术参数，使诊断、治疗更为准确快捷，为患者提供了优质的医疗服务。

1 心电监护仪原理

监护仪所监护的信号有心电、血压、呼吸、体温(T)、心输出量、血氧浓度、呼气末一氧化碳等，其中心电是最基本的监护参数。

心电监护仪一般具有心电示波、心率数字显不、心率失常病症文字显示和音响报警功能。它包括放大、心电波显示与记录、QRS波群检出器、心率数字显示、测宽、分频、时序、节律异常判别显示与报警等部分，一般原理框图如图1-2所示。

图1 心电监护仪原理图

图2 心电监护仪一般原理图

2 心电信号的获取和处理

心电信号的获取方法与心电图机可以说是相同的，但为了便于监护，胸部监护导联采用得比较多。监护仪中的心电放大模块通常做成一个插件，插入母板作为监护仪的一部分。信号调理电路包括放大及增益调节、滤波、脉冲抑制、电极脱落及检测电路。一般要将信号放大到伏特级便于作A/D转换。由于在监护过程中病人会有些活动、电极安放的时间较长等原因，较易引起基线漂移和受到工频干扰，因此作监护时的频率响应常选择为0．5～40Hz。由于在监护过程中有时会使用除颤器等设备，所以需要脉冲抑制电路束防止高压脉冲对电路产生影响。

目前都是将心电信号放大作A/D转换，变成数字信号后由计算机软件进行分析处理，处理包括数字滤波以提高信噪比、R波检测、心率测算、报警阀值的设置，这些工作可以部分或全部在微处理器(up)中完成。除此以外，微处器还必须对信号调理电路的控制和与主计算机之间的通迅。

3 QRS的识别

在心电监护系统中，从心电信号中识别和检出QRS波是一个很重要的信号处理过程，因它用来作来心电信号的时间基准。以方波形式输出的QRS检出器，不仅可用于R—R间期测量、平均或瞬时心率计量以及期前收缩监护等方面，也可用于同步心电图显示、超声心脏剖面图象摄影、心脏反搏系统等方面。

人体心电信号形态错综复杂，因时常混杂各种干扰及其它因素使任何个体、任何导联对R波的准确识别和自动检测有一定的困难。正因为R波的检出具有很大的重要性和复杂性，自40年代迄今，它一直作为医用电子学领域内一个重要课题吸引人们设计出多种电路方案。虽然各种R波检测电路的用途及采用的电路各有不同，但是都要保证在下列情况下均能顺利检出R波:(1)R波高度不同时;(2)只波极性不同时(不同导联);(3)T波高于R波时;(4)各种干扰(包括肌电、50Hz交流电、基线波动等干扰)。

下面，对识别QRS波的检出器作出分析讨论。QRS检出器又称为QRS选出整形器。一个较理想的QRS检出器应有两个用途:(1)作为心电自动检测的时间基准;(2)可检测QRS波群的宽度。它包括反相放大、50Hz滤波、自动增益控制、微分放大、倒相器、整流滤波和整形电路等七个部分。

QRS检出器的工作原理:(1)反相放大:由(FC3集成运放)构成反相放大器，它将从人体检测到的心电信号放大，其闭环增益Aul=-9，Aul的大小应视具体情况而定，总的原则是，一个适当的Aul，当心电信号输入时，应使整形电路有输出。因此Aul不一定是9倍，可大可小。(2) 50Hz带阻滤波器:为了有效地消除50Hz干扰，电路中引进了一个谐振频率为50Hz只的带阻滤波器。所谓带阻滤波器，即在规定的频带内，信号不能通过(或受到很大衰减)，而在其余频率范围内，信号能顺利通过。这里的带阻滤波器是山双T网络C1．C2、C3、R4、R5、R6和同相放大A2构成的。(3)自动增益控制电路(AGC):在心脏活动的时期内，ECG的幅度是因时而异的，尤其是R波，在病态情况下更为显著。为了消除尺波幅度变化对检出准确性的影响，在整个检出电路中设置了自动增益控制电路，它由运放A3、场效管T1构成。该级的闭环增益为: