多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀測(cè)量原理及計(jì)量性能

林 芳

（福建省計(jì)量科學(xué)研究院 醫(yī)學(xué)室，福建 福州 350003）

多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀是一種能長時(shí)間、連續(xù)測(cè)量和控制病人生理參數(shù)，并且具有存儲(chǔ)、顯示、分析和控制功能，并對(duì)超出設(shè)定范圍的參數(shù)發(fā)出報(bào)警的裝置或系統(tǒng)。多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的應(yīng)用目的是在臨床中，為醫(yī)護(hù)提供被監(jiān)護(hù)病人的生命體征信息，協(xié)助醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行診斷和治療。

1 基本結(jié)構(gòu)

多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀主要由四個(gè)部分組成：信號(hào)采集；信號(hào)的模擬處理；信號(hào)的數(shù)字處理；信號(hào)的顯示、記錄和報(bào)警部分；通過電極和傳感器拾取人體心電、血壓、呼吸、血氧飽和度等生理參數(shù)信號(hào)。通過模擬電路對(duì)采集的信號(hào)加以放大，同時(shí)減少噪聲和干擾信號(hào)以提高信噪比，對(duì)其中有用的信號(hào)進(jìn)行采樣、調(diào)制、解調(diào)、阻抗匹配等處理。由模數(shù)轉(zhuǎn)換器把人體生理參數(shù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，送入數(shù)字處理部分，這部分是監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中很關(guān)鍵的部分，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理機(jī)、存儲(chǔ)器等組成，對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、分析、及診斷。信號(hào)的顯示、記錄和報(bào)警部分是監(jiān)視器與人交流信息部分，屏幕顯示各種被監(jiān)視參數(shù)隨時(shí)間變化的曲線，供醫(yī)生分析，而記錄儀則將監(jiān)視參數(shù)記錄下來作為檔案保存，當(dāng)被測(cè)參數(shù)超過某一標(biāo)準(zhǔn)值就通過報(bào)警發(fā)出警報(bào)，提示醫(yī)務(wù)人員及時(shí)進(jìn)行搶救。

2 測(cè)量原理

多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀所監(jiān)護(hù)的信號(hào)通常為心電（ECG）、無創(chuàng)血壓（NIBP）和有創(chuàng)血壓（IBP）、血氧飽和度（SPO2）、吸呼（RESP）及呼氣末二氧化碳分壓（PETCO2）、體溫（Temp）、心輸出量（CO）等。 根據(jù)臨床需要，不同的監(jiān)護(hù)儀有不同的側(cè)重，并作不同的配置。

2.1 心電監(jiān)護(hù)

心電是最常用的監(jiān)護(hù)項(xiàng)目，心肌中的"可興奮細(xì)胞"的電化學(xué)活動(dòng)會(huì)使心肌發(fā)生電激動(dòng)。使心臟發(fā)生機(jī)械性收縮。心臟這種激動(dòng)過程所產(chǎn)生的閉合、動(dòng)作電流，在人體容積導(dǎo)體內(nèi)流動(dòng)，并傳播到全身各個(gè)部位，從而使人體不同表面部位產(chǎn)生了電流差變化。心電圖(ECG)就是把體表變動(dòng)著的電位差實(shí)時(shí)記錄下來，多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀一般都能監(jiān)護(hù)3個(gè)或6個(gè)導(dǎo)聯(lián)，能同時(shí)顯示其中的一個(gè)或兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)的波形并通過波形分析提取出心率參數(shù)，功能強(qiáng)大的監(jiān)護(hù)儀可以監(jiān)護(hù)12導(dǎo)聯(lián)，通過監(jiān)測(cè)，可發(fā)現(xiàn)心臟節(jié)律異常、各種心律紊亂，如房性室性早搏、心肌供血情況、電解質(zhì)紊亂等。

2.2 無創(chuàng)血壓監(jiān)護(hù)

血壓是指血液對(duì)血管壁的壓力。在心臟的每一次收縮與舒張的過程中，血流對(duì)血管壁的壓力也隨之變化，臨床上通常以人體上臂與心臟同高度處的動(dòng)脈血管內(nèi)對(duì)應(yīng)心臟收縮期和舒張期的壓力值來表征人體的血壓，分別稱為收縮壓(或高壓)和舒張壓(或低壓)。血壓測(cè)量方法有直接測(cè)量法和間接測(cè)量法，間接測(cè)量法是一種非創(chuàng)傷性血壓測(cè)量，常稱為無創(chuàng)壓。測(cè)量方法有聽診法、振蕩法（也稱示波法）、超聲多普勒法，它可以測(cè)得收縮壓、舒張壓和平均壓。多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀采用振動(dòng)法測(cè)量無創(chuàng)血壓，監(jiān)護(hù)儀自動(dòng)對(duì)袖帶充氣到一定壓力（一般為180 mmHg～230 mmHg）時(shí)，完全壓迫動(dòng)脈血管并阻斷動(dòng)脈血流，開始放氣后，隨著袖帶壓力逐漸減少，動(dòng)脈血流流動(dòng)對(duì)動(dòng)脈血管壁的搏動(dòng)將在袖帶內(nèi)的氣體中產(chǎn)生振蕩波，通過測(cè)量、記錄和分析放氣過程中袖帶的壓力振動(dòng)波可獲得被測(cè)部位的收縮壓、舒張壓和平均壓。

2.3 血氧飽和度(SPO2)監(jiān)護(hù)

氧是生命活動(dòng)中不可缺少的物質(zhì)。血液中的有效氧分子是通過與血紅蛋白(Hb)結(jié)合后形成氧合血紅蛋白(HbO2)而被輸送到全身各組織中。用來表征血液中氧合血紅蛋白比例的參數(shù)稱為氧飽和度。脈搏血氧是根據(jù)郎伯比爾定律（Lambert-Beer Law），采用光電技術(shù)進(jìn)行血氧飽和度的測(cè)量。根據(jù)血液中血紅蛋白（Hb）和氧合血紅蛋白（HbO2）對(duì)光的吸收特性不同，通過采用兩種不同波長的紅光(660nm)和紅外光(940nm)分別透過組織后，再由光電接收器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，同時(shí)還利用了組織中的其它成分，如皮膚、骨胳、肌肉、靜脈血等的吸收信號(hào)是恒定的，而只有動(dòng)脈中的HbO2和Hb的吸收信號(hào)是隨著脈搏作周期性變化這一特點(diǎn)，對(duì)接收信號(hào)加以處理而得到的。

2.4 呼吸監(jiān)護(hù)

呼吸監(jiān)護(hù)是監(jiān)護(hù)病人的呼吸頻率，呼吸率即單位時(shí)間內(nèi)呼吸次數(shù)。一般有三種測(cè)量方法：阻抗法、直接測(cè)量呼吸氣流法（熱敏式呼吸測(cè)量）和氣道壓力法。多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀中的呼吸測(cè)量大多是采用胸阻抗法，人體在呼吸過程中，胸廓肌肉交變弛張，胸廓也交替變形，肌體組織的電阻抗也交替變換，人體在呼吸過程中胸廓的運(yùn)動(dòng)會(huì)造成人體體電阻的變化，變化量為0.1Ω～3Ω，稱為呼吸阻抗。監(jiān)護(hù)儀一般是通過ECG導(dǎo)聯(lián)的兩個(gè)電極，用10～100kHz的載頻正弦恒流向人體注入0.5～5mA的安全電流，從而在相同的電極上拾取呼吸阻抗變化的信號(hào)。這種呼吸阻抗的變化圖就描述了呼吸的動(dòng)態(tài)波形，并可提取出呼吸率參數(shù)。

2.5 體溫監(jiān)護(hù)

監(jiān)護(hù)儀中的體溫測(cè)量一般都采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻作為溫度傳感器。一般監(jiān)護(hù)儀提供一道體溫，功能高檔的儀器可提供雙道體溫。體溫探頭的類型也分為體表探頭和體腔探頭，分別用來監(jiān)護(hù)體表和腔內(nèi)體溫。測(cè)量時(shí)，操作人員可以根據(jù)需要將體溫探頭安放于病人身體的任何部位，由于人體不同部位具有不同的溫度，此時(shí)監(jiān)護(hù)儀所測(cè)的溫度值，就是病人身體上所放探頭部位的溫度值，該溫度可能與口腔或腋下的溫度值不同。

2.6 有創(chuàng)血壓(IBP)監(jiān)護(hù)

在一些重癥手術(shù)時(shí)，對(duì)血壓實(shí)時(shí)變化的監(jiān)測(cè)具有很重要的臨床價(jià)值，這時(shí)就需要采用有創(chuàng)血壓監(jiān)測(cè)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。其原理是：先將導(dǎo)管通過穿刺，植入被測(cè)部位的血管內(nèi)，導(dǎo)管的體外端口直接與壓力傳感器連接，在導(dǎo)管內(nèi)注入生理鹽水。由于流體具有壓力傳遞作用，血管內(nèi)壓力將通過導(dǎo)管內(nèi)的液體被傳遞到外部的壓力傳感器上。從而可獲得血管內(nèi)壓力變化的動(dòng)態(tài)波形，通過特定的計(jì)算方法，可獲得收縮壓、舒張壓和平均壓。

3 計(jì)量性能要求

多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的常用監(jiān)護(hù)參數(shù)主要有:心電、呼吸、體溫、無創(chuàng)血壓、脈搏血氧飽和度、有創(chuàng)壓;擴(kuò)展的監(jiān)護(hù)參數(shù)有：心排量、二氧化碳、麻醉氣體、氧氣。依據(jù)JJG（閩）1038-2011《多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀》檢定規(guī)程，就一般醫(yī)院應(yīng)用較多的心電、呼吸、無創(chuàng)血壓、脈搏血氧飽和度的計(jì)量性能介紹如下：

3.1 心電監(jiān)護(hù)

1）電壓測(cè)量最大允許誤差±10%。2）極化電壓引起的電壓測(cè)量偏差不超過±5%。3）噪聲電平應(yīng)不大于30μV（峰峰值)。4）掃描速度最大允許誤差±10%。5）輸入回路電流應(yīng)不大于0.1μA。6）幅頻特性以10Hz正弦波為參考值，在（1～25）Hz內(nèi)，幅度的最大允許偏差+5%至-30%。對(duì)具有診斷功能的監(jiān)護(hù)儀，在（1～60）Hz內(nèi)，幅度的最大允許偏差+5%至-10%。7)共模抑制比應(yīng)不大于 89DB。8）心率在（30～200）次/分范圍內(nèi)，最大允許誤差±（顯示值的5%+1個(gè)字），心率報(bào)警發(fā)生時(shí)間應(yīng)不大于12s。心率報(bào)警預(yù)置下限為30次/分，上限為180次/分，最大允許誤差±（顯示值的10%+1個(gè)字）。

3.2 無創(chuàng)血壓監(jiān)護(hù)

1）靜態(tài)壓力測(cè)量范圍（0～260）mmHg，首次檢定示值最大允許±3 mmHg，后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)示值最大允許±4 mmHg，示值重復(fù)性不大于5mmHg.

3.3 血氧飽和度(SpO2)監(jiān)護(hù)

血氧飽和度在（70～100）范圍內(nèi)，示值最大允許±3%，重復(fù)性不大于 2%。 脈搏在（30～300）次/分范圍內(nèi)，示值最大允許±2次/分。

3.4 呼吸監(jiān)護(hù)

呼吸頻率在（0～80）次/分范圍內(nèi)，示值最大允許±3次/分。

4 結(jié)束語

國家計(jì)量檢定規(guī)程對(duì)多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀心電和無創(chuàng)血壓參數(shù)分別制訂了檢定規(guī)程。部份省級(jí)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)也對(duì)常用監(jiān)護(hù)參數(shù)心電、呼吸、無創(chuàng)血壓、脈搏血氧飽和度制訂了地方檢定規(guī)程。目前有創(chuàng)壓、心排量、二氧化碳、麻醉氣體等參數(shù)還沒有檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，建議有關(guān)部門盡快建立標(biāo)準(zhǔn)，完善測(cè)量設(shè)備，制訂檢定規(guī)程，準(zhǔn)確地對(duì)多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的各監(jiān)護(hù)參數(shù)的性能進(jìn)行檢定。確保臨床使用的有效性和安全性。對(duì)減少臨床風(fēng)險(xiǎn)具有重要的意義。

［1］李建林.多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的測(cè)量原理及正確使用方法[J].醫(yī)療裝備，2008（3）.

［2］王暉.醫(yī)用多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的基本原理及使用[J].中國醫(yī)療器械信息，2006（4）.

［3］王義山.多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀血壓參數(shù)的檢驗(yàn)校準(zhǔn)方法探討[J]中國計(jì)量，2008-5-22.

［4］任小虎.多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀各參數(shù)的檢測(cè)校準(zhǔn)方法探討[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2009（S1）.

［5］嚴(yán)紅劍.有源醫(yī)療器械檢測(cè)技術(shù)[M].科學(xué)出版社，2007，227-249.

［6］福建省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 JJG（閩）1038-2011 多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀檢定規(guī)程[S].2011-3-31.