關于多參數監護儀心電監測系統的探討與分析

趙巖

(阜新礦業(集團)有限責任公司總醫院醫學工程部，遼寧阜新123000)

關于多參數監護儀心電監測系統的探討與分析

趙巖

(阜新礦業(集團)有限責任公司總醫院醫學工程部，遼寧阜新123000)

隨著現代醫療技術的飛速發展，監護儀已經成為醫院必不可少的監測儀器，監護儀的使用為臨床提供了大量可靠的技術參數，使診斷、治療更為準確快捷，為患者提供了優質的醫療服務。

1 心電監護儀原理

監護儀所監護的信號有心電、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護參數。

心電監護儀一般具有心電示波、心率數字顯不、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、心率數字顯示、測寬、分頻、時序、節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 心電監護儀原理圖

圖2 心電監護儀一般原理圖

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，但為了便于監護，胸部監護導聯采用得比較多。監護儀中的心電放大模塊通常做成一個插件，插入母板作為監護儀的一部分。信號調理電路包括放大及增益調節、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轉換。由于在監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，因此作監護時的頻率響應常選擇為0．5～40Hz。由于在監護過程中有時會使用除顫器等設備，所以需要脈沖抑制電路束防止高壓脈沖對電路產生影響。

目前都是將心電信號放大作A/D轉換，變成數字信號后由計算機軟件進行分析處理，處理包括數字濾波以提高信噪比、R波檢測、心率測算、報警閥值的設置，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

在心電監護系統中，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、心臟反搏系統等方面。

人體心電信號形態錯綜復雜，因時常混雜各種干擾及其它因素使任何個體、任何導聯對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雜性，自40年代迄今，它一直作為醫用電子學領域內一個重要課題吸引人們設計出多種電路方案。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);(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)構成反相放大器，它將從人體檢測到的心電信號放大，其閉環增益Aul=-9，Aul的大小應視具體情況而定，總的原則是，一個適當的Aul，當心電信號輸入時，應使整形電路有輸出。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，即在規定的頻帶內，信號不能通過(或受到很大衰減)，而在其余頻率范圍內，信號能順利通過。這里的帶阻濾波器是山雙T網絡C1．C2、C3、R4、R5、R6和同相放大A2構成的。(3)自動增益控制電路(AGC):在心臟活動的時期內，ECG的幅度是因時而異的，尤其是R波，在病態情況下更為顯著。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置了自動增益控制電路，它由運放A3、場效管T1構成。該級的閉環增益為:

式中RD為場效應管T1工作偏置在可變電阻特性區時漏極對地的電阻。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、心電監測系統是監護儀中重要部份之一作為工程技術人員應掌握其工作原理、電路結構，為今后維修工作打下基礎。

TH772+．2

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1002-2376(2015)01-0022-02

2014-09-15