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多参数监护仪的发展与应用

摘要

本文以探究多参数监护仪的发展与应用为目的，对多参数监护仪的发展现状与应用研究进行了调查，多参数监护仪是临床常用的医疗设备，尤其是ICU不可或缺的设备之一。

它主要通过提供心电、呼吸、血压、体温、动脉血氧饱和度、呼吸末CO2、血流动力学监护等多项生理参数，为临床医护人员对危重患者的病情提供连续、动态的定性和定量了解，以采取及时、有针对性的治疗。

目前，多参数监护仪正朝着智能化方向发展，监护设备的无线化、网络化是未来的发展趋势，具有无线移动联网功能的监护设备将会在临床中发挥越来越重要的作用。

关键词：

多参数，监护仪，ICU，性能

DevelopmentandApplicationofMultiparameterMonitor

ABSTRACT

Thepurposeofthistextistoexplorethedevelopmentandapplicationofmultiparametermonitor,Fortheinvestigationonthestatusofthedevelopmentandapplicationofmultiparametermonitorconductedasurvey,Multiparametermonitorisclinicalmedicalinstrument,inparticularforICU.Itprovidesconsecutiveanddynamicquantitativeandqualitativeinformationfortheclinicalstaffthroughelectrocardiogram,breath,bloodpressure,bodytemperature,arterialoxygensaturation,end-tidalCO2pressure,andblooddynamics,sothattheycanproperlytakemeasures.Currently,multiparametermonitorbecomesmoreintelligent,andwirelessandnetworkingaredevelopingtendencyofthemonitor,whichwillplayanimportantroleinclinicalmonitoring.

Keywords:

multiparametermonitor,ICU,performance

目录

摘要1

ABSTRACT2

目录3

第一章绪论4

第二章多参数监护仪的发展5

2.1监护仪的起源5

2.2监护仪的发展5

2.2.1监护技术的发展6

2.2.2动态心电监护仪的发展7

2.2.3中央监护系统的发展8

2.3我国监护仪的发展8

第三章多参数监护仪的应用9

3.1多参数监护仪的结构原理9

3.1.1多参数监护仪的结构9

3.1.2多参数监护仪的原理10

3.2多参数监护仪的应用14

3.2.1多参数监护仪的临床应用14

3.2.2多参数监护仪在使用中的注意事项15

第四章结论17

谢辞18

参考文献19

第一章绪论

随着现代医学技术的发展，尤其是电子技术、计算机技术、数字信号处理技术的不断发展，使监护仪无论在结构上、测量技术上、还是在功能上都发生了很大的变化，实现了信号采集、分析、处理和控制的智能化。

监护仪越来愈多的走向临床应用，他不再局限于手术室，ICU，CCU等科室，大量的床旁边机已应用于个临床科室。

多参数监护仪应用的目的是在临床监护过程中，为医护人员提供被监护病人的生命体征信息，使医护人员能全面、及时、准确的掌握患者的变化情况，协助医护人员进行诊断和治疗，是各类医院临床科室必不可少的一种常用医疗设备。

监护技术的不断更新和发展，用户需求也逐渐朝多样性方向发展。

型号、规格、功能各异的监护仪已普遍进入医学监护领域。

作为各级医院基本设备的监护仪正被广泛用于医院的ICU、CCU、麻醉手术室及各种临床科室，特别是它可向医护人员提供病人生命体征的重要信息。

利用这些信息，临床医生能更好地分析患者的病情，从而监护仪的作用越来越受到重视。

本文将对监护仪的临床应用和发展做一介绍。

第二章多参数监护仪的发展

2.1监护仪的起源

“监护概念”的提出首先出现于军事的需要，特别是一些军事医学部门。

因为在载人航天计划的发展实施过程中需要随时监控某些危险环境或者模拟环境下人体重要的生命参数的变化情况，因而出现了对生理信号的监视和记录，人体电和非电参数测量技术，无创伤测量技术，多通道无线电生理遥测技术学。

60年代初，在医学界萌发了危重病人集中观察治疗的思想，明确提出了建立危重病人监护病房ICU病房的要求。

这一思想让50年代形成的生理参数监护技术获得了新的更广泛的用途。

尽管最初的病人监护系统结构是简单的，不过是某些生理信号放大器和电子示波器的组合，但这一情况很快随着60年代后期大批医学工程科学家转向民用产品领域而得到快速改变，当然这一历史局面的突变原因应该于美国登月计划的逐步完成，整体来讲，已经开始引入计算机技术对心电图波形进行研究，从临床上讲也大大减小了危重病人的死亡率，特别是心机梗死病人的死亡率由原来的超过30%下降到15%以下，美国无疑是该领域最活跃和领先的国家。

1971年，微型计算机芯片的发明，标志着病人监护进入了一个新的、革命的发展时期——硬件和软件结合使得信号处理技术在病人的监护过程中的应用成为可能。

微型计算机技术在病人的监护仪器中早期应该是以微处理机为主的形式，应用微处理机或是单片机实现数据采集、分析、显示、描述、传输等功能，但自从IBM介入微型机系列之后，特别是从80年代中期开始，各种微型机和兼容机的批量入市以及竞争造成的更新的电子技术不断被开发出来并应用到产品中，这些都极大地促使了现代监护仪的发展。

多参数监护仪是临床常用的医疗设备，它主要通过提供心电、呼吸、血压、体温、动脉血氧饱和度、呼吸末CO2、血流动力学监护等多项生理参数，有助于深入了解危重症患者的病理生理学变化，从而使临床医生能及时采取有针对性的治疗。

目前的监护仪已经能够对循环、呼吸、消化、内分泌和神经等系统的生理参数进行有创或无创性的连续监测，极大地提高了诊断、治疗、护理水平。

多参数监护仪是ICU信息化建设的重要组成部分，现在先进的多功能、多参数监护仪已能利用各类电极、生物医学传感器监测心电、脑电、血压（有创和无创）、呼吸、脉搏、血流量、体温、心排出量、血氧饱和度、pH值、PO2、PCO2、葡萄糖、胆固醇、激素和蛋白质等诸多指标。

ICU未来的监护系统将会更加智能化，在以减少人为的医疗差错、提高医疗质量、优化资源利用，便于信息的报告与交流方面有更大发展，为传统医学带来革命性变化。

2.2监护仪的发展

随着现代医学的不断发展，作为各级医院基本设备配置的监护仪正被广泛应用于医院的ICU、CCU、麻醉手术室及各临床科室，特别是它可向医护人员提供病人生命体征的重要信息。

利用这些信息，临床医生能更好地分析患者的病情，从而采取适当的治疗措施，获得最佳的治疗效果，因此监护仪的作用越来越受到重视。

监护系统的发展，可追溯至1962年，北美建立第一批冠心病监护病房（CCU），以后，监护系统得到了迅速发展，随着计算机和信号处理技术的不断发展，以及临床对危重患者和潜在危险患者的监护要求的不断提高，对CCU/ICU监护系统功能要求也不断提高。

我国的监护仪发展得也很早，始于50年代末，但直到70年代中期才研制出用于临床的监护仪器。

80年代各种医用监护仪纷纷问世，我国的监护仪大都可监测多项人体生物参数，有些产品在功能上与国外产品差距不大，可以满足临床实用要求，如利用美国监护单元模块OEM产品开发出的几种普及型监护仪，在市场中有相当份额；有些产品在某些性能上还超过国外产品。

所不足的是总体水平较为逊色，工艺质量不如进口产品，形成产品的能力也不够，某些专用的监护仪还有缺项，如麻醉手术中的深度监测、呼吸监测系统等[1]。

目前，监护系统除具有以前的多参数生命体证监护的智能报警外，还要求在监护质量以及医院监护网络方面有进一步的提高，以更好地满足临床监护，药物评价和现代化医院管理的需要。

2.2.1监护技术的发展

1.重症监护

早在1863年，南丁格尔结合自己的体会，提出来手术后病人应放在一个特定的场所进行康复治疗。

第一次世界大战结束后，西方欧美国家建立了手术后重症监护病房（ICU）。

1954年第一篇关于ICU的文章发表，1958年美国正式成立了综合性ICU，当时属于麻醉科管理。

1962年成立了心脏病ICU。

1963年开始，在美国全国范围内首次大规模举办了ICU学习班。

1970年美国成立了独立的危重病房学会。

纵观历史，从1863～1970年监护医学经历了100多年的发展过程，到目前已经发展得比较完善。

我国的监护医学起步较晚。

1982年在北京协会和医院成立了手术后ICU，1984年才正式成立综合性ICU，目前我国的ICU接近欧美国家70年代初期水平，落后斤30年。

众所周知，严密观察病人的病情变化，并及时处理一些相关问题，对危重病人的救治有重要意义。

现代高科技的进步也推动着监护医学的发生于发展。

随着各种监护设备及生命支持设备的完善，如多功能监护仪、多功能呼吸机、微量输液泵、简易血气生化仪等设备的应用，使医生对病人生命生理机能的了解也逐渐完善，生命支持的手段也增多，使急、危重症病人的抢救成功率明显增高。

在监护医学飞速发展的同时也带动了尖端医学的进步，如心脏外科、神经外科、心血管内科及急诊科的许多重症病人在严密监护下渡过了生命中最困难的时期而走向康复。

2.无创血压监测

传统的无创血压测量方法属于间断测量，具有代表性的是柯氏音听诊发和示波发。

1.两法的相同点：

⑴都是利用袖套充气加压阻断动脉，随后缓缓放气，在放气过程中检测脉搏或血流的变化；

⑵都属于间断测量，不能连续监测人体动脉血压。

2.两者比较：

⑴柯氏音法动脉不完全受阻时检测由血管振动传到体表的声音，即柯氏音；示波法检测由动脉血压所产生的压力脉动，即振动波。

⑵示波法测量血压时袖套内没有拾音器件因此排除声音干扰，可以应用于强噪音干扰环境，并且重复性较好，测量误差能够降低到5～10mmHg一下，比柯氏音法更具有优越性。

⑶示波法适用于小孩、新生儿及某些严重低血压患者的血压测量，柯氏音法显得不足。

对两种方法的归纳对比见表2.1。

表2.1柯氏音法和示波法测量技术的差异性研究

柯氏音法

示波法

原理

包括充气袖带和听诊器两部分，原理是通过气袖压迫血管，然后在放气中袖带压下降，监测得到血压值是特征点时刻气袖内压力值。

通过充气袖带阻断动脉血流，监测放气中产生的振动波，利用波形的包络与血压的特定关系得到血压值。

其中收缩压即是检测到的第一个脉动信号对应袖带压；舒张压放气中连续测到两幅度相近脉动信号对应袖带压。

优点

操作简单，方便实用。

临床上血压测量的“金标准”。

不易受被测者脉搏信号强弱的影响，重复性好，准确性较高，强抗干扰性、便于实时监测、不受传感器定位，唯一能测出动脉平均压的途径。

缺点

易产生“白大衣效应”，主观影响效果明显，误差较大，重复性差。

易受外界振动干扰，低压测量时对于器官刚性度和放气速度较敏感。

对于跟踪血压的瞬变值检测能力不佳。

运动干扰十分明显，通常要在检测前判断干扰是否存在，较麻烦。

3.心电远程监护（ECGRemoteMonitor）

1903年，“心电图之父”荷兰教授Einthoven通过1500米的电缆线，记录了世界上第一份完整人体心电图，这在后来被广泛认为是心电远程监护的雏形。

其后数十年间，伴随冠心病等心血管疾病的大肆流行，心电采集和监测技术得以迅猛发展。

20世纪中晚期，动态心电图（Holter）、床旁心电监护仪先后发明并在临床得到应用。

同期，使用远程通信技术、全息影像技术、新电子技术和计算机多媒体技术、网络技术的远程医疗（TeleMedicine）日益兴起和成熟，心电远程监护获得了长久发展和广泛应用。

20世纪60～80年代，基于电话传输的心电监护技术（TTM）得到应用和普及，并取得了良好的效果。

TTM技术的原理是将实时采集的心电信息转变为声音，通过电话传至医院接收机，再将声音谐调为心电信号，用心电图机描记，医生通过电话给予患者诊断和治疗。

20世纪80～90年代，我国科学家发明了基于无线寻呼技术的“心脏BB机”，患者在感觉不适时，手动触发BB机采集装置，然后将BB机扣在电话上传输心电信号。

20世纪90年代，随着无线通讯技术和网络技术的日益发展，心电远程传输技术取得了重大突破，“心脏手机”等随之问世。

早期的“心脏手机”采用分体式技术，由心电采集处理单元和一部专用发射装置（手机或PDA）组成，二者通过蓝牙连接。

当患者感觉不适时，可手动触发记录装置，采集数十秒的心电图，通过蓝牙传送至手机或PDA，再以短信或数字方式传至医院数据处理中心。

本世纪初，“一体式”心脏手机出现，将心电采集处理单元和发射装置融合于一部特制的手机内，通过手持方式，使手机底部电极接触胸壁形成回路来采集心电信号，然后通过移动通讯网络将心电信息发送至数据处理中心。

本世纪初，我国心电远程监护技术的研究取得了革命性突破。

2005年，国内山东优加利信息科技有限公司发明了世界上第一个具有自适应分析预警功能的心电远程实时监护产品，并申请了国际发明专利，成为全球心电远程监护领域内唯一掌握此技术并有大规模临床应用经验的公司。

2.2.2动态心电监护仪的发展

动态心电图可以连续的、长时间的记录心脏活动情况，并且可以编辑分析人体心脏在安静和活动情况。

在1947年，NormanJ.Holter首先将此技术应用于研究心脏活动的监测，所以动态心电图又称Holter，目前在心血管领域中，是非创伤性检查的重要诊断方法之一。

与一般的心电图机不同的是，动态心电图可以记录（24～48）小时的心电信号，可以提高对非持续性心率失常的发作。

研究表明，24小时则可达到检出85%～90%病人的心律失常，而检测1分钟心电图只能检出10%，因此，动态心电图对心脏功能的评估和心脏疾病的早期发现具有十分重要的作用。

18世纪初发展，电现象在肌肉收缩时会产生，因为当时科学水平较低，不能定量研究所产生电压的大小；1887年，Waller以无创的方法用毛细管静电记录了体表心电图；1903年Einthoven使用弦线电流计记录了心电图；到1920年后，电子放大技术与弦线电流计结合，使体积和重量都减小了许多。

如今，随着软件技术和电子技术的发展，心电监护仪在功耗、体积等方面也有了发展；20世纪70年代中期，记录器记录时间更长（24～48）小时，回放系统采用自动分析的程序，能够准确计算异位心搏、心率和ST段波的改变。

80年代中后期，随着微处理器和微型计算机的应用，回放系统开始使用计算机，出现了多通道多功能的磁介质记录器，其具有实时分析功能，并且提高了分析运算的准确性和速度。

20世纪90年代后，运用大容量固态数码记录、大规模集成电路等全新技术，在数据分析与信号采集质量方面有极大改进，现在已多采用电子硬盘、Flash等，其特点是体积小、存储容量大、佩戴舒适、心电波形保真度高等。

近些年来，心电信息处理方式逐渐向智能化式动态心电监护仪转变，改变了以往的模拟式动态心电监护仪，目前智能化动态心电监护仪已得到广泛应用。

2.2.3中央监护系统的发展

由于通信、计算机的发展，监护仪的网络化进程加快，单台监护仪检测病人，已经不能满足大量病人信息的处理和检测，通过中央网络信息系统，将医院多台监护仪联网，可以提高工作效率。

中央监护仪是由很多的床边监护仪和主监护仪组成的监护系统，通过对主监护仪的监控可以对多个被监护对象同时监护，也可以控制其工作，它主要是自动记录各种异常的生理参数和病人信息。

中央监护仪极大地方便了医院对患者信息的管理，例如：

中央监护仪可以使病人的监护信息通过方便快捷的网络功能传到中央主机进行存储分析。

另外，中央监护仪可以联网到医院的网络系统，将医院各科室的病人资料进行存储汇总，在中央信息系统中可以存储病人在医院的所有资料，方便更好地治疗和诊断病人。

医护人员的工作强度由于监护仪的网络化降低了不少，特别是夜间工作人员较少，医护人员也可以同时检测多个病人，若出现问题会智能分析报警，使每个病人的情况都能得到及时的监控。

监护仪的网络功能也推动了远程医疗的发展，允许临床医生远程访问网络上的信息，使医学专家可以在异地快速简便地诊断病情。

这样可以最大限度地利用现有的网络技术，不但可以使跨地区的医学资源进行充分利用与共享，而且可以提高产品的维护质量、降低维护费用、缩短维护时间。

近年来，随着科学技术的发展，国内制造监护仪厂商在不断的进步，国内监护仪展现了网络化、多功能、便携式、模块化及无线产品等新的技术特征，而且软硬件水平都在提高。

从其发展前景来看，监护仪作为数字化医疗设备的种类，随着我国数字化医疗设备产业的快速发展，其发展前景甚为看好。

2.3我国监护仪的发展

我国监护技术发展得较早，始于20世纪50年代末，但直到70年代中期才研制出用于临床的监护仪，80年代市面上出现了各种医用多参数监护仪。

我国的监护仪很多在功能上与国外产品差距不大，可以满足临床实用要求，一般都可检测人体多项参数，有些产品在某些性能上还超过国外产品，如1996年推出的NM100型组合式结构病人监护网络，在多通道全隔离插件、双层彩色显示以及抗高频电刀干扰等方面，都是国际领先水平。

国产监护产品一般具有的监护参数有：

ECG、RE-SP、NIBP、ETCO2、TEMP；仅较少知名国产监护仪厂家能供麻醉气体、心输出量等比较“高级”的参数；较少提供连续无创CO、SvO2、连续无创心排量检测ICG、呼吸力学RM、麻醉深度BIS等参数的监护。

国内生产的监护设备大部分是由中央站和床旁监护仪组成的监护系统；中央站的主要功能是多穿的集中显示、大容量的数据存储、非实时和实时的信息分析；床旁监护仪的主要功能是显示和测量病人的波形趋势和生理参数，同时产生记录与报警。

第三章多参数监护仪的应用

3.1多参数监护仪的结构原理

随着现代医疗技术和相关学科的不断发展，医用多参数监护仪已经成为医用电子仪器中不可缺少的一大类仪器，在医院中起着越来越重要的作用。

它通过24小时对病人心电、心率、血压、体温、呼吸及血氧饱和度等生理参数的监测、分析和记录，同时与标准值进行比较，在病人的生理机能指标超出某一数值时发出警报，提醒医护人员及时进行抢救。

目前，根据临床护理对象的需要在科室和病房内分别装备各种专用监护系统，如手术中（后）自动监护系统、外伤护理病房自动监护系统、CCU系统、分娩室自动监护系统、ICU系统、新生儿和早产儿自动监护系统等，监护仪器的使用大大降低危重病人的死亡率。

由于监护仪使用范围广，工作时间长，所以在医院也是属于频繁检修的设备。

3.1.1多参数监护仪的结构

监护仪功能各异，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。

一．硬件构成

测量服务器（包括生理感受器（即传感器），信号放大器，数据模拟处理，数据分析处理，数据输出接口等。

）数据分析及记录和警报系统如图3.1所示。

图3.1监护仪的基础结构

1.监护仪的物理结构

监护仪是由各种传感器的物理模块和内置计算机系统构成的。

各种生理信号由传感器转换成电信号，经前置放大处理后送人计算机进行结果的显示，存储和管理。

按其物理结构大致可划分为三种。

⑴单参数监护仪：

如血压监护仪、血氧饱和度监护仪、心电监护仪等。

⑵多功能、多参数综合监护仪：

可同时监护心电、呼吸、体温、血压、血氧等参数。

⑶插件式组合监护仪：

它是由各个方面分立可拆卸的生理参数模块和一台监护仪主机构成，用户可按照自己的要求选购不同的插件模块组成一个适合自己特殊要求的监护仪。

2.监护仪中的显示技术

包括：

数码管，主要用于单参数监护；CRT显示器；LCD显示器；EL显示器；真彩色TFT显示器；目前多功能监护仪所采用的主要是TFT等离子显示器，显示模式一般为VGA模式，分辨率为640×480像素。

3.1.2多参数监护仪的原理

目前，临床使用的标准心电图机在测量心电图时，其肢体电极是安装在手腕和脚腕处，而作为心电监护中的电极是安放在患者的胸腹区域。

虽然安放位置不同，但它们是等效的，因此，监护中的心电导联与心电图仪中的导联是对应的，它们具有相同的极性和波形。

一般的监护仪能监护3个或6个导联，功能强大的监护仪采用了标准12导联同步分析监护，多导联显示监护，并充分利用在心电自动分析方面的优势，克服了传统监护仪单导的不足，显著地提高了心率失常识别和报警的准确率。

即使出现个别监护导联的脱落，系统也不会产生误报警，而会自动选择另一导联，保持监护状态。

ICU内常配置完整的心电监测系统，有床边监测仪和中心监测台两大部分组成，两部分可通过导线、电话或遥控联接多台床边心电监护仪，这种监护仪可同时供多个患者使用。

一．动脉压监测

心室收缩时，主动脉压几局升高，收缩中期达到最高值，这时的动脉血压称为收缩压；心室舒张时，主动脉压下降，心舒张末期动脉血压的最低值称为舒张压；一个心动周期中每一瞬间动脉血压的平均值称为平均动脉压。

血压的监测方法可分为直接测压法和间接测压法两类。

1.直接测压法

在ICU中的应用日益增多，大多选择桡动脉，此外肱、股、足背和腋动脉也可。

采用经皮动脉穿刺或直视动脉穿刺管成功后，可选用：

⑴压力计测压

用导管连接到弹簧血压计，就可直接测压，但只能测量平均动脉压。

⑵换能器测压

通过换能器把机械性的压力波转变为电子信号，经放大由示波屏直接显示动脉压力波形和由数字标出收缩压、舒张压和平均动脉压的数值，并可连续记录、储存，供分析研究。

2.手动测压法

为经典的血压测量方法，即袖带测压法。

费时费力，不能连续监测，不能及时反映患者血压的变化。

3.自动测压法

又称自动化无创测压法，是当今ICU中使用最广的血压监测方法之一。

4.自动间断测量法

主要采用振荡技术，其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，然后随着袖带压力的减少，动脉血管将呈现由完全阻闭→渐开→全开的变化过程，在此过程中，由于血管壁的搏动将在袖带内的气体中产生气体振荡波。

这种振荡波与动脉收缩压、舒张压和平均动脉压存在确定的关系，因此通过测量、记录和分析放弃过程中袖带内的压力振动波即可获得被测部位的收缩压、舒张压和平均脉压。

5.自动连续测压法

能瞬间反映血压的变化。

目前主要有4种方法

⑴Penaz技术：

于食指或拇指第二节置指套，通过红外线光源发光，红外线透过手指，有光检出器接受，又经手指体积描记器，可连续测量指动脉的大小（直径），于屏幕上显示收缩压、舒张压和平均动脉压的数值以及与心动周期同步的动脉搏动波，同时可记录动脉压力变化趋势。

⑵动脉张力测量法：

是在桡动脉部位安装特制的压力换能器，其内部有31个独立监测性能的微型压力换能器，通过电子系统确定换能器在桡动脉上的最佳位置，可取得动脉搏动的信号。

⑶动脉推迟检出法