CN2696547Y - 心脏血流动力学监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种血流动力学监测系统，它包括上位机和下位机。下位机包括连接有相应传感器的血氧饱和度放大器、心电放大器、有创血压放大器、心排量放大器模块。各放大器模块，可以任意组合成相应的生物信号采集放大装置。所述上位机为PC电脑。上位机和下位机通过RS－232或USB接口进行数据通讯。由温度传感器检测到的温度信号输入心排量放大器模块，经滤波、放大后送入通道切换与参数控制装置进行切换和控制。调整后的信号进入CPU的A/D转换接口进行A/D转换，CPU将转换后的数据通过串行接口输出。本实用新型可有效解决心脏功能监测仪器存在的功能单一、技术简单、缺乏波形显示的问题。可用于临床医疗监测心脏功能。

Description

心脏血流动力学监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种临床用医疗仪器，特别是涉及一种监测心脏功能的心脏血流动力学监测系统。

背景技术

目前，市场上的心脏功能监测仪器通过现代计算机和电子工程技术，可以实现对人体各类信号的采集、分析和处理，并通过波形或数据显示的形式对心脏功能进行自动评价或给临床医生提供有价值的参考信息。但是，纵观目前的产品(如2000年4月26日公告的1251289中国发明专利说明书公开的一种“心血管血流动力—心电检测仪”)，均存在以下缺点：

1、仪器功能单一，许多仪器仅能采集和分析信号，显示检测结果，却不能显示波形、存储所采集的数据，无法提供方便的人机操作界面。

2、处理功能不强，多数只能实现对心电、脉搏、无创血压等常规生物体信号的采集、分析和处理，无法实现对心脏功能的完整评价。

3、所采用技术方法简单，多数仪器只能以无创的方法进行信号采集，而对安全性和可靠性更高的有创技术方法无法应用，由此带来的缺陷是计算结果的不精确。如目前临床上应用相对较多的胸腔阻抗法，其计算比较繁琐，且其心排量的测量值与温度稀释法的测量值的相关系数仅为0.72～0.92。

4、同步采集和显示的信号通道比较少，由于受仪器本身结构和功能的限制，大多数仪器只能同步采集和显示10通道以下的波形，故只能应用于病人的监护中，而无法应用于对仪器要求较高的复杂心脏介入手术中。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种心脏血流动力学监测系统，它可有效解决现有血流动力学监测仪器存在的功能单一、技术简单、缺乏波形显示的问题，使血流动力学参数、心电参数、血氧饱和度参数的提取更为精确和方便，并可在复杂心脏介入手术以及科研教学领域中应用。

为解决上述技术问题，本实用新型心脏血流动力学监测系统包括上位机和下位机，所述下位机为嵌入式信号采集与控制装置，它包括血氧饱和度放大器模块、心电放大器模块、有创血压放大器模块，所述各放大器模块各自连接相应的生物信号传感器，根据临床需要可以任意组合成相应的采集装置，采集不同的生物信号并进行放大；所述上位机为PC电脑，负责数据的接收、分析计算、波形和结果的实时显示，上位机与下位机通过RS-232或USB接口进行数据通讯；所述下位机还包括连接有温度传感器的心排量放大器模快、通道切换与参数控制装置、CPU；由温度传感器检测到的温度信号输入心排量放大器模块后，先由电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C2组成的滤波器进行低通滤波，然后输入到运算放大器U1，经共模抑制及电阻R5、电容C5、电阻R6、电容C6的低通滤波后，送入第一级放大器U2进行放大，放大后的信号经过电容C7的高通滤波后送入工频滤波器U3，去除工频干扰的信号输入第二级程控放大器U4进行放大，再次放大后的信号经模拟信号隔离器U5隔离后输出；

所述通道切换与参数控制装置包括模拟信号通道切换开关U6和第三级程控放大器U7，模拟信号通道切换开关U6接收经心排量放大器模块调整后的信号，切换后送入第三级程控放大器U7进行放大调整，调整后的信号进入CPU的A/D转换接口进行A/D转换，CPU将转换后的数据通过串行接口输出。

本实用新型集合心电、有创血压、血氧饱和度和心排量四个采集、分析与处理放大器模块，其强大的功能将能满足复杂的临床手术，并可根据实际需要，随意进行模块组合。

心排量放大器模块采用有创热稀释法进行心排量测量，提供最精确的心排量值。心电放大器模块、有创血压放大器模块和心排量放大器模块将提供系统、完整的血流动力学分析，包括CO、CI等20余种测量参数。

采用12导联心电信号、4道有创血压信号、1道血氧饱和度信号、1道温度信号采集通道，并在大屏幕显示器上同步实时显示，提供给临床医生最丰富的信息量。

完备、快捷的操作界面，数据实时、连续的记录保存，可靠、精确的信号自动分析处理，实时显示分析参数值，手术报告的自动生成，这些特点均为手术回顾和科学研究提供了最大的方便。

本实用新型可以更全面、更精确地获取血流动力学参数、心电参数、血氧饱和度参数，可用于血流动力学参数、心电参数的监测，以及复杂介入手术的监护中。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型血流动力学监测系统结构图；

图2是本实用新型下位机结构图；

图3是本实用新型下位机心排量放大器模块电路结构图；

图4是本实用新型心排量放大器模块的电路原理图；

图5是本实用新型下位机通道切换与参数控制装置及CPU电路原理图；

图6是本实用新型漂浮导管测得的温度-时间曲线。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型血流动力学监测系统包括上位机9和下位机7。所述下位机7为嵌入式信号采集与控制装置，采用插件模块的结构方式，可以根据需要插入不同的放大器模块。该下位机7包括血氧饱和度放大器模块、心电放大器模块、有创血压放大器模块。所述各放大器模块各自连接相应的生物信号传感器，即心电放大器模块连接心电电极3，血氧饱和度放大器模块连接光电传感器4，有创血压放大器模块连接有创血压传感器6，根据临床需要可以任意组合成相应的采集装置，采集不同的生物信号并进行放大。所述上位机9为PC电脑，负责数据的接收、分析计算、波形和结果的实时显示以及打印输出分析报告，并由专门设计的专家系统给出治疗建议。上位机9与下位机7通过智能通信口电缆8进行连接，并通过RS-232或USB接口进行数据通讯。

所述下位机7还包括连接有温度传感器5的心排量放大器模快、通道切换与参数控制装置、CPU、隔离电源。

下面以心排量放大器模块为例，对本实用新型工作时的状态进行详细的说明。

如图3、4所示，由温度传感器5检测到的温度信号通过插座J1输入心排量放大器模块后，先由电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C2组成的滤波器3.1进行低通滤波，然后输入到运算放大器U1(U1选用AD822)，经电阻R5、R6共模抑制3.2及电阻R5、电容C5、电阻R6、电容C6的低通滤波3.3后，送入第一级放大器U2(U2为运算放大器，选用INA128)进行放大。第一级放大器U2的放大倍数为50倍。放大后的信号经过电容C7的高通滤波3.4后送入工频滤波器U3(U3为有源滤波器，选用UAF42AP)，去除工频(50Hz)干扰的信号输入第二级程控放大器U4(U4选用PGA103)进行放大，再次放大后的信号经模拟信号隔离器U5(U5选用ISO124)隔离后输出。第二级程控放大器U4的放大倍数可调，调整范围为：1、10、100。

如图5所示，所述通道切换与参数控制装置包括模拟信号通道切换开关U6和第三级程控放大器U7。各模块的输出通过接插件J1’～J8’输入至模拟信号通道切换开关U6(八选一)，切换后送入第三级程控放大器U7进行放大调整。第三级程控放大器U7选用PGA206，其放大倍数可调，调整范围为：1、2、4、8、16。调整后的信号进入CPU的A/D转换接口进行A/D转换。CPU将转换后的数据输出到智能通信口(如RS232或USB接口)并经过驱动器U8(U8选用MAX3223)，由接口S1或S2送出下位机7。血氧饱和度放大器模块、心电放大器模块、有创血压放大器模块工作时的信号传递过程，与心排量放大器模块工作时的状态大体相同，在此不再重复。

下位机7的CPU芯片采用C8051F060，它包括16位A/D、64K Flash、2KRAM、电压基准源、看门狗、多种串行接口。

下位机7接受通过智能通信口传来的控制命令，对血氧饱和度放大器模块、心电放大器模块、有创血压放大器模块、心排量放大器模快、通道切换与参数控制装置进行参数调整和控制。

再参看图1。实际应用时，传感器3～6分别与下位机7对应的放大器模块连接。心电电极3连接在人体1的体表，光电传感器4套在手指尖，有创血压传感器6和温度传感器5连接在插入人体心脏2内的导管的另一端上。上位机9中运行本实用新型血流动力学监测系统专用系统软件。本实用新型在医院的急诊室、心内科、危急病人监护、麻醉室、复杂心脏介入手术以及科研与教学等诸多领域有广泛的应用。

在心排量放大器模块上设有第二个RS-232接口(如图5中的S2)，以实现与注射泵之间的通讯。提取注射泵工作启动、注射液温度等信号。注射泵工作启动信号的提取，可以使温度时间变化曲线的定界更为精确。如图6所示的直线1即为注射泵工作启动时刻，基于此时刻位置，能使曲线起点(直线2所在时刻位置)的定位更为精确。注射液温度的提取，可以使CO计算公式中所用到的注射液温度更真实、从而提高计算结果的正确性。

Claims (5)

1.一种血流动力学监测系统，包括下位机和上位机，所述下位机为嵌入式信号采集与控制装置，它包括血氧饱和度放大器模块、心电放大器模块、有创血压放大器模块，所述各放大器模块各自连接相应的生物信号传感器，根据临床需要可以任意组合成相应的采集装置，采集不同的生物信号并进行放大；所述上位机为PC电脑，负责数据的接收、分析计算、波形和结果的实时显示，上位机与下位机通过RS-232或USB接口进行数据通讯；其特征在于：所述下位机还包括连接有温度传感器的心排量放大器模快、通道切换与参数控制装置、CPU；由温度传感器检测到的温度信号输入心排量放大器模块后，先由电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C2组成的滤波器(3.1)进行低通滤波，然后输入到运算放大器(U1)，经共模抑制(3.2)及电阻R5、电容C5、电阻R6、电容C6的低通滤波(3.3)后，送入第一级放大器(U2)进行放大，放大后的信号经过电容C7的高通滤波(3.4)后送入工频滤波器(U3)，去除工频干扰的信号输入第二级程控放大器(U4)进行放大，再次放大后的信号经模拟信号隔离器(U5)隔离后输出；

所述通道切换与参数控制装置包括模拟信号通道切换开关(U6)和第三级程控放大器(U7)，模拟信号通道切换开关(U6)接收经心排量放大器模块调整后的信号，切换后送入第三级程控放大器(U7)进行放大调整，调整后的信号进入CPU的A/D转换接口进行A/D转换，CPU将转换后的数据通过智能通信口输出。

2.如权利要求1所述的血流动力学监测系统，其特征在于：第二级程控放大器(U4)的放大倍数可调，调整范围为：1、10、100。

3.如权利要求1所述的血流动力学监测系统，其特征在于：第三级程控放大器(U7)的放大倍数可调，调整范围为：1、2、4、8、16。

4.如权利要求1所述的血流动力学监测系统，其特征在于：下位机接受通过串行接口传来的控制命令，对血氧饱和度放大器模块、心电放大器模块、有创血压放大器模块、心排量放大器模快、通道切换与参数控制装置进行参数调整和控制。

5.如权利要求1所述的血流动力学监测系统，其特征在于：在心排量放大器模块上设有第二个RS-232接口，以实现与注射泵之间的通讯。

Images