CN87211253U - 脉图血液动力学微机监测系统 - Google Patents

Abstract

脉图血液动力学微机监测系统是一种采集脉搏信息、测量和分析人体心血管功能与血液动力学参数的仪器，具有聚偏氟乙烯压电脉搏传感器，双通道心血管功能数据采集器和计算机，集装于专用的推车，可以灵活机动地进行床边在线监测。系统可自动识别每搏周期的特征点，提取特征量，计算20项心血管功能参数，对36项血液动力学参数进行监测与比较，进行状态判断、趋势显示及医疗咨询。还可对提取的脉搏信号进行频谱分析和时序建模分析。

Description

脉图血液动力学微机监测系统

脉图血液动力学微机监测系统是一种采集脉搏信息，监测和分析人体心血管功能参数与血液动力学状态的仪器。

中医很重视切脉诊病，因为脉搏的微细变化可以反映人体心血管系统的功能及其调节状态。现已可用诸如压电晶体、应变片、液态电阻式、可变电容式及超声多普勒式等多种传感器将脉搏描记为脉图。如中国安徽电子计算机厂的“XG－2型血液循环功能测试仪”，但它是一种脱机处理脉图的数据处理机，它的传感器为液囊电阻应变片，依赖于手动操作。人体心血管功能与血液动力学参数的无创性监测和分析，国外以胸部阻抗或颈部多普勒超声法进行，如美国BoMed公司的“NCCOM－3型无创血流动力心功能监护仪”。但未见微机联机自动分析脉搏波以监测血液动力学的文献记载（经联机检索）。

本实用新型的目的在于可靠地获取脉搏信息，建立一种在线的电脑处理系统，除自动的频谱分析和时序分析外，还可自动辨识脉图的特征点，提取特征量，测定和分析血液动力学诸参数，提供一种新的监测心血管功能的无创性床边技术。

本实用新型的目的是这样完成的，通过创新的聚偏氟乙烯（又称PVDF）压电脉搏传感器模拟切诊，用双通道心血管功能数据采集器将脉搏信号转换为数字信号，和计算机主机接口，进行在线的信息处理，动态地监测病人的心血管功能和血液动力学状态。整个系统的仪器集装于专用的推车上，可机动灵活地在病人床边操作。

本实用新型附图的图面说明如下：

图1是本实用新型脉图血液动力学微机监测系统仪器的配套示意图。

图2是聚偏氟乙烯压电脉搏传感器的结构示意图。

图3是双通道心血管功能数据采集器结构电路图。

下面结合附图对本实用新型作进一步介绍。

参见图1，聚偏乙烯压电脉搏传感器〔1〕获得脉搏信息，输入双通道心血管功能数据采集器〔2〕，双通道心血管功能数据采集器〔2〕的电源由计算机〔3〕提供，双通道信息可同时输入运放，分别经8毕特模拟数字转换板（8BitA／D）将脉搏信号转换为数字信号，送入计算机〔3〕进行在线的信息处理，计算机〔3〕在驱动器〔4〕配合下工作，并把信息存录在驱动器（含5寸软盘）〔4〕中，另外，计算机〔3〕还附设了打印机〔5〕和显示器〔6〕，可将结果图象和数值直接进行显示或打印。

用脉搏反映人体心血管系统功能及其调节状态，有它独特的优点：因为心脏收缩，左心室与动脉系统实为一个弹性腔，桡动脉与颈动脉比较，人的呼吸对脉搏的影响很小；脉搏位于一个筋骨的峡谷区，所获取的信息稳定；对脉搏信息的采取也极为方便；并能方便地获得压力传递函数。为此，本实用新型专门设计了专用的聚偏氟乙烯压电脉搏传感器，以采集脉搏信息。聚偏氟乙烯是一种压电传感材料，它特别适用于检测脉搏这种低频而含有不同谐波成分的脉搏信号。为了使聚偏氟乙烯压电脉搏传感器适合人体寸口部位的解剖结构，能简便地拾取桡动脉搏动信号，传感器的设计被模拟成人手指端的尺寸与外形。参见图2，脉搏传感器的膜片为双面做上电极的聚偏氟乙烯压电膜片〔10〕，置于金属盘架〔11〕中，用电极环〔9〕固定，盘架〔11〕本身为脉搏传感器的负极，电极环〔9〕为脉搏传感器的正极，通过金属化把膜片〔10〕的两极分别接到焊接点，外引线用2毫米粗的软性低噪声屏蔽线〔7〕，脉搏传感器的触头〔14〕，其接触脉搏端呈球面状，触头〔14〕弹性元件〔13〕、阻尼元件〔12〕及盘架〔1〕中的聚偏乙烯压电膜片〔10〕贴合，后嵌合在触头壳体〔15〕和后盖〔8〕之内，触头〔14〕能在触头壳体〔15〕中自由搏动，触头〔14〕的球面端冒出触头壳体〔15〕，便于接触人体寸口采集脉搏信息，压电膜片〔10〕两面的电极层均匀牢固，在100伏电压下测量出电极间绝缘电阻大于10¹⁰欧姆，其材料的压电电压常数g₃₁≥240×10^－3伏·米·牛顿。脉搏传感器选择适当的电压变换、跟随、放大、阻尼电路，以消除温度漂移和保证输出电压的线性度。脉搏传感器的外面套有绝缘的塑料外套。切脉时，球面触头〔14〕可随脉搏的搏动而产生相应的搏动并有对应的电压输出。

参见图3，图中示出了双通道心血管功能数据采集器〔2〕的结构电路图，图中所示为模－数（A／D）和数－模（D／A）转换电路，电路由A／D转换、D／A转换、定时器计数和译码电路等组成。A／D转换采用8位的A／D转换芯片AD7574，D／A转换用8位的D／A转换芯片DAC0832，定时器计数采用IC8253，译码电路由3－8译码器74LS138组成。

本脉图血液动力学微机监测系统运用系统分析方法，生物流体力学原理与弹性腔理论，将标定的脉图作近似的动脉压力曲线来考虑，将弹性腔的弹性模量、脉波反射作为变量考虑，并将脉搏转换为主动脉波建立数学模型。通过大量的临床验证，通过与SWAN－GANZ导管、热稀释法及染料稀释法对照，建立了20项心血管功能参数的计算式。对所提取的脉搏信息特征量进行运算，便可求得各参数的结果及偏离正常值（400例的统计值）的判断。脉图血液动力学微机监测系统设置了脉搏图6个特征点的识别、10个特征量提取、20项心血管功能参数计算和监测36项血液动力学参数的装置，设置了信号的连续显示、相关分析、概率密度分析、平均谱与对数谱分析、时序建模分析等进行脉图时域分析与频域分析的装置，并设置有参数前后比较、趋势分析、状态判断及诊疗咨询四种结果输出的装置。系统还设置了可移动的屏幕光标线，通过X轴移动和按键方式对于绝对心律不齐的脉图选取特征点，进行时域分析。

本实用新型设计者推荐的最佳实施例是在长江－Ⅱ机及其附件（如软盘驱动器、显示器、打印机、语言卡及接口卡等）基础上，如本说明书对本实用新型构成部分所描述的那样，配制压电脉搏传感器和双通道心血管功能数据采集器。用特别提供的软件（写于5吋软盘上），即可进行工作。压电脉搏传感器的敏感膜片用聚偏氟乙烯膜片，其压电电压常数g₃₁≥240×10^－3伏·米／牛顿，由中国科学院有机化学研究所提供使用，其膜片厚度为25～50微米。

本脉图血液动力学微机监测系统的计算机可以用Apple－Ⅱ机，也可以用PC／XT机。软件设计采用PASCAL语言和6502汇编语言混合编程。在结构上采用模块方法设计。

本实用新型具有如下优点及积极效果：

1、采用脉搏信号对人体心血管功能与血液动力学参数进行分析，可无创伤地采集信息，无不适感，无副作用，绝对安全，可用于任何病人（包括危重或手术中的病人）。

2、操作简便，只需要安置好传感器，一人操作，三分钟便可完成检测。不必消毒、插管、抗凝、输液、注射冰水等操作。

3、所用的聚偏氟乙烯压电脉搏传感器具有灵敏度高、频响宽、声阻低、余振小、柔性好、操作简便的特点。

4、由于实现了脉图自动辨识，特征量的提取与参数计算可以由计算机进行，提高了测定的速度和精度，可以实现在线监测，监测可在时域、频域二个方面选择进行，并可以列表、绘图、咨询和趋势分析等方式输出结果。

5、整个系统集装在轻便车上，可机动灵活地在医院各种场合进行监测，又保持了计算机原有的功能，便于医疗、教学、科研等各方面的应用，与美国BoMed公司的NCC－OM心功能监护仪相比，有一机多用、监测参数多三倍、性能稳定、造价低廉（仅1／8）等优点。

6、稳定性好，可靠性高。和热稀释法及染料稀释法的相关良好，二法测心输出量的相关系数分别为0.878和0.902。

7、可进行20项心血管功能参数计算和36项血液动力学参数监测。如：左室射血时间、血液动力学比率、每搏指数、心脏指数、二尖瓣口流量、射血期指数、标准射血分数、左室射血分数、每搏功指数、每分功指数、舒末容量指数、血容量指数、总血管阻力、平均动脉压、微循环压力降、灌注连续性比率、心内膜活力比率、心肌缺血阈值等。并有诊断10种心血管功能障碍的功能。尤其有利于心脏围术期监护与辅助治疗决策，可提高救治成功率。

Claims (3)

1、一种脉图血液动力学微机监测系统，含有脉搏传感器、信号采集器和信号处理的计算机。本脉图血液动力学微机监测系统的特征在于：

a、设计了专用的聚偏氟乙烯压电脉搏传感器[1]，其敏感片为双面做上电极的聚偏氟乙烯压电膜片[10]，置于金属盘架[11]中，用电极环[9]固定，通过金属化把压电膜片[10]的两极导通到焊接点，外引线用软性低噪声屏蔽线[7]，脉搏传感器接触脉搏的端部呈球面状，触头[14]与弹性元件[13]、阻尼元件[12]及盘架[11]中的聚偏氟乙烯压电膜片[10]贴合，再嵌合在触头壳体[15]及后盖[8]之内，且触头[14]及整个压电脉搏传感器做成近似人的指头大小；

b、在压电脉搏传感器[1]与计算机[3]之间，连接着一个双通道心血管功能数据采集器[2]，其电源由计算机[3]提供，双通道信息可同时输入运放，分别经8毕特模拟数字转换板将脉搏信号转换为数字信号，送至计算机[3]进行在线的信息处理；

c、脉图血液动力学微机监测系统设计脉图的特征点自动识别、10个特征量提取和20项心血管功能参数计算、监测36项血液动力学参数的装置，设置了信号连续显示、概率分析、平均谱与对数谱分析、时序建模分析等进行脉图时域分析与频域分析的装置，并设有参数前后比较、趋势分析、状态判断和诊疗咨询四种结果输出的装置。

2、如权利要求〔1〕所述的脉图血液动力学微机监测系统，其特征在于整个系统的仪器可集装于专用的推车上。

3、如权利要求〔1〕所述的脉图血液动力学微机监测系统，其特征在于所述的计算机可以用长江－Ⅱ机、Apple－机，也可以用PC／XT机。

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