特种监护仪的应用

        一、除颤监护仪
        心脏除颤器是一种应用电击来抢救和治疗心律失常的医疗电子设备。只有当心脏的所有肌纤维在精确的同步收缩下，心脏才能产生有效搏动。当患者发生严重快速心律失常时， 如心房扑动、心房颤动、室上性或室性心动过速等，往往造成不同程度的血流动力学障碍。 尤其当患者出现心室颤动时，正常而规律性的心室收缩被快速无规律的颤动所代替，引起严重的血液搏出锐减。如果正常的心律不能迅速恢复，患者很快就会死亡。除颤器就是对心脏实施瞬间高能量电击，使心肌细胞去极化而停止不协调的收缩，然后窦房结就能恢复正常 的窦性节律。
 

        除颤监护仪是心脏除颤器与必电监护仪的 
        组合装置，除了具有除颤器的功能之外，还可以 通过除颤电极或独立的心电监护电极获取心电信号，显示在监护屏上。它通常只作为心电监护 仪使用，当出现心室颤动时发出报警，由操作者 利用除颤器进行除颤，并可通过监视器观察除颤 波形及除颤后的心电恢复波形。有的除颤监护 仪除了有示波器显示之外，还带有记录仪，当心 律出现异常或除颤之后能自动记录，把除颤器的 输出波形以及异常心电图自动描记在记录上。

        1．除颤监护仪的工作原理该系统由心电 信号模拟放大电路、主控电路、显示器控制电路、

图3-10除颤监护仪

 记录器控制电路、电池充电电路、电击除颤电路等组成，系统工作原理框图，如图3-11所示。

(1)心电信号模拟放大电路：该部分电路工作原理与心电图机的浮地前置放大电路部 分基本相似。

(2)微处理器控制系统：该系统由主控电路、显示器控制电路、记录器控制电路3部分组成。每一部分有1个微处理器及外设和接口，3个微机之间用串行接口连接。

图3-11 除颤监护仪原理框图

        1)主控电路：主控电路由单片微处理器、存储器、I/O接口和面板操作开关输入电路等组成。 主控处理机与显示处理机、记录处理机之间的通信是通过串行接口来完成的，允许相互 交换数据和状态信息，为2个从机的软件周期提供同步信号。 主控电路在仪器里起主导作用，对全系统进行控制，对操作控制部分的读取、患者ECG的处理、除颤器放电和充电的控制、与2个从处理机的通信及系统的自检诊断、通过软件计 算ECG心率，增益、放电电量等。

        2)显示器控制电路：电路由显示微处理机系统（单片微处理器及数据存储器、CRT门 矩阵电路、D/A转换器及运放等组成）和偏转电路（三角波发生器、水平扫描放大器、垂直偏转放大器、CRT灯丝及亮度控制电路、偏转线圈、高压电源组件等）两部分组成。 显示器控制电路接收心电信号的原始数据存入RAM和主控处理机送来的全部信息。 将心电信号数据延迟4秒后送回主控处理机，同时将心电数据和信号有关的字符码送到CRT作曲线和字符的同屏显示。 
        3)记录器控制电路：它由单片微处理器和记录状态用的一些简单I/O接口组成。 与主控处理机用串行接口连接，接收主控电路送来的记录数据，同步信号，并反送记录 器的有关状态信息。记录器控制电路的所有控制要求，都根据主控处理机的指令及其控制 门矩阵给出的信号来重置而运行。记录器中有一个热点阵式打印头，以便在热敏记录纸上打印出心电波形和字形。

        (3)电击除颤电路：该电路由充电器、高压电容器、高压充电变压器、电流变送器、2个电击极板、极板接触及状态指示器、操作开关和切换用继电器等组成，是除颤治疗重要的电路部分。 充电电路是一组DC-DC高压开关功率电源，在接到安全继电器工作信号、充电允许信号、充电时间控制信号后，其脉宽调制器，按照选定的充电时间要求，经过高压充电变压器输出线性上升的电流，经患者继电器充电位置开关对高压电容器充电。充电过程中，安全继电 器脱开高压电容器上的分流电阻。电压检测电路检测出电容器上的电压，经缓冲送至控制板以便按要求的能量重复充电到规定值。 放电时流向人体的峰值电流由高压电容器、高压电感、电流变送器、测试负载电阻、极板 殳人体（阻抗）等电路决定。电容器提供除颤能量，高压电感器用于平滑放电波形。电流变送器用1：2500的比例对放电电流分流，送模拟心电信号放大电路作峰值检测用。测试负载 电阻安在放置电板架内，用来等效50fl患者电阻的放电。 两个极板与人体的接触，其接触阻抗应尽量小。为此在使用时须涂导电膏，还有接触阻抗指示装置，直接指示极板接触的状态。

        (4)软件功能：仪器的软件功能有：以主控处理机为核心，对A/D转换器进行服务，为显示处理及记录控制传送串行数据，读出面板开关键和能量选择开关的控制要求，患者心电信号 的数字滤波、QRS波的检出、心率计算报警、高压电容器的充电及放电控制、系统的自检等。

        2．技术指标 (l)除颤器 1)波形：阻尼正弦波；

        2)输出能量：分2J、3J、5J、7J、IOJ、20J、30J、50J、70J、100J、150J、200J、300J、360J；

        3)充电控制：触板上按钮控制；

        4)充电时间：由充满的电池供电时，10秒即可充至360J;
        5)输出能量显示：监控器显示出5002阻抗上的能量和自栓能量；
        6)充电指示：充电完毕发出声响、电极板接触指示器灯亮；
        7)触板：胸前式标准触板，成人电极83cTri2，儿科电极为2lcrri2；

        8)同步器：同步工作方式时，监控器显示“SYNC”（同步），并定期标示在记录显示仪上。 每检出R波便发出声响，指明放电点，启动后在标示脉冲的30ms范围内放电。 (2)监控器 1)心电输入：可选、工、Ⅱ、Ⅲ导联输入或配置五导联线以得到全导联ECG;
        2)触板输入；

        3)导联故障：电极脱落时监控器显示“LEADSOFF”闪光信号；
        4) CMRR：>lOOdB； 5)显示器：5寸(7. 6cmX 10. 2cm)，显示4秒心电数据、不消隐、固定扫迹；
        6)扫描速度：标准值25mm/s； 7)心率显示：数字显示20～300次／分。

        (3)记录器：类型：感应式、热敏打印纸（5cm宽幅）或电脑闪光卡打印记录，记录纸速为25mm/s。 (4)电池：类型：25Ah，可充电密封铝酸电池。 
        二、麻醉深度监护仪
        1．麻醉监护的意义麻醉是指在手术时对伤害性刺激的无反应和无回忆，即强调对意识的抑制和对伤害刺激反应的抑制，即创造良好的手术条件所采取的保障患者安全的方法。 但是在外科手术中，麻醉用药的安全变化范围很小，常因麻醉药物用量不足，患者会在手术 过程中苏醒过来；也有许多人因用药过量，导致苏醒延迟而出现意外，尤其在临床麻醉中广 泛使用肌松药后，“术中知晓”屡见报道，以致麻醉深度的监测更加引起了临床医师的关注。 在全身麻醉的过程中，由于难以监测患者的麻醉状态，往往只是对其麻醉深度进行大概的估计，常导致麻醉剂用量的不准确，容易出现一些麻醉意外和并发症，因此在外科手术中进行麻醉监护有着十分重要的意义。 目前麻醉师主要依靠定性的身体特征来判断患者的麻醉程度和决定药物的使用量，比 如：①氧合、通气和循环连续检测评估：监测脉搏血氧饱和度、呼吸活动、心电图、血压和心率等；②扩展监测：选择监测尿量、中心静脉压、有创动脉压、呼吸末二氧化碳分压、体温：脑功能、呼吸力学、血液生化、血气分析、肌松、凝血功能、肺动脉压、心排出量等。这些自律行为 的特征常会因不同患者对手术和麻醉剂的反应不同而觖乏准确性，而且使用药物也会减弱这些自律行为的变化，因此需要更适当的技术来监控麻醉的深度以提供更准确的参考指标。 随着计算机技术的快速发展和在医学上的广泛使用，目前一些监护仪中已经能利用对脑电 图的检测和分析来自动评估麻醉的深度。

        2．脑电图应用于术中麻醉监护的仪器
        (1)脑电双谱指数(bispectral index scale，BIS)：传统的脑电信号处理方法是用快速傅立叶变换(FFT)，但FFT为典型的线性分析方法，适用于平稳、非随机的正态分布信号。而 脑电活动为随机非正态分布信号，因此用这种方法分析脑电图具有一定的局限性。而双谱 分析则依赖于功率谱、相位谱以及不同频谱相位角的耦联定量化。根据大量的临床数据与 镇静、深睡眠状态之间具有相关性的事实，脑电双谱指数(BIS)将脑电信号的不同双频谱描述整合，并转化为简易信号。它综合4个脑电参数：时域的参数突发抑制率、抑制指数和频 域的参数l3比率、同相快慢波比，得到一个100～0的无量纲数字。100代表清醒状态，0代 表完全无电信号。一般认为BIS值在65～85时，患者处于睡眠状态；在65～40时是全麻状态；小于40为爆发抑制状态，

图3-12为自发脑电BIS篮护仪。 

        1996年，脑电双谱指数被FDA批准作为监测麻醉深 度和镇静水平的指标使用，BIS监护仪已应用于ICU、手术室以及临床研究，其版本不断更新，目前美国Aspect公 司BIS Vista监护仪为其新版本。 脑电双谱指数(BIS)用于临床麻醉可以较好地反映 镇静药作用程度、意识恢复程度，有助于减少“术中知晓” 的发生，提高麻醉恢复期患者的苏醒质量，并且可以指导术中麻醉药量的控制，节约麻醉相关费用。但BIS的不足之处在于其监护效果明显与麻醉药的种类及患者的个体差异有关， 而且其对麻醉期间意识从有到消失以及从消失到恢复的反映不甚灵敏，还有就是BIS不能预测体动。

        (2)听觉诱发电位指数(auditory evoked potential index，AEP index)：听觉是麻醉过程中患者后消失也是先恢复的感觉，且听觉的消失是随麻醉的加深逐渐被抑制的。听觉 诱发电位是听觉系统接收声音刺激后，从耳蜗至各级听觉中枢产生的相应电活动，共15个 波形，分3部分：脑干听觉诱发电位(BAEP，接受刺激后0～10毫秒)、中潜伏期听觉诱发电位（MLAEP，接受刺激后10～100毫秒）、长潜伏期听觉诱发电位（LLAEP，接受刺激100毫 秒后）。其中，MLAEP与大多数麻醉药呈剂量的依赖性变化，适用于监测麻醉深度。随着麻醉程度的加深，MLAEP波幅降低、潜伏期延长，可以通过数学方法将波形指数化，经典 AEP index是采用移动时间平均数(moving time average，MTA)模式得出的，即进行256次 扫描后取平均数得出，每个扫描需144毫秒，获取信号的时间延迟为36.9秒。由于无法及时地反映麻醉深度的变化。近年来，随着数字滤波器技术的发展，A-Iine ARX-index( AAI)指数得到了临床推广应用。通过ARX( autoregressive)模型快速提取（2～6秒）AEP窗口的20～80毫秒信息，并经过数学计算得到AAI指数，用 其来反映患者的意识镇静水乎。新的AEP Monitor/2麻醉深度监护仪，其AAI指数是通过计算MLAEP和自发脑电变化得到的复合指数，依赖于提取到的MLAEP的信噪比，通过先进的数学方法对信噪比进行估计，若信噪比小于1. 45，这时的AAI指数就不是由MLAEP而是基于EEG的J3率和爆发抑制得到的。AAI指数从99～ 0，99完全清醒，O深度镇静，适合外科手术的AAI值 是15～25。

如图3-13所示。 
        仪器原理系统：麻醉深度监护仪硬件系统主要包括高 性能隔离生物电放大器（5万～50万倍可调）、12位以上 数据采集与处理系统、声刺激器（能发不同强度“短声”或“短纯音”）、计算机和显示器等，见 图3-14。

图3-14麻醉深度监护仪硬件系统

        与BIS相比，AAI除了具备BIS类似的作用外，还可以较好地提示患者清醒与睡眠的转换。麻醉苏醒过程中，BIS值逐渐升高，能完整反映麻醉苏醒的过程，而AAI在从无意识到有 意识转变的瞬间是突然升高的，并且AAI在意识清醒和消失之间无交叉重叠现象，因而与BIS相比，AAI能更好地鉴别意识存在和消失。另外，AAI还可以监测伤害性刺激的反应，顸测患 者体动，这是BIS所做不到的。但是AAI的应用也存在一些问题，和BIS -样，AAI不能有效评价某些麻醉相关药物如氧化亚氮的镇静程度，另外，AAI可能会受肌源性因素的影响，而且AAI并不适用于听力有障碍的患者，在监测中还需要尽力避免其他电器的电磁干扰。

        (3)技术发展趋势：近年来，应用于麻醉深度监测的脑电分析法研究已取得了不少成果，但各种方法在临床应用仍存在很多局限。其中的BIS和AEP index都得到了广泛的认可。但是BIS不能提供手术刺激、镇痛等多方面的信息，且在麻醉诱导期、恢复期因其反应速度较慢，限制了其在临床的应用。而且在非稳定药代动力学下，BIS和AAI都不能实时 反映麻醉深度，同时在手术中易受手术室内其他设备的干扰。这些分析方法目前虽已有临 床应用，但要作为一种全面的麻醉监护方法还有待进一步研究和不断完善。