医疗设备控制技术.doc

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1、医疗设备控制技术单纯土编译第6章除颤监护仪36.1除颤器工作原理36.1.1体外除颤器3植入式心脏除颤器4除颤器电路原理5SHOCKBOXPROTOTYPE511.1除颤器的工作原理8除颤器电路原理9除颤电极11同步除颤12自动除颤13除颤器的测试14除颤电路设计15血压的测量和监护16心电监护16R波检测技术16心律失常的判别20血压的肓接测量技术23间接测压法28第6章除颤监护仪心室纤颤是一种致命的心脏疾病。通常，心脏在周期性电信号控制下，大约一秒钟跳动一次。心脏的电活动，称为心电图（ECG）,可

2、在人体表面测最。一个正常的心电图如图1（a）。如果心脏在心室纤颤状态，心脏的电气控制变得无序和混乱，心脏产生的纤颤心电图是看起来更像随机噪声，如图第1B所示。心肌不能同步兴奋使心脏蠕动样颤动收缩，导致心脏的泵血功能就完全丧失。心房肌肉颤动称为房颤，心室肌肉颤动为室颤。房颤时，心室的功能仍然正常，受到房颤的影响，心室的收缩频率增加而心律不规则。由于大部分血液是在心房收缩以前就被抽入到心室内，所以血液循环仍能继续，然而心室做功的效率大大降低，容易导致心肌衰竭。室颤发生示心室不能泵血，血液循环停止，如不立即

3、采取措施，病人在几分钟内就会死亡。而且室颤一旦发生，就不易自动消失。通常使用的除颤方法是电击除颤。电击除颤是利用足够大的电流流过心脏来刺激心肌，使所有的心肌细胞同时去极化，然后同时进入不应期，从而促使颤动的心肌恢复同步收缩状态，使心肌恢复正常（图2）。只有一定幅度和一定的持续时间的电流才能起到除颤作用。提供这种冲击的设备称为去颤器，并有两种类型：体外和体内部。医生、护士茯至未经训练的人员也可以使用体外除颤器来冲击心室颤动軒迷的患者。这些设备越先进白动化程度越高，使用者只要遵循一些简单的指令就可完成操作

4、，这样的设备被称为自动体外除颤器（AED）。体内除颤器类似心脏起搏器，植入有心室颤动风险患者的体内。他们监测心电活动，必要时提供除颤冲击。现代除颤器也可以作为心脏起搏器，被称为植入式心脏复苏器（ICD）。6.1除颤器工作原理6.1.1体外除颤器体外除颤器的工作原理是利用体表面电极对人体进行电冲击。自动体外除颤器在学校、在飞机上以及其他公共场所越来越普遍。典型的AED如图3所示。每个电极面积至少50平方厘米，由白粘垫粘贴在皮肤上。在电极与皮肤Z间放置导电膏，以减少皮肤的电阻。从体外通过电极的电流只有一小

5、部分到达心脏。除颤器的工作原理是高电压电容器充电，然后通过病人的身体放电（图4）。当开关接到向侧，约200UF电容被充电至1500V,这意味着存储电荷0.3C和存储的能量225J。开关S切换到右侧，电容器通过患者的机体电阻（50Q或更大）放电，产生的峰值电流为30A,持续时间为10ms的指数衰减波。实际的除颤器电路比图4所示的电路更复杂。例如，用于AED供电的电池电压通常是12V,需要高压变换器将12V电压提升所需电容器充电电压水平。此外，许多除颤器使用双相指数截断波形，其除颤效果比单相波形（图5）好

6、。双相放电波形的产生方式是在电容部分放电后，通过开关电路反转电极的极性，然后继续放电。开关电路必需具有是高电压功能。在白动体外除颤器的“白动”一词是指该设备可以H行决定是否需要除颤。AED监测心电图，并有足够内存來存储包括心电在内的数据。允许设备分析心电图，并判断是否发生室颤。如果发生室颤，AED会告知医护人员给病人电击。大多数AED提供有关该设备安装和操作电极文字和语言指示。从理论上讲，基本培训还是必需的。除颤成功率如图6所示的概率曲线。冲击能量越高，除颤的概率越大。对应50%成功率的电击强度称为”

7、ED50”。为了减少电击失败的概率，医生常使用ED90以上的强度。这也增加冲击能量副作用，所以AED通常先用较低低能量冲击，比如200Jo如果失败，它提供的冲击能量会增加至360J最大值。在医院和救护车使用的体外除颤器与AED类似，但它们不是自动（医生决定何时冲击病人，而不是设备决定），这种除颤器通常是交肓流供电。除颤波形基于该电容放电和波形整形电感器（阻尼正弦波）或截断开关电路。该电路截断电容的指数衰减产生指数截断波形。描述除颤波形的参数冇除颤波形相数、除颤电流倾度以及除颤波形持续时间。电极极性在整

8、个脉冲不变形成单相波形，在脉冲时间，电极极性反转形成双相波形。斜度确定脉冲持续时间内刺激波形的局部减少。它描述了电容到病人的身体放电波形的陡峭程度，并说明有多少储存的能量传递到组织屮。斜度是依赖于时间常数RC（放电电容容量和放电路径上的胸阻抗乘积）。持续时间是除颤波形作用时间。通常，持续时间的范围是8〜40ms。植入式心脏除颤器植入式除颤器心脏起搏器类似，但它的电路与AED相似。电池、电容器和电了元件封装在金属外壳内（钛或不锈钢），除颤器植入胸前皮肤下（