CN1163091A - 血流动力学心电图诊断监护仪 - Google Patents

Abstract

本发明为血流动力学心电图诊断监护仪，使用专门设计的采样盒同步连续地采集脉搏波和心电图信号，由计算机***接收、显示、分析计算、打印输出分析报告，并由专门设计的专家***给出治疗建议。采样盒使用专门的电路消除信号间的串扰和实现电控无级增益调整，采用先光电隔离后A/D转换的设计降低成本并简化电路。本发明可以无创、简便、快捷、低成本地获取血流动力学参数、心电参数、脉象参数，可用于血流动力学参数、心电参数的检测和监护。

Description

血流动力学心电图诊断监护仪

本发明属于医疗仪器领域，涉及一种血流动力学参数的无创伤检测监护***。

人体的血流动力学参数，是检查诊断心血管***疾病和其它各种对心血管***功能有影响的疾病的重要依据，许多参数的能否获得和是否准确，对不少疾病的确诊及病因分析是必不可少的。但目前国内外检测该类参数仍以冠脉造影法、心导管法等为主。其主要缺点是：1、有创，病人痛苦大；2、获取参数少；3、适用症少；4、费用高；5、检测费时费力，很难应用于危重病人的监护等。自84年本专利第一发明人何素荣推出我国第一台“微机心功能检测仪”后，国内虽有厂家生产过几种类似检测仪，如脉图仪(也称之为心动仪)，可用无创方法获取一些血流动力学参数，但仍有不少缺陷，如功能单一，获取参数少，无专家***辅助诊断与治疗等。

本发明的目的是：1、使需做血流动力学参数检测的患者尽可能多地由有创检测变为无创，消除患者的痛苦；2、降低检测费用，使血流动力学检查成为一种常规检查，将其应用于一切适应症；3、在采集脉图时增加心电图同步采集功能；增加输出，扩大应用范围；4、使采集的脉搏波和心电图可以连续长时间地滚动显示，实现血流动力学参数和心电图同步监护功能；5、增加专家***，给出诊断和治疗建议。

本发明目的通过下述设计方案实现。

本发明的特征是采用新设计的可同步连续长时间采集脉搏波信号和心电信号的采样电路、电控无级增益调整电路、串扰消除电路、先光电隔离后A/D转换的数据采集电路，由计算机接收和连续滚动显示、进行脉搏波和心电图的自动定点及手工修正，然后计算出血流动力学参数、心电参数、脉象参数，显示打印分析报告、存储20秒的原始数据和分析报告、由专家***给出诊断与治疗建议。

下面对该发明的技术方案和技术特征结合附图加以详细的说明：

本发明(详见图1)将患者挠动脉的脉搏波信号经高灵敏度脉搏传感器1采入采样盒3，将患者心电信号经导联线2采入采样盒3，由采样盒3完成放大、多路选择、光电隔离、A/D转换、数据锁存等功能，并将采样盒3的时序电路产生的数据申请信号输入到微机4中，再由微机4连续地采集和在高分辨率彩色显示器5上滚动显示。停止采集后自动完成定点和计算，将结果显示在5上，在5上所显示的结果由激光打印机6输出检测报告。本发明的上述特定设计之采样盒加上与之配合使用的专家***(详见图6)，便可以根据从6输出的检测报告中的异常参数，给出诊断结果和治疗建议。

本发明所设计的采样盒内部结构如图2。由脉搏传感器1输入的脉搏波信号经脉搏波放大器2.1送入多路模拟开关2.4和串扰消除电路2.5、电控无级增益调整电路2.2，产生增益调整信号，由2.2中输出的信号输入2.1中，控制2.1的放大倍数，由心电导联线2输入的心电信号经心电图信号放大器2.3也送入多路模拟开关2.4和串扰消除电路2.5，多路模拟开关2.4的输出经过模拟量光电隔离电路2.6到A/D转换器2.7变为数字量，2.7输出的数字量由数据锁存器2.8锁存，锁存的数字量由接口电路2.11被计算机采集。接口电路2.11同时将计算机电源引入采样盒，经开关电源2.9产生与主机相隔离的浮地电源供A/D转换器2.7之前的2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6各浮地单元使用。来自计算机的时钟信号通过接口电路2.11输入到时序控制电路2.10，由时序控制电路2.10所产生的控制信号来协调整个采样盒的工作。

本发明使用的串扰消除电路2.5由多路模拟开关实现，当计算机采集两路信号中的一路时，另一路信号被模拟开关所旁路。可由线路a、b的联结来实现，两路信号在图2中时序电路2.10控制下被交替采集和旁路。

本发明采用的电控无级增益调整电路如图3，增大按钮3.1和减小按钮3.2用来改变增益调节电路3.3的输出，经由采样保持电路3.4送到光电隔离器件3.5的输入端，3.5之输出经过耦合电路3.7与脉搏波放大器2.1相联。3.6为增益预置电路，该电路将增益预置信号输入到光电隔离器3.5中。它在采样盒加电时使增益迅速达到一适当的初值。

本发明采用的模拟信号光电隔离电路如图4，来自多路模拟开关(图2中2.4)输出端的采样信号经跟随器4.1、调制器4.2送入光电隔离器4.3、光电隔离器4.4，光电输出信号经放大器4.5后由A/D转换器2.7完成模数转换。

本发明采用的时序电路如图5，由时钟电路5.1产生的时钟信号进入时序电路5.2，时序电路5.2产生的信号进入脉搏波、心电图采样控制电路5.3完成脉搏波和心电图信号的采样控制，进入数据采集控制电路5.4稳定、连续、长时间地向计算机发出数据申请信号，由计算机4完成数据采集。

本发明采用的专家***逻辑框图如图6，它由查询模块6.1、知识库维护模块6.2、辅助诊断治疗模块6.3构成。查询模块可以查询参数定义、正常值范围、参数异常的可能病因、不同疾病对参数的可能影响、有关药物的功能及用药指导等内容。知识库维护模块可对各个库的内容增减与修改。辅助诊断和治疗模块可根据患者异常参数，即对不同疾病的异常参数给出诊断和治疗建议。本专家***的详细逻辑执行请见图6所示。

综上所述，本发明的主要优点是：1不仅可用于血流动力学参数及心电参数的检查，还可用于危重病人的血流动力学和心电监护；2可同时输出血流动力学参数53项，心电图参数18项，中医脉象数据6项，使更多的疾病可用本发明来确诊。可为中医脉象研究提供客观指标。3专家***帮助作出诊断和给出治疗建议，可使医生提高业务水平。4电路精炼可靠，克服了电位器长期使用不可避免的磨损或开关分档调节的不连续等问题。5存储的原始数据和报告可供会诊、临床研究用、可多次调阅和打印，实现病例资料的积累。总之，由于它使用方便、功能丰富、及检测的无创、低成本、准确，必将会在临床上得到广泛的应用，大大提高医院的社会效益和经济效益，提高人民的健康水平，为国家的昌盛作出贡献。

附图说明：图1整体结构图

1.脉搏波传感器

2.心电导联线

3.采样盒

4.计算机主机

5.彩色显示器

6.激光打印机图2采样盒电路框图

2.1.脉搏波信号放大器

2.2.电控无级增益调节电路

2.3.心电图信号放大器

2.4.多路模拟开关

2.5.串扰消除电路

2.6.模拟量光电隔离电路

2.7.A/D转换器

2.8.数据锁存器

2.9.开关电源

2.10.时序控制电路

2.11.接口电路图3电控无级增益调节电路

3.1.增大按钮

3.2.减小按钮

3.3.增益调节电路

3.4.采样保持电路

3.5.光电隔离器件

3.6.增益预置电路

3.7.耦合电路

2.1.脉搏波放大器图4模拟量光电隔离电路

4.1.跟随器

4.2.调制器

4.3.光电隔离器1

4.4.光电隔离器2

4.5.放大器

4.6.A/D转换器图5时序控制电路

5.1.时钟电路

5.2.时序电路

5.3.脉搏波、心电图采样控制电路

5.4.数据采集控制电路图6专家***逻辑框图

6.1.查询模块

6.2.知识库维护模块

6.3.辅助诊断和治疗模块

本发明之实施例如图1至图6所示。具体实现过程为：

将脉搏波传感器置于患者挠动脉处获取脉搏波信号，将心电导联线按C.C5导联连接获取心电图信号。获取的信号输入到采样盒中，经由各自的放大器后送到多路模拟开关输入端，在时序电路的控制下，脉搏波信号和心电图信号交替出现在输出端。再经过光电隔离电路后到达A/D转换器，其输出被锁存器锁存后，在时序电路、接口电路的控制下送到计算机中。

计算机在启动后，即进入数据连续采集状态，将采集到的脉搏波和心电数据转换为图形数据，使脉搏波和心电图在屏幕上自右向左连续滚动。该状态可以持续任意长时间，可在任何时刻暂停滚动，进行定点、数据处理、报告输出、数据存储，然后再回到采集和滚动状态。所以，它既可一般性地用于血流动力学参数和心电参数的检查(只进行一次数据处理)，也可以在长时间内多次处理数据，输出结果，对危重病人进行血流动力学参数和心电参数的监护。

本发明之实施例在开始数据处理时，弹出一大小、位置可调的选择框，选择一完整不失真的脉搏波后，计算机将其放大到全屏幕显示，并完成自动定点和点的标记，进入人工定点状态，由操作者对不理想的点进行修正后进行计算、报告显示、结果打印、数据存储。到此，医生可根据报告和患者临床症状作出诊断，实施治疗。也可以进入专家***中，在专家***的帮助下进行诊断和治疗。

本发明之实施例可以多种模式显示和打印分析报告，其中监护模式只输出12项关键参数，非常适用于危重病人的抢救。

本发明之实施例主要参数如下：

脉搏传感器：

型号       PT14M3         量程     40Kpa

满量程输出 83mv/5v        非线性   ＜0.1％FS

迟滞       ＜0.1％FS      零位失调 3mv

过压保护   1Mpa

采样盒：

     脉搏波信号放大器增益  30--1500倍连续可调

     心电图信号放大器增益  1000倍

     采样率                860次/秒

     A/D转换器精度         12位

计算机***：

      主机       486×66

      显示器     1024(768彩显

      打印机     HP5L型激光打印机

本发明之实施例输出参数为：

一、血流动力学参数53项，其中：

冠脉循环参数7项：

CMR冠脉必需阻抗、MOC心肌耗氧量、MEM心肌体积弹性模量、MER机械效率比值、CPRM冠脉外周调节机能、MNB心肌需血量、ASE动脉静态扬氏弹性模量。

体积、流量7项：

SV每搏心输出量、CO每分钟心输出量、CI心脏指数，单位体表面积的每分心输出量、EF射血分数、LESV左室收缩末期容量、ECV有效循环容量、TBV总血容量。

反馈系数7项：

SFC交感反馈系数、VFC迷走反馈系数、SRC综合反馈系数、FCA动脉输运系数与心搏学量间的反馈系数、FSA动脉输运系数与平均收缩压间的反馈系数、FEL左室输运系数与射流压力间的反馈系数、FES喷血分数与喷血量间的反馈系数。

心肌力能8项：

LTPF左室总泵力、LEP左室有效泵力、CTP心脏总功率、LVEP左心室有效功率、HR心率、LEER左室有效能量输出率、MEC心肌能量转化系数、STI收缩时间间期。

微循环参数4项：

ATB血液平均滞留时间、BAT血流更新时间、BSD血流平滑度、BAR血流更新率。

输运系数4项：

STC***输运系数、LTC左室属运系数、TAT动脉终端输运系数、VRC静脉回流系数。

心动周期参数4项：

PEP射血前期、LVET左室射血时间、EVDP等容收缩期、LVFP左室充盈相。

压力数据5项：

SMP平均收缩压、DMP平均舒张压、MAP平均动脉压、MPP平均脉压、EP射流压力。

前负荷参数2项：

LEDV左室舒张末期容量、LEDP左室舒张末期压力。

左房参数2项：

AV左房容量、LAFP左房充盈压。

阻抗参数3项：

TPR总阻抗、LER左室喷血阻抗、MCR微循环阻抗。

二心电图测量数据18项：

P、Q、R、S、T波的宽度和高度

QRS波群宽度，R-R间期、P-Q间期、Q-T间期、p-q段时间、s-t段时间、s-t段高度；E-C耦联(心电图R波到脉搏波b1点的时间差)。

三中医脉象客观指标数据6项：P1、P2、……P6。

可以反映出脉率的迟数、脉道的宽窄、脉峰的长短、脉波的滑涩及脉道张力的弦软等情况。

Claims (5)

1、一种血流动力学心电图诊断监护仪，由脉搏传感器、脉搏波信号放大器、A/D转换器、采集电路、计算机、打印机、数据处理***及采样装置构成，其特征在于具有特定设计的采样盒：

1.1、采样盒是由脉搏波信号放大器、心电图信号放大器、多路模拟开关和可同步连续长时间采集脉搏波信号及心电信号的串扰消除电路及电控无极增益调整电路、A/D转换器、数据锁存器、开关电源及模拟量光电隔离电路、接口电路和协调整个采样盒工作的时序控制电路组成；

1.2、采样盒的各个组成部分的相互联接关系如下：

由脉搏传感器1输入的脉搏波信号经脉搏波放大器2.1送入多路模拟开关2.4和串扰消除电路2.5，由2.2中输出信号输入2.1控制2.1的放大倍数，由心电导联线输入的心电信号经心电图放大器2.3送入多路模拟开关2.4和串扰消除电路2.5，在2.4后面联接模拟量光电隔离电路2.6，其后联接使信号变为数据的A/D转换器2.7，再进入数据锁存器2.8，锁存的数字量由接口电路2.11被计算机采集，来自计算机的时钟信号又经过接口电路2.11输入到时序控制电路2.10协调整个采样盒的工作，同时计算机电源经接口电路2.11进入开关电源2.9产生与主机相隔离的浮地电源给各个单元供电，当计算机采集两路信号中其一时，另一路信号可被多路模拟开关旁路即可由a、b线路联接实现。

2、一种血流动力学心电图诊断监护仪，其特征是采样盒中所采用的电控无级增益调整电路，是由增大按钮3.1和减小按钮3.2改变增益调节电路3.3的输出信号，经由采样保持电路3.4送到光电隔离器件3.5的输入端，再由3.5输出经过耦合电路3.7与脉搏波放大器2.1相联，同时采用可将增益预置信号输入光电隔离器件3.5的增益预置电路3.6。

3、一种血流动力学心电图诊断监护仪，其特征是采样盒中所采用的模拟信号光电隔离电路，它是将来自多路模拟开关输出端的采样信号经跟随器4.1、调制器4.2送入光电隔离器4.3及4.4，使光电输出信号经放大器4.5后由A/D转换器2.7进行模数转换。

4、一种血流动力学心电图诊断监护仪，其特征是采样盒中所采用的时序电路，是由时钟电路5.1产生信号进入时序电路5.2，再进入控制电路5.3完成脉搏波和心电图信号的采样控制，然后由稳定、连续、长时间地向计算机发送数据的采集控制电路5.4完成。

5、一种如权利要求1所述的血流动力学心电图诊断监护仪具有与其配套使用的专家***，其特征是该***由查询模块、知识库维护模块、辅助诊断治疗模块组成，该专家***是通过上述三个主要模块配合计算机、显示器和打印机来实现以下技术特征：

5.1、按权利要求5所述的专家***，其特征是查询模块可以对参数定义、正常值范围、参数异常的可能病因、不同疾病对参数的可能影响、有关药物的功能及用药指导等内容进行迅速准确的查询；

5.2、按权利要求5所述的专家***，其特征是知识库维护模块可完成各库内容的增加、删除、修改、排序等操作。其执行过程如图6所示；

5.3、按权利要求5所述的专家***，其特征是辅助诊断治疗模块可显示患者异常参数，并由医生作必要的增删，然后给出患者的异常参数的可能致病因素，医生再结合临床症状进行多项选择，给出诊断及用药建议。

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