專利名稱：血流動力學(xué)心電圖診斷監(jiān)護(hù)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療儀器領(lǐng)域，涉及一種血流動力學(xué)參數(shù)的無創(chuàng)傷檢測監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。
人體的血流動力學(xué)參數(shù)，是檢查診斷心血管系統(tǒng)疾病和其它各種對心血管系統(tǒng)功能有影響的疾病的重要依據(jù)，許多參數(shù)的能否獲得和是否準(zhǔn)確，對不少疾病的確診及病因分析是必不可少的。但目前國內(nèi)外檢測該類參數(shù)仍以冠脈造影法、心導(dǎo)管法等為主。其主要缺點(diǎn)是1、有創(chuàng)，病人痛苦大；2、獲取參數(shù)少；3、適用癥少；4、費(fèi)用高；5、檢測費(fèi)時費(fèi)力，很難應(yīng)用于危重病人的監(jiān)護(hù)等。自84年本專利第一發(fā)明人何素榮推出我國第一臺“微機(jī)心功能檢測儀”后，國內(nèi)雖有廠家生產(chǎn)過幾種類似檢測儀，如脈圖儀(也稱之為心動儀)，可用無創(chuàng)方法獲取一些血流動力學(xué)參數(shù)，但仍有不少缺陷，如功能單一，獲取參數(shù)少，無專家系統(tǒng)輔助診斷與治療等。
本發(fā)明的目的是1、使需做血流動力學(xué)參數(shù)檢測的患者盡可能多地由有創(chuàng)檢測變?yōu)闊o創(chuàng)，消除患者的痛苦；2、降低檢測費(fèi)用，使血流動力學(xué)檢查成為一種常規(guī)檢查，將其應(yīng)用于一切適應(yīng)癥；3、在采集脈圖時增加心電圖同步采集功能；增加輸出，擴(kuò)大應(yīng)用范圍；4、使采集的脈搏波和心電圖可以連續(xù)長時間地滾動顯示，實現(xiàn)血流動力學(xué)參數(shù)和心電圖同步監(jiān)護(hù)功能；5、增加專家系統(tǒng)，給出診斷和治療建議。
本發(fā)明目的通過下述設(shè)計方案實現(xiàn)。
本發(fā)明的特征是采用新設(shè)計的可同步連續(xù)長時間采集脈搏波信號和心電信號的采樣電路、電控?zé)o級增益調(diào)整電路、串?dāng)_消除電路、先光電隔離后A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集電路，由計算機(jī)接收和連續(xù)滾動顯示、進(jìn)行脈搏波和心電圖的自動定點(diǎn)及手工修正，然后計算出血流動力學(xué)參數(shù)、心電參數(shù)、脈象參數(shù)，顯示打印分析報告、存儲20秒的原始數(shù)據(jù)和分析報告、由專家系統(tǒng)給出診斷與治療建議。
下面對該發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)特征結(jié)合附圖加以詳細(xì)的說明本發(fā)明(詳見圖1)將患者撓動脈的脈搏波信號經(jīng)高靈敏度脈搏傳感器1采入采樣盒3，將患者心電信號經(jīng)導(dǎo)聯(lián)線2采入采樣盒3，由采樣盒3完成放大、多路選擇、光電隔離、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)鎖存等功能，并將采樣盒3的時序電路產(chǎn)生的數(shù)據(jù)申請信號輸入到微機(jī)4中，再由微機(jī)4連續(xù)地采集和在高分辨率彩色顯示器5上滾動顯示。停止采集后自動完成定點(diǎn)和計算，將結(jié)果顯示在5上，在5上所顯示的結(jié)果由激光打印機(jī)6輸出檢測報告。本發(fā)明的上述特定設(shè)計之采樣盒加上與之配合使用的專家系統(tǒng)(詳見圖6)，便可以根據(jù)從6輸出的檢測報告中的異常參數(shù)，給出診斷結(jié)果和治療建議。
本發(fā)明所設(shè)計的采樣盒內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2。由脈搏傳感器1輸入的脈搏波信號經(jīng)脈搏波放大器2.1送入多路模擬開關(guān)2.4和串?dāng)_消除電路2.5、電控?zé)o級增益調(diào)整電路2.2，產(chǎn)生增益調(diào)整信號，由2.2中輸出的信號輸入2.1中，控制2.1的放大倍數(shù)，由心電導(dǎo)聯(lián)線2輸入的心電信號經(jīng)心電圖信號放大器2.3也送入多路模擬開關(guān)2.4和串?dāng)_消除電路2.5，多路模擬開關(guān)2.4的輸出經(jīng)過模擬量光電隔離電路2.6到A/D轉(zhuǎn)換器2.7變?yōu)閿?shù)字量，2.7輸出的數(shù)字量由數(shù)據(jù)鎖存器2.8鎖存，鎖存的數(shù)字量由接口電路2.11被計算機(jī)采集。接口電路2.11同時將計算機(jī)電源引入采樣盒，經(jīng)開關(guān)電源2.9產(chǎn)生與主機(jī)相隔離的浮地電源供A/D轉(zhuǎn)換器2.7之前的2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6各浮地單元使用。來自計算機(jī)的時鐘信號通過接口電路2.11輸入到時序控制電路2.10，由時序控制電路2.10所產(chǎn)生的控制信號來協(xié)調(diào)整個采樣盒的工作。
本發(fā)明使用的串?dāng)_消除電路2.5由多路模擬開關(guān)實現(xiàn)，當(dāng)計算機(jī)采集兩路信號中的一路時，另一路信號被模擬開關(guān)所旁路。可由線路a、b的聯(lián)結(jié)來實現(xiàn)，兩路信號在圖2中時序電路2.10控制下被交替采集和旁路。
本發(fā)明采用的電控?zé)o級增益調(diào)整電路如圖3，增大按鈕3.1和減小按鈕3.2用來改變增益調(diào)節(jié)電路3.3的輸出，經(jīng)由采樣保持電路3.4送到光電隔離器件3.5的輸入端，3.5之輸出經(jīng)過耦合電路3.7與脈搏波放大器2.1相聯(lián)。3.6為增益預(yù)置電路，該電路將增益預(yù)置信號輸入到光電隔離器3.5中。它在采樣盒加電時使增益迅速達(dá)到一適當(dāng)?shù)某踔怠?br> 本發(fā)明采用的模擬信號光電隔離電路如圖4，來自多路模擬開關(guān)(圖2中2.4)輸出端的采樣信號經(jīng)跟隨器4.1、調(diào)制器4.2送入光電隔離器4.3、光電隔離器4.4，光電輸出信號經(jīng)放大器4.5后由A/D轉(zhuǎn)換器2.7完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明采用的時序電路如圖5，由時鐘電路5.1產(chǎn)生的時鐘信號進(jìn)入時序電路5.2，時序電路5.2產(chǎn)生的信號進(jìn)入脈搏波、心電圖采樣控制電路5.3完成脈搏波和心電圖信號的采樣控制，進(jìn)入數(shù)據(jù)采集控制電路5.4穩(wěn)定、連續(xù)、長時間地向計算機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)申請信號，由計算機(jī)4完成數(shù)據(jù)采集。
本發(fā)明采用的專家系統(tǒng)邏輯框圖如圖6，它由查詢模塊6.1、知識庫維護(hù)模塊6.2、輔助診斷治療模塊6.3構(gòu)成。查詢模塊可以查詢參數(shù)定義、正常值范圍、參數(shù)異常的可能病因、不同疾病對參數(shù)的可能影響、有關(guān)藥物的功能及用藥指導(dǎo)等內(nèi)容。知識庫維護(hù)模塊可對各個庫的內(nèi)容增減與修改。輔助診斷和治療模塊可根據(jù)患者異常參數(shù)，即對不同疾病的異常參數(shù)給出診斷和治療建議。本專家系統(tǒng)的詳細(xì)邏輯執(zhí)行請見圖6所示。
綜上所述，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是1不僅可用于血流動力學(xué)參數(shù)及心電參數(shù)的檢查，還可用于危重病人的血流動力學(xué)和心電監(jiān)護(hù)；2可同時輸出血流動力學(xué)參數(shù)53項，心電圖參數(shù)18項，中醫(yī)脈象數(shù)據(jù)6項，使更多的疾病可用本發(fā)明來確診。可為中醫(yī)脈象研究提供客觀指標(biāo)。3專家系統(tǒng)幫助作出診斷和給出治療建議，可使醫(yī)生提高業(yè)務(wù)水平。4電路精煉可靠，克服了電位器長期使用不可避免的磨損或開關(guān)分檔調(diào)節(jié)的不連續(xù)等問題。5存儲的原始數(shù)據(jù)和報告可供會診、臨床研究用、可多次調(diào)閱和打印，實現(xiàn)病例資料的積累?？傊?，由于它使用方便、功能豐富、及檢測的無創(chuàng)、低成本、準(zhǔn)確，必將會在臨床上得到廣泛的應(yīng)用，大大提高醫(yī)院的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，提高人民的健康水平，為國家的昌盛作出貢獻(xiàn)。


圖1整體結(jié)構(gòu)圖1.脈搏波傳感器2.心電導(dǎo)聯(lián)線3.采樣盒4.計算機(jī)主機(jī)5.彩色顯示器6.激光打印機(jī)圖2采樣盒電路框圖2.1.脈搏波信號放大器2.2.電控?zé)o級增益調(diào)節(jié)電路2.3.心電圖信號放大器2.4.多路模擬開關(guān)2.5.串?dāng)_消除電路2.6.模擬量光電隔離電路2.7.A/D轉(zhuǎn)換器2.8.數(shù)據(jù)鎖存器2.9.開關(guān)電源2.10.時序控制電路2.11.接口電路圖3電控?zé)o級增益調(diào)節(jié)電路3.1.增大按鈕3.2.減小按鈕3.3.增益調(diào)節(jié)電路
3.4.采樣保持電路3.5.光電隔離器件3.6.增益預(yù)置電路3.7.耦合電路2.1.脈搏波放大器圖4模擬量光電隔離電路4.1.跟隨器4.2.調(diào)制器4.3.光電隔離器14.4.光電隔離器24.5.放大器4.6.A/D轉(zhuǎn)換器圖5時序控制電路5.1.時鐘電路5.2.時序電路5.3.脈搏波、心電圖采樣控制電路5.4.數(shù)據(jù)采集控制電路圖6專家系統(tǒng)邏輯框圖6.1.查詢模塊6.2.知識庫維護(hù)模塊6.3.輔助診斷和治療模塊本發(fā)明之實施例如圖1至圖6所示。具體實現(xiàn)過程為將脈搏波傳感器置于患者撓動脈處獲取脈搏波信號，將心電導(dǎo)聯(lián)線按C.C5導(dǎo)聯(lián)連接獲取心電圖信號。獲取的信號輸入到采樣盒中，經(jīng)由各自的放大器后送到多路模擬開關(guān)輸入端，在時序電路的控制下，脈搏波信號和心電圖信號交替出現(xiàn)在輸出端。再經(jīng)過光電隔離電路后到達(dá)A/D轉(zhuǎn)換器，其輸出被鎖存器鎖存后，在時序電路、接口電路的控制下送到計算機(jī)中。
計算機(jī)在啟動后，即進(jìn)入數(shù)據(jù)連續(xù)采集狀態(tài)，將采集到的脈搏波和心電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形數(shù)據(jù)，使脈搏波和心電圖在屏幕上自右向左連續(xù)滾動。該狀態(tài)可以持續(xù)任意長時間，可在任何時刻暫停滾動，進(jìn)行定點(diǎn)、數(shù)據(jù)處理、報告輸出、數(shù)據(jù)存儲，然后再回到采集和滾動狀態(tài)。所以，它既可一般性地用于血流動力學(xué)參數(shù)和心電參數(shù)的檢查(只進(jìn)行一次數(shù)據(jù)處理)，也可以在長時間內(nèi)多次處理數(shù)據(jù)，輸出結(jié)果，對危重病人進(jìn)行血流動力學(xué)參數(shù)和心電參數(shù)的監(jiān)護(hù)。
本發(fā)明之實施例在開始數(shù)據(jù)處理時，彈出一大小、位置可調(diào)的選擇框，選擇一完整不失真的脈搏波后，計算機(jī)將其放大到全屏幕顯示，并完成自動定點(diǎn)和點(diǎn)的標(biāo)記，進(jìn)入人工定點(diǎn)狀態(tài)，由操作者對不理想的點(diǎn)進(jìn)行修正后進(jìn)行計算、報告顯示、結(jié)果打印、數(shù)據(jù)存儲。到此，醫(yī)生可根據(jù)報告和患者臨床癥狀作出診斷，實施治療。也可以進(jìn)入專家系統(tǒng)中，在專家系統(tǒng)的幫助下進(jìn)行診斷和治療。
本發(fā)明之實施例可以多種模式顯示和打印分析報告，其中監(jiān)護(hù)模式只輸出12項關(guān)鍵參數(shù)，非常適用于危重病人的搶救。
本發(fā)明之實施例主要參數(shù)如下脈搏傳感器型號 PT14M3 量程 40Kpa滿量程輸出 83mv/5v非線性 ＜0.1％FS遲滯 ＜0.1％FS 零位失調(diào) 3mv過壓保護(hù) 1Mpa采樣盒脈搏波信號放大器增益 30--1500倍連續(xù)可調(diào)心電圖信號放大器增益 1000倍采樣率860次/秒A/D轉(zhuǎn)換器精度 12位計算機(jī)系統(tǒng)主機(jī) 486×66顯示器 1024(768彩顯打印機(jī) HP5L型激光打印機(jī)本發(fā)明之實施例輸出參數(shù)為
一、血流動力學(xué)參數(shù)53項，其中冠脈循環(huán)參數(shù)7項CMR冠脈必需阻抗、MOC心肌耗氧量、MEM心肌體積彈性模量、MER機(jī)械效率比值、CPRM冠脈外周調(diào)節(jié)機(jī)能、MNB心肌需血量、ASE動脈靜態(tài)揚(yáng)氏彈性模量。
體積、流量7項SV每搏心輸出量、CO每分鐘心輸出量、CI心臟指數(shù)，單位體表面積的每分心輸出量、EF射血分?jǐn)?shù)、LESV左室收縮末期容量、ECV有效循環(huán)容量、TBV總血容量。
反饋系數(shù)7項SFC交感反饋系數(shù)、VFC迷走反饋系數(shù)、SRC綜合反饋系數(shù)、FCA動脈輸運(yùn)系數(shù)與心搏學(xué)量間的反饋系數(shù)、FSA動脈輸運(yùn)系數(shù)與平均收縮壓間的反饋系數(shù)、FEL左室輸運(yùn)系數(shù)與射流壓力間的反饋系數(shù)、FES噴血分?jǐn)?shù)與噴血量間的反饋系數(shù)。
心肌力能8項LTPF左室總泵力、LEP左室有效泵力、CTP心臟總功率、LVEP左心室有效功率、HR心率、LEER左室有效能量輸出率、MEC心肌能量轉(zhuǎn)化系數(shù)、STI收縮時間間期。
微循環(huán)參數(shù)4項ATB血液平均滯留時間、BAT血流更新時間、BSD血流平滑度、BAR血流更新率。
輸運(yùn)系數(shù)4項STC系統(tǒng)輸運(yùn)系數(shù)、LTC左室屬運(yùn)系數(shù)、TAT動脈終端輸運(yùn)系數(shù)、VRC靜脈回流系數(shù)。
心動周期參數(shù)4項PEP射血前期、LVET左室射血時間、EVDP等容收縮期、LVFP左室充盈相。
壓力數(shù)據(jù)5項SMP平均收縮壓、DMP平均舒張壓、MAP平均動脈壓、MPP平均脈壓、EP射流壓力。
前負(fù)荷參數(shù)2項LEDV左室舒張末期容量、LEDP左室舒張末期壓力。
左房參數(shù)2項AV左房容量、LAFP左房充盈壓。
阻抗參數(shù)3項TPR總阻抗、LER左室噴血阻抗、MCR微循環(huán)阻抗。
二心電圖測量數(shù)據(jù)18項P、Q、R、S、T波的寬度和高度QRS波群寬度，R-R間期、P-Q間期、Q-T間期、p-q段時間、s-t段時間、s-t段高度；E-C耦聯(lián)(心電圖R波到脈搏波b1點(diǎn)的時間差)。
三中醫(yī)脈象客觀指標(biāo)數(shù)據(jù)6項P1、P2、……P6。
可以反映出脈率的遲數(shù)、脈道的寬窄、脈峰的長短、脈波的滑澀及脈道張力的弦軟等情況。
權(quán)利要求
1.一種血流動力學(xué)心電圖診斷監(jiān)護(hù)儀，由脈搏傳感器、脈搏波信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、采集電路、計算機(jī)、打印機(jī)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及采樣裝置構(gòu)成，其特征在于具有特定設(shè)計的采樣盒1.1、采樣盒是由脈搏波信號放大器、心電圖信號放大器、多路模擬開關(guān)和可同步連續(xù)長時間采集脈搏波信號及心電信號的串?dāng)_消除電路及電控?zé)o極增益調(diào)整電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)鎖存器、開關(guān)電源及模擬量光電隔離電路、接口電路和協(xié)調(diào)整個采樣盒工作的時序控制電路組成；1.2、采樣盒的各個組成部分的相互聯(lián)接關(guān)系如下由脈搏傳感器1輸入的脈搏波信號經(jīng)脈搏波放大器2.1送入多路模擬開關(guān)2.4和串?dāng)_消除電路2.5，由2.2中輸出信號輸入2.1控制2.1的放大倍數(shù)，由心電導(dǎo)聯(lián)線輸入的心電信號經(jīng)心電圖放大器2.3送入多路模擬開關(guān)2.4和串?dāng)_消除電路2.5，在2.4后面聯(lián)接模擬量光電隔離電路2.6，其后聯(lián)接使信號變?yōu)閿?shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換器2.7，再進(jìn)入數(shù)據(jù)鎖存器2.8，鎖存的數(shù)字量由接口電路2.11被計算機(jī)采集，來自計算機(jī)的時鐘信號又經(jīng)過接口電路2.11輸入到時序控制電路2.10協(xié)調(diào)整個采樣盒的工作，同時計算機(jī)電源經(jīng)接口電路2.11進(jìn)入開關(guān)電源2.9產(chǎn)生與主機(jī)相隔離的浮地電源給各個單元供電，當(dāng)計算機(jī)采集兩路信號中其一時，另一路信號可被多路模擬開關(guān)旁路即可由a、b線路聯(lián)接實現(xiàn)。
2.一種血流動力學(xué)心電圖診斷監(jiān)護(hù)儀，其特征是采樣盒中所采用的電控?zé)o級增益調(diào)整電路，是由增大按鈕3.1和減小按鈕3.2改變增益調(diào)節(jié)電路3.3的輸出信號，經(jīng)由采樣保持電路3.4送到光電隔離器件3.5的輸入端，再由3.5輸出經(jīng)過耦合電路3.7與脈搏波放大器2.1相聯(lián)，同時采用可將增益預(yù)置信號輸入光電隔離器件3.5的增益預(yù)置電路3.6。
3.一種血流動力學(xué)心電圖診斷監(jiān)護(hù)儀，其特征是采樣盒中所采用的模擬信號光電隔離電路，它是將來自多路模擬開關(guān)輸出端的采樣信號經(jīng)跟隨器4.1、調(diào)制器4.2送入光電隔離器4.3及4.4，使光電輸出信號經(jīng)放大器4.5后由A/D轉(zhuǎn)換器2.7進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
4.一種血流動力學(xué)心電圖診斷監(jiān)護(hù)儀，其特征是采樣盒中所采用的時序電路，是由時鐘電路5.1產(chǎn)生信號進(jìn)入時序電路5.2，再進(jìn)入控制電路5.3完成脈搏波和心電圖信號的采樣控制，然后由穩(wěn)定、連續(xù)、長時間地向計算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的采集控制電路5.4完成。
5.一種如權(quán)利要求1所述的血流動力學(xué)心電圖診斷監(jiān)護(hù)儀具有與其配套使用的專家系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)由查詢模塊、知識庫維護(hù)模塊、輔助診斷治療模塊組成，該專家系統(tǒng)是通過上述三個主要模塊配合計算機(jī)、顯示器和打印機(jī)來實現(xiàn)以下技術(shù)特征5.1、按權(quán)利要求5所述的專家系統(tǒng)，其特征是查詢模塊可以對參數(shù)定義、正常值范圍、參數(shù)異常的可能病因、不同疾病對參數(shù)的可能影響、有關(guān)藥物的功能及用藥指導(dǎo)等內(nèi)容進(jìn)行迅速準(zhǔn)確的查詢；5.2、按權(quán)利要求5所述的專家系統(tǒng)，其特征是知識庫維護(hù)模塊可完成各庫內(nèi)容的增加、刪除、修改、排序等操作。其執(zhí)行過程如圖6所示；5.3、按權(quán)利要求5所述的專家系統(tǒng)，其特征是輔助診斷治療模塊可顯示患者異常參數(shù)，并由醫(yī)生作必要的增刪，然后給出患者的異常參數(shù)的可能致病因素，醫(yī)生再結(jié)合臨床癥狀進(jìn)行多項選擇，給出診斷及用藥建議。
全文摘要
本發(fā)明為血流動力學(xué)心電圖診斷監(jiān)護(hù)儀，使用專門設(shè)計的采樣盒同步連續(xù)地采集脈搏波和心電圖信號，由計算機(jī)系統(tǒng)接收、顯示、分析計算、打印輸出分析報告，并由專門設(shè)計的專家系統(tǒng)給出治療建議。采樣盒使用專門的電路消除信號間的串?dāng)_和實現(xiàn)電控?zé)o級增益調(diào)整，采用先光電隔離后A/D轉(zhuǎn)換的設(shè)計降低成本并簡化電路。本發(fā)明可以無創(chuàng)、簡便、快捷、低成本地獲取血流動力學(xué)參數(shù)、心電參數(shù)、脈象參數(shù)，可用于血流動力學(xué)參數(shù)、心電參數(shù)的檢測和監(jiān)護(hù)。
文檔編號A61B5/02GK1163091SQ96104688
公開日1997年10月29日 申請日期1996年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月22日
發(fā)明者何素榮, 解光亮, 張洪恩 申請人:何素榮, 解光亮, 張洪恩