去医院做过手术或者住过 ICU 的人肯定见过多参数监护仪——病床旁边那个方方正正的仪器,屏幕上跳动着绿色的心电波形、红色的血氧数值、黄色的脉搏曲线,输液、翻身、甚至睡觉都在"盯着你"。它是现代医院最基础也是最重要的医疗电子设备之一。
多参数监护仪的"多参数"通常包括心电(ECG)、血氧饱和度(SpO2)、脉搏、无创血压(NIBP)、体温这五项,高端的还会增加有创血压、呼末二氧化碳、麻醉气体浓度等。心电是最核心的参数,通过贴在皮肤上的电极采集心脏的电活动信号,经过放大、滤波、AD 转换后在屏幕上显示波形和心率。正常心率 60~100 次/分钟,低于 60 或高于 100 就要引起注意。
血氧饱和度的测量原理挺巧妙的——脉搏血氧仪夹在手指上,里面有红光(660nm)和红外光(940nm)两个 LED,交替发光穿过手指,光敏二极管检测透射光强。氧合血红蛋白还原血红蛋白对两种波长的吸收比例不同,通过比较就能算出 SpO2 值。正常人 SpO2 应该在 95% 以上,低于 90% 就需要吸氧干预了。
无创血压测量用的是示波法——袖带绑在上臂,充气到超过收缩压,然后缓慢放气,袖带里的压力传感器检测动脉搏动引起的微小压力波动,根据波动出现和消失的时机计算收缩压和舒张压。这个方法比听诊法客观,但袖带大小、绑的位置、放气速度都会影响测量准确度。
监护仪的硬件架构分模拟前端、数字处理和显示交互三部分。模拟前端负责把微弱的生理信号放大到可处理的电平,ECG 信号只有毫伏级甚至更小,放大倍数通常要几千倍。数字处理部分用 MCU 或 DSP 做滤波、去噪、参数计算和报警判断。报警功能是监护仪的生命线——心率过快过慢报警、血氧跌破阈值报警、血压异常报警,每种报警都有视觉(红框闪烁)和听觉(蜂鸣)提示,医护人员听到就要过来查看。
使用监护仪也有一些小技巧。电极贴的位置要准确,皮肤要清洁干燥,不然信号里会有很多干扰。血氧探头夹的手指不能动,最好固定在指头上别动,运动时 SpO2 会跳来跳去不准。袖带绑的松紧要合适,能伸进一根手指就行,太松太紧都会测不准。电池要充满,不然断电了监护仪就成摆设了。
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