專利名稱：血流動力學心電圖診斷監護儀的制作方法
技術領域：
本發明屬于醫療儀器領域，涉及一種血流動力學參數的無創傷檢測監護系統。
人體的血流動力學參數，是檢查診斷心血管系統疾病和其它各種對心血管系統功能有影響的疾病的重要依據，許多參數的能否獲得和是否準確，對不少疾病的確診及病因分析是必不可少的。但目前國內外檢測該類參數仍以冠脈造影法、心導管法等為主。其主要缺點是1、有創，病人痛苦大；2、獲取參數少；3、適用癥少；4、費用高；5、檢測費時費力，很難應用于危重病人的監護等。自84年本專利第一發明人何素榮推出我國第一臺“微機心功能檢測儀”后，國內雖有廠家生產過幾種類似檢測儀，如脈圖儀(也稱之為心動儀)，可用無創方法獲取一些血流動力學參數，但仍有不少缺陷，如功能單一，獲取參數少，無專家系統輔助診斷與治療等。
本發明的目的是1、使需做血流動力學參數檢測的患者盡可能多地由有創檢測變為無創，消除患者的痛苦；2、降低檢測費用，使血流動力學檢查成為一種常規檢查，將其應用于一切適應癥；3、在采集脈圖時增加心電圖同步采集功能；增加輸出，擴大應用范圍；4、使采集的脈搏波和心電圖可以連續長時間地滾動顯示，實現血流動力學參數和心電圖同步監護功能；5、增加專家系統，給出診斷和治療建議。
本發明目的通過下述設計方案實現。
本發明的特征是采用新設計的可同步連續長時間采集脈搏波信號和心電信號的采樣電路、電控無級增益調整電路、串擾消除電路、先光電隔離后A/D轉換的數據采集電路，由計算機接收和連續滾動顯示、進行脈搏波和心電圖的自動定點及手工修正，然后計算出血流動力學參數、心電參數、脈象參數，顯示打印分析報告、存儲20秒的原始數據和分析報告、由專家系統給出診斷與治療建議。
下面對該發明的技術方案和技術特征結合附圖加以詳細的說明本發明(詳見圖1)將患者撓動脈的脈搏波信號經高靈敏度脈搏傳感器1采入采樣盒3，將患者心電信號經導聯線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轉換、數據鎖存等功能，并將采樣盒3的時序電路產生的數據申請信號輸入到微機4中，再由微機4連續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和計算，將結果顯示在5上，在5上所顯示的結果由激光打印機6輸出檢測報告。本發明的上述特定設計之采樣盒加上與之配合使用的專家系統(詳見圖6)，便可以根據從6輸出的檢測報告中的異常參數，給出診斷結果和治療建議。
本發明所設計的采樣盒內部結構如圖2。由脈搏傳感器1輸入的脈搏波信號經脈搏波放大器2.1送入多路模擬開關2.4和串擾消除電路2.5、電控無級增益調整電路2.2，產生增益調整信號，由2.2中輸出的信號輸入2.1中，控制2.1的放大倍數，由心電導聯線2輸入的心電信號經心電圖信號放大器2.3也送入多路模擬開關2.4和串擾消除電路2.5，多路模擬開關2.4的輸出經過模擬量光電隔離電路2.6到A/D轉換器2.7變為數字量，2.7輸出的數字量由數據鎖存器2.8鎖存，鎖存的數字量由接口電路2.11被計算機采集。接口電路2.11同時將計算機電源引入采樣盒，經開關電源2.9產生與主機相隔離的浮地電源供A/D轉換器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所產生的控制信號來協調整個采樣盒的工作。
本發明使用的串擾消除電路2.5由多路模擬開關實現，當計算機采集兩路信號中的一路時，另一路信號被模擬開關所旁路。可由線路a、b的聯結來實現，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。
本發明采用的電控無級增益調整電路如圖3，增大按鈕3.1和減小按鈕3.2用來改變增益調節電路3.3的輸出，經由采樣保持電路3.4送到光電隔離器件3.5的輸入端，3.5之輸出經過耦合電路3.7與脈搏波放大器2.1相聯。3.6為增益預置電路，該電路將增益預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到一適當的初值。
本發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(圖2中2.4)輸出端的采樣信號經跟隨器4.1、調制器4.2送入光電隔離器4.3、光電隔離器4.4，光電輸出信號經放大器4.5后由A/D轉換器2.7完成模數轉換。
本發明采用的時序電路如圖5，由時鐘電路5.1產生的時鐘信號進入時序電路5.2，時序電路5.2產生的信號進入脈搏波、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，進入數據采集控制電路5.4穩定、連續、長時間地向計算機發出數據申請信號，由計算機4完成數據采集。
本發明采用的專家系統邏輯框圖如圖6，它由查詢模塊6.1、知識庫維護模塊6.2、輔助診斷治療模塊6.3構成。查詢模塊可以查詢參數定義、正常值范圍、參數異常的可能病因、不同疾病對參數的可能影響、有關藥物的功能及用藥指導等內容。知識庫維護模塊可對各個庫的內容增減與修改。輔助診斷和治療模塊可根據患者異常參數，即對不同疾病的異常參數給出診斷和治療建議。本專家系統的詳細邏輯執行請見圖6所示。
綜上所述，本發明的主要優點是1不僅可用于血流動力學參數及心電參數的檢查，還可用于危重病人的血流動力學和心電監護；2可同時輸出血流動力學參數53項，心電圖參數18項，中醫脈象數據6項，使更多的疾病可用本發明來確診。可為中醫脈象研究提供客觀指標。3專家系統幫助作出診斷和給出治療建議，可使醫生提高業務水平。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分檔調節的不連續等問題。5存儲的原始數據和報告可供會診、臨床研究用、可多次調閱和打印，實現病例資料的積累。總之，由于它使用方便、功能豐富、及檢測的無創、低成本、準確，必將會在臨床上得到廣泛的應用，大大提高醫院的社會效益和經濟效益，提高人民的健康水平，為國家的昌盛作出貢獻。
圖1整體結構圖1.脈搏波傳感器2.心電導聯線3.采樣盒4.計算機主機5.彩色顯示器6.激光打印機圖2采樣盒電路框圖2.1.脈搏波信號放大器2.2.電控無級增益調節電路2.3.心電圖信號放大器2.4.多路模擬開關2.5.串擾消除電路2.6.模擬量光電隔離電路2.7.A/D轉換器2.8.數據鎖存器2.9.開關電源2.10.時序控制電路2.11.接口電路圖3電控無級增益調節電路3.1.增大按鈕3.2.減小按鈕3.3.增益調節電路
3.4.采樣保持電路3.5.光電隔離器件3.6.增益預置電路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.數據采集控制電路圖6專家系統邏輯框圖6.1.查詢模塊6.2.知識庫維護模塊6.3.輔助診斷和治療模塊本發明之實施例如圖1至圖6所示。具體實現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，將心電導聯線按C.C5導聯連接獲取心電圖信號。獲取的信號輸入到采樣盒中，經由各自的放大器后送到多路模擬開關輸入端，在時序電路的控制下，脈搏波信號和心電圖信號交替出現在輸出端。再經過光電隔離電路后到達A/D轉換器，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中。
計算機在啟動后，即進入數據連續采集狀態，將采集到的脈搏波和心電數據轉換為圖形數據，使脈搏波和心電圖在屏幕上自右向左連續滾動。該狀態可以持續任意長時間，可在任何時刻暫停滾動，進行定點、數據處理、報告輸出、數據存儲，然后再回到采集和滾動狀態。所以，它既可一般性地用于血流動力學參數和心電參數的檢查(只進行一次數據處理)，也可以在長時間內多次處理數據，輸出結果，對危重病人進行血流動力學參數和心電參數的監護。
本發明之實施例在開始數據處理時，彈出一大小、位置可調的選擇框，選擇一完整不失真的脈搏波后，計算機將其放大到全屏幕顯示，并完成自動定點和點的標記，進入人工定點狀態，由操作者對不理想的點進行修正后進行計算、報告顯示、結果打印、數據存儲。到此，醫生可根據報告和患者臨床癥狀作出診斷，實施治療。也可以進入專家系統中，在專家系統的幫助下進行診斷和治療。
本發明之實施例可以多種模式顯示和打印分析報告，其中監護模式只輸出12項關鍵參數，非常適用于危重病人的搶救。
本發明之實施例主要參數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 3mv過壓保護 1Mpa采樣盒脈搏波信號放大器增益 30--1500倍連續可調心電圖信號放大器增益 1000倍采樣率860次/秒A/D轉換器精度 12位計算機系統主機 486×66顯示器 1024(768彩顯打印機 HP5L型激光打印機本發明之實施例輸出參數為
一、血流動力學參數53項，其中冠脈循環參數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機械效率比值、CPRM冠脈外周調節機能、MNB心肌需血量、ASE動脈靜態揚氏彈性模量。
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，單位體表面積的每分心輸出量、EF射血分數、LESV左室收縮末期容量、ECV有效循環容量、TBV總血容量。
反饋系數7項SFC交感反饋系數、VFC迷走反饋系數、SRC綜合反饋系數、FCA動脈輸運系數與心搏學量間的反饋系數、FSA動脈輸運系數與平均收縮壓間的反饋系數、FEL左室輸運系數與射流壓力間的反饋系數、FES噴血分數與噴血量間的反饋系數。
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心肌能量轉化系數、STI收縮時間間期。
微循環參數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。
輸運系數4項STC系統輸運系數、LTC左室屬運系數、TAT動脈終端輸運系數、VRC靜脈回流系數。
心動周期參數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。
壓力數據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。
前負荷參數2項LEDV左室舒張末期容量、LEDP左室舒張末期壓力。
左房參數2項AV左房容量、LAFP左房充盈壓。
阻抗參數3項TPR總阻抗、LER左室噴血阻抗、MCR微循環阻抗。
二心電圖測量數據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(心電圖R波到脈搏波b1點的時間差)。
三中醫脈象客觀指標數據6項P1、P2、……P6。
可以反映出脈率的遲數、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。
權利要求
1.一種血流動力學心電圖診斷監護儀，由脈搏傳感器、脈搏波信號放大器、A/D轉換器、采集電路、計算機、打印機、數據處理系統及采樣裝置構成，其特征在于具有特定設計的采樣盒1.1、采樣盒是由脈搏波信號放大器、心電圖信號放大器、多路模擬開關和可同步連續長時間采集脈搏波信號及心電信號的串擾消除電路及電控無極增益調整電路、A/D轉換器、數據鎖存器、開關電源及模擬量光電隔離電路、接口電路和協調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接關系如下由脈搏傳感器1輸入的脈搏波信號經脈搏波放大器2.1送入多路模擬開關2.4和串擾消除電路2.5，由2.2中輸出信號輸入2.1控制2.1的放大倍數，由心電導聯線輸入的心電信號經心電圖放大器2.3送入多路模擬開關2.4和串擾消除電路2.5，在2.4后面聯接模擬量光電隔離電路2.6，其后聯接使信號變為數據的A/D轉換器2.7，再進入數據鎖存器2.8，鎖存的數字量由接口電路2.11被計算機采集，來自計算機的時鐘信號又經過接口電路2.11輸入到時序控制電路2.10協調整個采樣盒的工作，同時計算機電源經接口電路2.11進入開關電源2.9產生與主機相隔離的浮地電源給各個單元供電，當計算機采集兩路信號中其一時，另一路信號可被多路模擬開關旁路即可由a、b線路聯接實現。
2.一種血流動力學心電圖診斷監護儀，其特征是采樣盒中所采用的電控無級增益調整電路，是由增大按鈕3.1和減小按鈕3.2改變增益調節電路3.3的輸出信號，經由采樣保持電路3.4送到光電隔離器件3.5的輸入端，再由3.5輸出經過耦合電路3.7與脈搏波放大器2.1相聯，同時采用可將增益預置信號輸入光電隔離器件3.5的增益預置電路3.6。
3.一種血流動力學心電圖診斷監護儀，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輸出端的采樣信號經跟隨器4.1、調制器4.2送入光電隔離器4.3及4.4，使光電輸出信號經放大器4.5后由A/D轉換器2.7進行模數轉換。
4.一種血流動力學心電圖診斷監護儀，其特征是采樣盒中所采用的時序電路，是由時鐘電路5.1產生信號進入時序電路5.2，再進入控制電路5.3完成脈搏波和心電圖信號的采樣控制，然后由穩定、連續、長時間地向計算機發送數據的采集控制電路5.4完成。
5.一種如權利要求1所述的血流動力學心電圖診斷監護儀具有與其配套使用的專家系統，其特征是該系統由查詢模塊、知識庫維護模塊、輔助診斷治療模塊組成，該專家系統是通過上述三個主要模塊配合計算機、顯示器和打印機來實現以下技術特征5.1、按權利要求5所述的專家系統，其特征是查詢模塊可以對參數定義、正常值范圍、參數異常的可能病因、不同疾病對參數的可能影響、有關藥物的功能及用藥指導等內容進行迅速準確的查詢；5.2、按權利要求5所述的專家系統，其特征是知識庫維護模塊可完成各庫內容的增加、刪除、修改、排序等操作。其執行過程如圖6所示；5.3、按權利要求5所述的專家系統，其特征是輔助診斷治療模塊可顯示患者異常參數，并由醫生作必要的增刪，然后給出患者的異常參數的可能致病因素，醫生再結合臨床癥狀進行多項選擇，給出診斷及用藥建議。
全文摘要
本發明為血流動力學心電圖診斷監護儀，使用專門設計的采樣盒同步連續地采集脈搏波和心電圖信號，由計算機系統接收、顯示、分析計算、打印輸出分析報告，并由專門設計的專家系統給出治療建議。采樣盒使用專門的電路消除信號間的串擾和實現電控無級增益調整，采用先光電隔離后A/D轉換的設計降低成本并簡化電路。本發明可以無創、簡便、快捷、低成本地獲取血流動力學參數、心電參數、脈象參數，可用于血流動力學參數、心電參數的檢測和監護。
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 優先權日1996年4月22日
發明者何素榮, 解光亮, 張洪恩 申請人:何素榮, 解光亮, 張洪恩