脉搏血氧饱和度仪

脉搏血氧饱和度仪（精选五篇）

脉搏血氧饱和度仪 篇1

关键词：脉搏血氧饱和度仪,Nellcor探头,准确度

0 引言

脉搏血氧饱和度 (Sp O2) 监测已在围麻醉期监护、重症监护及呼吸睡眠研究等方面广泛应用20余年[1]。能否准确地提供监测数据是衡量Sp O2监测的最重要指标[2]。本研究通过在健康志愿者控制性缺氧条件下, 比较3种具有自主知识产权的国产患者监护仪Lendeavour 12、i TM与Pene View T1的Nellcor测量模式探头DS-100A对Sp O2进行监测的准确度, 为临床安全、有效使用提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本实验通过医院伦理委员会答辩并获得批准。研究方案按照美国医疗器械联合会 (AAMI) 和中国YY 0784—2010《医用电气设备———医用脉搏血氧仪设备基本安全和主要性能专用要求》标准执行。按AAMI和YY 0784—2010的执行标准选择成年健康志愿者10例, 其中男性5例、女性5例, 年龄 (28.2±9.2) 岁, 男性体质量 (70.0±5.7) kg、女性体质量 (47.9±5.9) kg。入选标准:受试者无吸烟史, 经体格检查及血常规、心电图、胸片辅助检查, 排除心血管、呼吸及神经系统疾病, 对低氧血症有较好的耐受性。所有受试者均签署书面知情同意书。中止标准:出现严重不良事件及不能耐受低氧状态者。

3台监护仪均由我国Windray公司生产, 型号分别为:Lendeavour V12、i TM12及Pene View T1, 监测序列号分别为:EG-05000035、FH-260006T3T及FB-19000028。3种监护仪均配备Nellcor探头DS-100A, 所测得的Sp O2值分别为L、I和P组。标准对照仪器为Intelli Vue患者监护仪MP60 (Philips公司, 美国) , 采用Nellcor模式。用NOVA Biomedical血气分析仪 (NOVA公司, 美国) 行有创动脉血氧饱和度监测, 规格型号为CCX, 序列号为Y01C09130。

1.2 方法

志愿者入室后, 建立静脉通道, 行桡动脉穿刺、置管, 在其对侧上肢任意手指连接标准对照机及试验机血氧探头, 用避光指套保护被测手指, 连接体温探头, 保持室温稳定于22~25℃。予心电、血压监测, 麻醉机一端连接氮气, 一端连接氧气, 由面罩吸入氧/氮混合气体。吸入氮气之前, Sp O2稳定30 s后, 开始记录Sp O2数值, 同时抽取动脉血样行血气分析以获得动脉血氧饱和度 (Sa O2) , 每20 s抽取一次, 每次抽血1 m L, 共4次。氧气、氮气流量均为5 L/min, 下调氧气流量, 使Sp O2由正常状态 (T1) 平稳下降, 降至92% (T2) 、85% (T3) 、78% (T4) 、70% (T5) 左右时稳定30 s, 同时每间隔20 s采集动脉血气分析样本, 共4次。若志愿者诉不适, 则立即停止实验, 做好抢救准备。实验完毕后, 迅速吸入纯氧使受试者Sp O2升至实验前水平, 去除动脉置管和脉搏血氧探头, 观察生命体征30 min, 经医护人员安全检查, 无不适后方可离开。动脉血样在30 min内行血气分析。在充分预实验后, 发现实验中所采用的控制性缺氧方法安全可行[3,4]。

1.3 观察指标

观察3组Sp O2与Sa O2的差值分布并计算3种型号患者监护仪DS-100A探头测量Sp O2的准确度, 对3组在5个状态的Sp O2值进行比较。

反应准确度水平的Arms值计算公式为

其中:Arms是测量值与参考值之差的均方根;STi是不同时间脉搏氧饱和监测仪的测量值;SRi是同一时间的参考值;n是有效数据数量。

按照ISO 9919—2005的标准要求, 脉搏血氧饱和度仪检测准确度水平Arms≤4%, Arms值越小, 准确度越高。

1.4 统计分析

使用SPSS 20.0统计软件绘制3组Sp O2与Sa O2的差值分布的散点图, 观察Sp O2的偏差范围;计量数据用±s表示, 对3组Sp O2值分别在5个状态进行随机区组设计的方差分析, P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

所有志愿者均顺利完成实验, 过程中无明显不适。由于计算不同Sp O2下的Arms值所采用的算法本身当Sp O2<70%时的准确度较差[5], 故剔除掉L组、I组及P组探头所测Sp O2<70%的数据, 分别为22、23和21份。

3组Sp O2与Sa O2的差值分布如图1~3所示。3种型号国产Windray患者监护仪所测得的Sp O2与Sa O2的差值主要波动于-3%~3%之间, P组在T3状态时差值正值分布较其余2组多, 说明此时P组测得的Sp O2测量值较其余2组偏高。

L、I、P组测得的Sp O2在70%~100%范围内Arms值分别为1.96%、1.95%和2.14%, 均小于4%, 在ISO9919—2005标准范围内, 说明3种型号监护仪测得的Sp O2与有创法测量的效果相当, 能够反映一定程度缺氧的血氧饱和度情况。总体来看, I组准确度最高, 其次为L组, 再次为P组。当Sp O2在70%~89%时, P组Arms值最大, 准确度较其余2组低 (见表1) 。

3组监护仪所测得Sp O2值在5个状态总体间比较, 差别无统计学意义 (P>0.05) 。经两两比较, 在T3状态时, P组Sp O2值明显高于L组 (P=0.022<0.05) , 在T4状态时, L组明显高于I组 (P=0.043<0.05) , 其余两两比较差别无统计学意义 (P>0.05) (见表2) 。

%

注:*表示与L组比较, P<0.05;**表示与L组比较, P<0.05

3 讨论

血氧饱和度是临床麻醉中患者的重要监测指标之一, 是麻醉医师判断患者的呼吸氧合、氧供和氧耗平衡的主要参数, 是患者的生命体征的客观反映, 其准确性和可靠性直接关系到医师对病情的判断和处理决策的正确性。血氧饱和度的形成机制和影响因素, 主要是仪器本身的稳定性因素和环境影响因素[6]。

基于Lambert-Beer定律的血氧饱和度测量仪用分光光度法测定血液中氧合血红蛋白和还原血红蛋白对660 nm和940 nm光吸收的差异, 从而计算出人体的血氧饱和度。通过抽取血标本测定的血氧饱和度 (如由血气分析测定) Sa O2, 是血氧饱和度的“金标准”, 但它是有创监测, 结果往往滞后, 而Sp O2监测具有简单、方便、无创及可持续监测的特点, 其脉搏波形的描记差异性 (PPI) 改变的解读信息越来越被临床医师重视, 但也会受仪器性能等多因素干扰, 影响医护人员对患者呼吸氧合状况的准确判断[7,8,9]。Nellcor是目前世界上血氧监护产品的品牌之一, Nellcor公司生产的DS-100A探头主要采用传统的血氧技术, 是目前使用最广泛的一种探头, 可直接插在患者监护仪主机上, 也可通过转接电缆接到主机上。近年来, Nellcor还研制了MAX-FAST前额粘贴式传感器等新型的血氧探头, 该探头可被放置于前额, 不易受到血管收缩的影响, 并且在低灌注时对Sa O2的变化更敏感[4]。Nellcor第5代新型探头采用了适应性梳状滤波技术, 通过梳状滤波器的适应性调整, 提高了其在灌注不良或运动时监测的敏感性和准确度。最新经临床证实并应用的Nellcor探头是Oxi Max N-600x, 研究发现其在新生婴儿及低灌注时的测量结果更及时、准确[1,3]。

本研究为了较好地比较3种仪器监测Sp O2的准确度, 尽可能避免环境干扰。实验中采用避光指套保护被测手指, 有效地减少了背景光的干扰;连接体温探头保持室温稳定, 避免了实验过程中上肢暴露、指尖温度较低、局部动脉收缩、脉搏信号弱、探头较难在背景噪声信号中识别出真实信号[8,10]等问题的发生。本研究结果显示, 3种仪器所测得的Sp O2与Sa O2的差值均波动于正常范围之内。当Sp O2为85%时, 由Pene View T1所测得的Sp O2与Sa O2的差值, 正值分布较其余2组多见, 说明该型仪器在这一时段所测的Sp O2较其余2组偏高。当Sp O2在70%~100%范围内时, 3种型号国产患者监护仪Nellcor测量模式的DS—100A探头监测Sp O2的准确度都在ISO 9919—2005标准范围内, 说明3种型号监护仪的探头监测Sp O2都是准确有效的, 能够反映一定程度缺氧的血氧饱和度情况, 其中i TM型号准确度最高。3组Sp O2值在5个状态总体间比较差别不明显, 而两两比较发现, 当Sp O2为85%时, Lendeavour12与Pene View T1比较有差别;当Sp O2为78%时, Lende-avour 12与i TM比较有差别。结合前面的差值分布图及当Sp O2在70%~89%时Pene View T1的Arms值最大的分析可知, Pene View T1型号对低血氧的测量误差较其余2种型号稍大, 说明Pene View T1监护仪测得的Sp O2可能需要在硬件系统抗干扰、监测标定、软件设计以及信号分析处理等方面改进完善, 而后在临床进一步校正。

综上所述, 在一定程度缺氧范围内, Lendeavour12、i TM与Pene View T1 3种型号国产患者监护仪Nellcor模式的DS-100A探头所测得的Sp O2值都是准确有效的, 其中i TM型号在3者中准确度最高, Pene View T1所测得的Sp O2值可能需要在临床进一步校正完善。

参考文献

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脉搏血氧饱和度仪 篇2

关键词：脉搏血氧饱和度（SPO2） 监测 院前急救 颅脑外伤患者 数据

【中图分类号】R4 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1879(2012)03-0104-02

据不完全统计，在动脉血氧饱和度(SaO2)下降到百分之八十之前,有百分之四十七的医务人员不能发现患者存在缺氧现象;当SaO2降低到71%～75%时,仍有百分之二十五的医护人员不能发现患者存在明显的缺氧情况。由此可见如何去客观的评估患者是否存在缺氧已然成为颅脑外伤患者院前急救的重要内容。现在大多数的脉搏血氧饱和度(SpO2)监测利用氧合血红蛋白与还原血红蛋白对红光(660nm)和红外光(940nm)的吸收光谱,通过置于手指末端、耳垂等处的光感应器来测量氧合血红蛋的浓度和脉搏,此方法基本上可连续无创监测动脉血氧饱和度。有研究表明,在缺氧时,SpO2急剧下降比PaO2下降更为敏感,而且SpO2监测值与PaO2反映的缺氧状况基本一致,因此SpO2监测值可较好地反映PaO2的变化。本文回顾性分析我院于2009年11月至2011年6月期间收治的40例颅脑外伤患者的临床资料，旨在研究和探讨脉搏血氧饱和度监测在颅脑外伤患者院前急救中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料。回顾性分析我院于2009年11月至2011年6月期间收治的40例颅脑外伤患者的临床资料。其中男性为22例，女性为18例，年龄19—62岁之间。SPO2正常值为大于95%,轻度缺氧为91%-95%之间,中度缺氧为86%-90%之间，重度缺氧为小于等于85%。将SPO2检测值小于90%定为低氧血症。在本组40患者当中，轻度缺氧患者19例，中度缺氧患者12例，重度缺氧患者9例。

1.2 方法。应用心电监护仪所带的SPO2探头连续监测颅脑外伤患者的脉搏血氧饱和度（SPO2）数值变化。将病患的手或脚趾放在带有SPO2设备探头的传感器视窗上，同时接触到SPO2探头的停止键部位。如果患者不能有效的配合设备使用时，要用一次性的医用橡胶手套的拇指部位剪成圆圈状，用以固定SPO2探头并防止其移位带来的数据不准确，影响到院前急救。如SPO2的监测过程中出现了SPO2的监测值和病患的病情不相符时，一定要立即的排除掉其他的干扰因素，力求SPO2的准确度。在院前的急救过程当中，如病患一旦发生低氧血症的情况，一定要马上给予氧疗，同时要将必要的措施予以实行（强心、扩血管等）。于此同时要密切的观察患者的心率、血压、呼吸等有关生命体征的数据冰花。当SPO2小于85%时，必须增加氧流量。为了达到一个准确测量血氧饱和度的目的，避免脉搏血氧饱和度数值受外界因素干扰导致测量结果不准确的情况影响医护人员的判断，期间需要特别注意的事项有:查看探头指套位置是否偏移，氧气量是否充足，吸氧装置的密封封闭情况和呼吸机管道中间是否漏气,血氧监测模块与主机的线路接触是否良好等。而在急救护理干预对策方面则对应着调整指套位置、检查测试吸氧装置、密闭呼吸机漏气管道的查缺补漏和将血氧监测模块准确的插入槽位至最底部。

2 结果

在本组资料当中的对应治疗结果数据为：轻中度缺氧患者在经过积极的治疗之后，缺氧的状态均得到了有效的控制缓解，使之在入院后得到了及时有效的治疗，而在9例重度缺氧病患当中，其有5例病患缺氧状态能够得到基本缓解，需要在入院后进行接续治疗和抢救，而4例患者因基础疾病和创伤十分的严重，经急救無效而不幸的死亡，期间无任何因意外原因或医疗事故而产生的死亡病例。

3 讨论

脉搏血氧饱和度是指血红蛋白（Hb）的氧和程度百分比，SPO2=Hb氧含量/Hb氧容量×100%，正常值大于0.95.人体的新陈代谢过程同时也是生物氧化过程，而在这一新陈代谢过程中所需大量的氧是通过呼吸系统进入到人体血液当中与血液红细胞中的血红蛋白(Hb)，结合成氧合血红蛋白(HbO2)，再输送到人体各部分组织细胞中去。

脉搏血氧饱和度测定的使用和经验 篇3

1 用脉搏血氧饱和度测定仪对发现低氧血症较为可靠,

当脉搏血氧饱和度 (SpO2) 为70%~80%时, 与氧分压 (Pa O2) 相关性较好。>80%时准确度约±4%~5%, 即当SpO2为95%时, 真正饱和度为90%~100%。肺心病Ⅱ型呼衰Pa O2要力求保持在60 mm Hg (1 mm Hg=0.133 kPa) 以上 (SpO2>92%) , 但不必超过80 mm Hg。由于氧离曲线形状的关系SpO2>90%时, 曲线处于平坦段, Pa O2为90~150 mm Hg, 对应的SpO2差别很小, 若要了解Pa O2多少, 应做动脉血气分析, 但血气分析的SpO2数值, 不如本测定准确[1]。

2 急性心衰或急性心梗患者, SpO2最好保持在96%~98%, 不足时给予不同浓度吸氧, 甚至辅助呼吸。

但过高的Pa O2会造成动脉收缩, 增加负荷, 冠脉血流减少和心输出量降低, 所以无明显低氧的心脏病患者不宜长时间高浓度给氧[2]。本测定也非发现高氧的敏感指标。

3 测定的体内影响因素。

指端测量受肢体血流的影响很大, 心排出量减少、休克, 肢体近端受压, 外环境寒冷等外周血管收缩时本测定不准确, 可改用耳探头。贫血患者, Hb<80 g/L时也不准确, 心率过缓<40次/min, 或频率>130次/min, 信号可消失, 一氧化碳中毒后, COHb使本测定假性率增高。皮肤色素深或染指甲者, 本测定假性率降低[3]。

4 监测技术误差。

烦躁患者因探头移动或脱落, 读数不准, 且易损坏探头, 可改在足趾, 或间断测量以减少患者手指压迫, 探头夹太紧也会影响循环。间歇测量要用同一个仪器和探头, 探头大小要适宜。外界光线太强要避光, 否则会影响数值的准确性。

5 本测定虽然只指示一SpO2, 以推测Pa O2的范围, 不能测Pa CO2, 但在没有血气分析的条件下, 也有助于鉴别诊断:

如气急严重, 分不清心源性还是肺源性气喘时, 如果测定数值不太低, 经利尿、强心或降压高浓度氧吸入, SpO2较快上升, 提示左心衰所致。若数值很低, 经治疗不能较快上升, 以肺功能损害可能性大。

6 要结合临床其他资料综合判断。

笔者见过1例严重酗酒者, 呼吸深大, 能平卧, 又不诉“气不够用”, 意识恍惚, 血压110/70 mm Hg (以往血压不高) , 但脉搏很弱, 四肢末梢紫绀, 温度低, 心肺始终无异常发现。尽管给高浓度吸氧, 本测定所显数字仅在50%~60%之间, 有时不显示, 而正常人显示96%~97%, 考虑是严重代谢性酸中毒, 但又无碱丢失或摄入酸过多史, 也排除了糖尿病酮症及尿毒症等常见代谢原因。经血气分析发现Pa O2128 mm Hg (吸高浓度氧中) Pa CO227 mm Hg, pH 7.12, BE-29, HCO32.6 mmol/L。实验室检查:肝功严重损坏, AG 40, 血Na 128 mmol/L, 提示长期大量饮酒 (可能也含甲醇) 导致乳酸增多, 肝功损害使乳酸不能被代谢, 造成严重乳酸酸中毒的恶性循环, 经治疗后缓解。此例指端SpO2数值始终很低, 又无外界干扰因素, 而血气分析氧分压却很高, 显然是周围微循环淤血, 造成肢体末梢紫绀及温度降低。严重代酸会抑制心肌功能, 也会使静脉收缩[4], 如果股动脉血气分析显示缺氧, 应该是中心型紫绀, 此时先考虑心肺疾病所致。所以对SpO2数值的判断要结合临床, 可疑时应及时做血气分析。

参考文献

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脉搏血氧饱和度仪 篇4

血氧饱和度和脉搏波是人体新陈代谢的重要体征指标, 也是人体呼吸和循环系统疾病诊断的重要参数[1]。脉率反映脉搏的节律性, 血氧饱和度反映血液携带氧气的能力。对于中老年人、亚健康人群、吸烟人群, 特别是患有间隙性呼吸病和心脏病的人群, 在夜间睡眠过程中, 时常伴有心脏停车或间歇性呼吸暂停现象, 轻者影响睡眠质量, 严重时直接导致死亡。因此, 研究一款低功耗、低成本, 能在手机上动态监控血氧饱和度和脉率, 并能进行健康报警的便携式设备变得越来越有意义[2]。目前, 市场上光电式脉搏血氧仪种类很多, 但普遍功耗较大, 有线束缚, 且很难做到夜间连续监控和报警。因此, 基于目前社会上最流行的光电式脉搏血氧测量原理[3], 本文设计并实现了一种适用于可穿戴式医疗的连续血氧饱和度测量系统。

1 无创血氧饱和度检测原理及相关计算

1.1 血氧饱和度测量原理

血氧饱和度 (Sp O2) 反应血液中氧合血红蛋白 (Hb O2) 占全部可结合的血红蛋白 (Hb) 容量的百分比[1], 它是评价人体呼吸和循环系统的一个重要体征参数。可以通过监测动脉血氧饱和度 (Sp O2) 来对肺的氧合能力和血红蛋白携氧能力进行估计[4]。

血氧饱和度测量原理是基于动脉血液对光的吸收率随着动脉搏动而变化的理论来进行测量的[1]。动脉血液中氧合血红蛋白和还原血红蛋白在不同波长入射光的照射下有着不同的吸收率[1], 当用一定波长的光照射人体手指时, 经过手指吸收、反射衰减后, 由光敏元件探测到的透射 (或反射) 光经光电流转换放大, 获得一较小的脉动分量。通过探测这个变化量, 并消除非血液组织的影响, 进而测得血氧饱和度。

1.2 血氧测量电路相关计算

根据血氧饱和度的定义可得:

根据氧合血红蛋白Hb O2和还原血红蛋白Hb对红光和近红外光具有不同吸收光谱的特性, 可得吸光强度与吸光系数、介质厚度、吸光物质浓度的近似关系式:

其中K为吸光系数, L为手指厚度, C为吸光物质浓度。

通过Lambert Bear定律, 可推导出血氧饱和度近似公式:

其中, Q为两种波长光线吸收率之比, A、B为常系数, 与传感器结构、测量条件等因素有关[4]。考虑到光电传感器的离散性, 在本系统设计中, A、B常系数通过实验定标的方法来确定[5,6]。

1.3 脉率检测相关计算

心脏的跳动引起动脉血管产生收缩和扩张, 导致红外光通过手指头的透射率产生影响, 从而能够间接地测得心率值。假如n次心跳为一组, 先通过相关算法取得n次心跳的时间间隔, 再计算出脉搏数。

其中, Ts为第s次检测到的心跳时刻, Te为第e次检测到的心跳时刻。即第n个心跳时刻, τ为心跳的时间间隔, 其中有:τ=Te-Ts, n=e-s。

2 系统总体结构组成

本系统主要由脉搏血氧驱动调理电路、MCU、SD卡模块、Bluetooth Low Energy (BLE) 模块、OLED显示模块、按键输入模块等组成。系统整体结构框图如图1所示。通过MCU产生两路PWM信号, 控制驱动电路的三极管Q1和Q2的轮流导通, 同时通过DA输出控制Q3和Q4, 进而控制红光和红外光的发光强度。脉搏血氧传感器的光电晶体管接收到交替的红光和红外光后, 将光信号转换为电流信号, 再通过OA0, 将光电流转换为电压信号。去除直流后, 经AD采集, 其结果作为第二级OA1的直流偏压, 用以放大微弱的脉搏血氧信号, 再经MCU内部AD采集、滤波、计算处理后, 通过OLED显示出相应脉搏波、血氧饱和度值和脉率值。同时, 将数据打包成串口数据包, 并经BLE模块送给智能手机进行实时显示和监护。

3 脉搏血氧硬件电路设计

本设计采用660 nm红光和940 nm红外光对被测手指部位进行交替照射, 两透射光经光电转换得到变化的光电流信号, 再经过放大、去直流、去工频干扰和基线漂移得到两路信号的交流成分, 通过计算交流成分平均功率之比, 再通过线性拟合得出脉搏血氧饱和度值[2];最后通过提取一路交流信号特征值求出周期进而计算出脉率和血氧饱和度值[7]。

本脉搏血氧驱动控制电路包括探头驱动电路、光电流放大和去直流电路以及计算电路, 如图2所示。探头驱动电路由对称的4个三极管构成, Q1、Q2实现两路光线的交替照射, Q3、Q4与计算电路的两DA端相连, 通过MCU产生两PWM信号来控制Q1和Q2实现红灯和红外灯的轮流交替通断, 通过对OA0进行AD采集后进行滤波和算法处理, 计算出相应的值来控制MCU内部DA进而控制Q3、Q4, 实现红灯和红外灯的光强控制;光电流放大和去直流电路由两级运算放大器组成, 第一级将光电流放大并转换为电压信号, 此信号同时包含较小的交流成分和较多的直流成分, 故需第二级运算放大器进行去直流处理和交流放大。计算电路接受两个运放输出, 经计算后输出DC_OFFSET_OA1作为反馈为探头驱动电路和去直流电路提供参考电压。同时通过第二级运放对脉搏血氧信号进行放大, 经MCU采集、滤波、计算、显示后, 通过串口把封装好的数据包送给BLE模块进行传输。本测量模块通过识别特征电阻R10来选取相应的饱和度定标曲线, 从而区分探头的种类[7], 做到软硬件的匹配。

4 系统软件设计

本系统软件部分主要包括中断程序、滤波、特征值提取、波形绘制等子程序, 采用血氧饱和度线性拟合算法、最小均方自适应算法计算脉搏波的周期和血氧饱和度值;采用3次样条插值拟合的方法消除基线漂移的影响[8];采用FIR滤波器去除工频噪声干扰。其系统主流程图如图3 (a) 所示。

此外, 定时器中断程序频率采用200 Hz, 其流程图如图3 (b) 所示。进入中断, 先关闭两LED, 然后开启红光LED, 读取输入;再关闭红光LED, 根据输入调整光照强度, 经平均滤波和FIR滤波、去直流、循环队列更新, 再确定是否处于找到波谷状态。若未找到, 则计算两路光的平方和, 同时采样计数值累加;若找到, 则求平方和, 计算血氧饱和度和脉率。随后关闭两LED进入红外光流程, 开启红外光LED, 读取输入;再关闭红外光LED, 经平均滤波和FIR滤波、去直流、循环队列更新, 再确定是否处于离开波谷状态, 再寻找循环队列中最小值和位置, 再判断是否为波谷, 若不是继续寻找, 若是则进入离开波谷状态。在离开波谷状态过程中仅计数, 且计满20次后再次进入寻找波谷状态, 从而计算出脉搏周期。

5 系统低功耗设计

本设计采用超低功耗MSP430FG4619作为主控芯片, 由于内含AD、DA及运算放大器, 仅需少量阻容器件即可构成驱动电路, 故功耗低, 成本低廉。本电路采用单电源供电, 且使用蓝牙4.0进一步降低了系统总体功耗;显示屏采用OLED有机发光二极管, 不仅提高了发光亮度, 而且降低了显示能耗, 且MCU可根据不同模式选择OLED关闭或者不同亮度显示;同时本系统具有电源管理模块, 当检测到电压低于阈值电压时, 关闭蓝牙并降低OLED亮度, 以延长使用时间。在保证采样精度的前提下, 可适当减小AD采样速度和LED发光强度以及LED通断频率来降低功耗。在软件方面, 有多种模式可选择, 当使用夜间监护模式时, 设备OLED显示和手机LCD均关闭, MCU只进行数据间断采集、计算和间隙发送串口数据包给蓝牙BLE, 滤波、算法处理、呼吸暂停警报都放在手机中进行;当选择低功耗测量模式时, 蓝牙模块和OLED显示关闭, 数据自动存储在SD卡中;当选择连续测量模式时, 设备OLED通过按钮进行显示或者关闭。另外, 当检测到手指脱落超过10 s时, 系统外围电路断开, MCU进入待机模式。

6 系统测试结果分析

由于工频噪声的影响, 故需对脉搏波进行50 Hz滤波, 为了滤除脉搏波中50 Hz的工频干扰, 本电路选用适合在单片机上处理的FIR滤波器进行陷波。FIR滤波前后脉搏波波形如图4所示。其结果表明, FIR滤波器较好地克服了工频噪声干扰。

由于呼吸过程中胸腔阻抗的变化及人体运动直接对脉搏波形产生影响, 导致脉搏波形严重基线漂移[8]。为了克服基线漂移的影响, 本系统采用3次样条插值拟合变换的方法求出脉搏波形基线数据, 然后去除漂移的基线, 最后输出波形。图5为经3次样条插值去除基线漂移前后脉搏波的波形图。

另外, 为了验证本设计电路的系统功耗和准确度, 需利用多组同类型仪器进行验证。本文采用力康PC-60NW、康泰CMS-50IW与本设计电路进行实验对比, 如表1所示。

本系统测试中, 通过美国Fluke公司的Index2型高精度脉搏血氧模拟仪产生一个脉率76次/min、血氧98%的标准测试信号, 再利用本设计电路、力康PC-60NW、康泰CMS-50IW对该信号进行10 min测量, 每2 min记录一次脉率值、血氧饱和度值、电流和电压值。经过测量和计算, 10 min内5次测量的血氧、脉率和系统功率平均值如表1所示。

从表1可知, 本设计电路采用3.3 V单电源供电, 平均功率为154.9 m W, 均低于力康PC-60NW (196.1 m W) 和康泰CMS-50IW (184.1 m W) , 表明本电路功耗较低。同时, 本电路测量的血氧饱和度平均值为97.8%, 平均脉率为76.3次/min, 与Index2模拟仪输出的脉率和血氧值以及力康PC-60NW、康泰CMS 50IW所测得的数据相比均无显著性差异, 表明本测量电路所测得的脉率和血氧饱和度具有较高的准确性。

7 结论

本文介绍了一种体积小、成本低、无创伤透射式脉搏血氧测量系统的软硬件设计, 并制成了原型系统。通过该原型系统与两款商业产品进行比较, 其结果表明本脉搏血氧测量电路功耗低, 可连续测量, 能较好地克服基线漂移和工频噪声干扰, 同时可通过手机实时监护脉率和血氧值, 且所测量的脉搏波波形较清晰, 血氧饱和度值和脉率值准确可用。该系统在家庭及移动环境中使用, 能够实现实时的、无扰的、长期的生理参数测量及监控, 在穿戴式设备开发领域具有一定应用前景。

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脉搏血氧饱和度仪 篇5

1 资料与方法

1.1 临床资料

本研究对象系2008-05—2010-02我科院前急救(包括院前转运)过程中救治的38例缺氧患者。其中,多发伤16例,急性呼吸窘迫综合征8例,慢性阻塞性肺疾病6例,急性心肌梗死5例,急性脑血管病3例。男性21例,女性17例,年龄22~58岁,平均(41.38±17.42)岁。Sp O2正常值为>95%,轻度缺氧为91%~95%,中度缺氧为86%~90%,重度缺氧为≤85%。临床上通常将Sp O2监测值<90%定为低氧血症[3]。本组38例患者中,轻度缺氧患者19例,中度缺氧患者13例,重度缺氧患者6例。

1.2 Sp O2监测系统

迈瑞PM7000心电监护仪,S0010A型Sp O2探头。

1.3 方法

院前急救(包括院前转运)过程中,应用PM7000心电监护仪所带的Sp O2探头连续监测患者Sp O2变化。Sp O2监测方法是:将患者手指或脚趾放置在Sp O2探头的传感器视窗上,并触到Sp O2探头停止键。如果患者不能有效配合时,用一次性橡胶手套的拇指剪成圆圈来固定Sp O2探头,防止其移位。Sp O2监测过程中如发现Sp O2的监测值与病情不相符时,立即排除干扰因素。

2 结果

在院前急救过程中,Sp O2监测能有效评估患者的缺氧程度,尽早发现低氧血症,并进行相应治疗,有效防止了在院前急救途中患者因低氧造成的病情加重甚至死亡。本组资料中,轻、中度缺氧患者经积极治疗后,缺氧状态均得到有效缓解;6例重度缺氧患者中,有2例缺氧状态得到缓解,4例患者因基础疾病危重而死亡;均无意外死亡病例。

3 讨论

在院前急救过程中,如患者发生低氧血症(Sp O2<90%)时,应及时给予氧疗,并采取强心、扩血管等措施。同时,密切观察患者的心率、血压、呼吸等生命体征变化。当Sp O2<85%时,应增加氧流量。如暂停吸氧5 min,Sp O2能维持在约90%时,可改为低流量吸氧;当保持Sp O2在约96%时,可间断吸氧,最终不吸氧[4];当Sp O2<80%时,如果加大吸氧流量或面罩吸氧均不能提高Sp O2时,应进行气管插管,并应用院前急救呼吸机辅助通气;若插管后仍不能达到满意的Sp O2,应及时检查气管导管的深度、有无移位及漏气等[5]。因此,Sp O2监测对现场救治低氧血症患者具有指导意义。有研究表明,在院前急救过程中,进行Sp O2监测能显著提高急性左心衰、亚硝酸盐中毒的救治效果[6,7]。

Sp O2监测还可指导患者的吸痰。若患者Sp O2下降5%,呼吸道有痰鸣音,肺部听诊有啰音,气道压力升高时,应及时吸痰。吸痰前先吸入纯氧,使Sp O2升高后再吸引(因痰液过多,不宜一次吸净)在吸痰过程中如Sp O2下降,应暂停吸痰,继续吸氧,待Sp O2升高后再吸痰,从而避免了长时间吸痰引起低氧血症[5]。也有研究报道,呼吸道有痰鸣音,但Sp O2正常,可暂不给患者吸痰;只有当Sp O2低于正常时,才给患者吸痰[8]。这样不但减少了对患者的刺激和对呼吸道黏膜的损伤,而且还减少了护理工作量。

综上所述,在院前急救过程中,Sp O2监测能即时反映患者缺氧情况,较好地反映Pa O2的变化。Sp O2监测有助于指导患者的氧疗以及吸痰等救治措施。

摘要：目的:探讨脉搏血氧饱和度(SpO2)监测在院前急救中的应用价值。方法:回顾性分析2008-05—2010-02某科院前急救过程中救治的38例缺氧患者,应用SpO2监测指导氧疗及吸痰等救治措施。结果:轻、中度缺氧患者经积极治疗后,缺氧状态均得到有效缓解;6例重度缺氧患者中有2例缺氧状态得到缓解,4例患者因基础疾病危重而死亡;均无意外死亡病例。结论:在院前急救过程中,SpO2监测能即时反映患者缺氧情况,较好反映PaO2的变化。

关键词：脉搏,血氧饱和度,院前急救

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