基于示波法的无创血压监护仪的设计

　　0　引言

　　血压是反映心血管系统状态的重要的生理参数,对其进行监测,特别是长时间的精确监测,在临床工作中变得越来越重要.它有利于尽早发现和鉴别各类 血压病症,提出合理的治疗建议.临床上血压测量技术可分为直接法和间接法[1, 2]两种.直接法将测量血压的系统直接置入血管,甚至心脏部位进行直接测量,其特点是信号失真小,但测量较为复杂且存在安全方面的隐患.间接法测量血压不 需要外科手术,测量简单,因此在临床上得到广泛应用.

　　血压间接法测量常用的有听诊法和示波法.听诊法通过柯氏音来判别收缩压(SP)、舒张压(DP),其读数受主观影响,误差大、重复性差、易受噪音干扰.示波法测量收缩压、舒张压的可靠性、准确性优于柯氏音法,且还可以测量平均压(MP).

　　1　示波法血压测量原理

　　示波法(Oscillometric method),也称为测振法或振动法.示波法血压测量仍采用充气袖带来阻断动脉血流,由于动脉血流的脉动,由袖带可以检测出动脉血流产生的气压振动波. 首先,将血压袖带缠在病人手臂上,袖带接出的橡皮管接到无创血压(NIBP)电路板的气泵上.气泵给袖带充气,使手臂动脉血管闭合.此时因血流被阻 塞,NIBP板上的压力传感器仅能检测到静态的袖带压,而测不到动脉血流的脉动(搏动),这时充气停止,放气阀在控制电路作用下开始逐步放气,袖带压力逐 渐下降,闭合的动脉血管逐渐张开,开始有血流流过.于是压力传感器能够检测到叠加在袖带压上的脉动动脉血压.第一个被测到的脉动信号对应的袖带压即为病人 的收缩压.放气过程中,动脉血流的脉动幅度被视作袖带压的一个函数.它开始是随袖带压减少而增加,脉动幅度增加到某一值后,将随袖带压的减少而减少.而脉 动幅度的最大值所对应的袖带压即为平均动脉压.放气继续进行,待传感器连续测到两个幅度相近的脉动压时对应的袖带即为病人的舒张压.而以后测到的压力信号 被认为无意义,放掉袖带内剩余空气,一次测量完成[1, 3].示波法在不同的袖带压力下,振动波幅度与袖带压力的关系,如图1所示.

　　在整个测量过程中,压力传感器不断监测袖带基线压及叠加在基线上的血流的脉动成份,并将压力信号转变成电信号,经放大、滤波、分离出袖带压和相 应脉动成份.微处理器比较这一连续变化的脉动压幅值,并将袖带压与相应脉动压信号存入存储器后作进一步处理,计算出收缩压、平均动脉压、舒张压.

　　2　监护仪设计

　　2.1　系统结构

　　图2为基于示波法的无创血压监护仪的系统结构图,其工作原理如下:

　　(1)压力传感器使用电桥的原理感受袖带的压力,并将其转化为电量.系统用两个性能完全一致的压力传感器同时测量袖带压力,两个传感器中一个处 在辅助状态,当某一通道产生错误的测量时,另一通道能以提供参考信号的方式检测出这一错误.这样既能保证设备稳定的工作,又能保障病人的安全.