病人監護中的經(jīng)胸阻抗測量

　　摘要：病人監護儀可測量和顯示病人的各種生命體征。主要關(guān)注的生命特征是病人的心電圖(ECG)信號，但其它參數也很重要，包括體溫、血壓和呼吸率。本文介紹基于胸阻抗的呼吸測量原理。

　　呼吸系統通過(guò)呼吸為我們的血液提供充足的氧氣。身體中的所有細胞都需要氧氣才能存活、生長(cháng)并將食物轉化為能量。當我們呼吸時(shí)，我們吸入氧氣，呼出作為細胞呼吸副產(chǎn)品的二氧化碳和水蒸氣。呼吸在大多數情況下是無(wú)意識的過(guò)程，一般不費力氣，受自主神經(jīng)系統的控制，后者使隔膜和肺部周?chē)∪獾氖湛s和舒張。

　　這種收縮和舒張產(chǎn)生有節律的呼吸率和模式。放松呼吸是恒?，F象，偶爾會(huì )打哈欠或嘆息。安眠時(shí)，僅吸氣肌肉工作，呼氣通常是一個(gè)被動(dòng)過(guò)程，即吸氣舒張后肺部反彈 。

　　正常呼吸取決于多種因素，如年齡、健康程度和壓力水平等，一般具有恒定的速率和容量。新生兒的呼吸率每分鐘約30至60次，成人的正常呼吸率約為每分鐘12至20次，可能因壓力、疾病和活動(dòng)水平提高而增多。通過(guò)呼吸技術(shù)或冥想可實(shí)現更加放松的狀態(tài)，使呼吸率降低至每分鐘僅3到5次。

　　在醫院環(huán)境中，通過(guò)脈搏、血壓、體溫、呼吸和意識水平的生理觀(guān)察，醫生和護士可以及時(shí)獲得與病人健康相關(guān)的信息。在這些參數中，呼吸率是一項重要的生命體征，它提供有關(guān)病人不適或呼吸問(wèn)題方面的重要信息，但有時(shí)候未得到充分利用。異常呼吸率(超過(guò)表1所示值)、呼吸節律變化或比較吃力的呼吸，可能意味著(zhù)某種生理不穩定，可幫助確定病人是否存在CHF(慢性心力衰竭)等心臟問(wèn)題。

　　確定病人呼吸率的關(guān)鍵是測量胸腔的電阻抗，它會(huì )隨著(zhù)每次吸氣和呼氣而變化。病人吸氣時(shí)，胸阻抗增大，呼氣時(shí)則減小。一個(gè)設計用于檢測此阻抗變化(基于呼吸阻抗描記)的電路可提供高頻差分電流，然后通過(guò)一對電極將此電流驅動(dòng)至病人側。呼吸引起的阻抗變化產(chǎn)生相應的電壓變化，可在同一對電極(2線(xiàn)呼吸測量)或不同的一對電極(4線(xiàn)呼吸測量)上測量此電壓變化。

　　實(shí)現最佳呼吸測量在很大程度上可能取決于病人位置。例如，如果病人正在睡覺(jué)或躺著(zhù)，呼吸通常處于腹部區域，因此導聯(lián)II或III可提供最佳2線(xiàn)測量。如果病人處于豎直位置，則導聯(lián)I電極對可提供更好的信號。此外，壓力常常使我們僅用上胸部呼吸，針對比較鎮靜的病人，導聯(lián)II或III可能依然是合適的選擇。一個(gè)設計用于復用不同電極對的呼吸電路可確保實(shí)現充分覆蓋，從而捕捉最佳呼吸測量。

　　驅動(dòng)電路

　　典型配置由驅動(dòng)和測量電路組成。驅動(dòng)部分可以是DDS或DAC，在編程設置的頻率下將兩個(gè)不同相位交流耦合電流提供給一對電極。電流通過(guò)串聯(lián)電阻和電容傳遞至病人。交流耦合可將病人與直流電隔離開(kāi)，緩解向病人施加共模電壓的相關(guān)顧慮。