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正如上一章所討論的，動脈壓可以通過有創(chuàng) (IBP) 和無創(chuàng)(NIBP)兩種方式進行監(jiān)測。然而，還必須指出的是，自動無創(chuàng)血壓測量法只能提供間接且非實時的動脈壓因為它是基于通常30秒的周期計算壓力的。
當需要更高的精度或?qū)崟r動脈壓時，例如，當預計患者的血壓在手術過程中會有很大變化時，侵入性方法常見。
在侵入性血壓測量中，一個充滿液體的導管被置入動脈(橈動脈、肱動脈、股動脈或腋動脈)中。 動脈壓直接傳遞到導管和管內(nèi)的液體中，然后傳遞到壓力傳感器(非侵入性，但位于監(jiān)測儀外部)。壓力傳感器將壓力轉(zhuǎn)換為電子信號，然后連接到監(jiān)測儀進行進一步處理，如確定收縮壓和舒張壓。
提供了多項測試來確定 IBP 監(jiān)測儀的正確運行。這些測試包括:
☆ 靜壓和線性度測試(見第 17 頁的靜壓線性度測試)
☆ 動壓(見第 17 頁的“動壓”)
測試設置
外部壓力傳感器產(chǎn)生毫伏(mV)信號。IBP 模擬器將在與 IBP 監(jiān)測器的信號和激勵連接上產(chǎn)生相應的毫伏信號，以模擬外部壓力傳感器。
根據(jù)監(jiān)測儀制造商的不同，存在幾種連接類型，并且壓力傳感器的靈敏度(mV/mmHg)也會因型號而異。建議在模擬之前確保正確連接并進行測試，以避免模擬中出現(xiàn)錯誤。
在這個示例中，我們將 Rigel UNI-SiM連接到 IBP 監(jiān)測儀，并模擬動態(tài)壓力值。
靜壓或線性度測試（驗證報警測試）
靜壓測試對于驗證壓力傳感器的性能很有用。可以類似于 NIBP 模擬期間進行線性度測試，以驗證 IBP 監(jiān)測儀在壓力范圍內(nèi)的準確性。
首先設置傳感器靈敏度，通常為5微伏/伏毫米汞柱。使用模擬器模擬零壓力對系統(tǒng)進行調(diào)零，并在顯示器上設置零值，有關操作說明請參考服務或維護手冊。
一旦確定了零點，就可以模擬出許多不同的壓力值。
示例:制造商可能會要求對以下靜態(tài)壓力進行線性測試:250 毫米汞柱、200 毫米汞柱、150 毫 米汞柱、100 毫米汞柱、50 毫米汞柱和 0毫米汞柱。讀數(shù)應在預期值士3毫米汞柱以內(nèi)。
參照使用手冊，記錄監(jiān)測儀上的警報是否在設定值時發(fā)生，以及警報的音高和頻率是否正確。
動態(tài)壓力
壓力傳感器的精度也可以通過動態(tài)壓力模擬來驗證。在實際條件下，對能夠計算收縮壓、舒張壓和平均血壓的計算算法的性能進行了測試。
患者模擬 -- 可能有必要使用不同的患者設置進行驗證，例如，低(低血壓)、正常和高(高血壓) 血壓:
測試警報 -- 大多數(shù)顯示器都配備了聲音和視覺警報。驗證這些警報是否正常工作非常重要。參考顯示器的手冊以了解不同的警報情況。
如果我們把心臟視為呼吸系統(tǒng)的引擎(見第7 頁的《呼吸系統(tǒng)生理學》)，把肺視為汽化器，那么含氧血液就可以被視為燃料，血液中的氧氣水平可以直接與血液的潛在容量相關聯(lián)(好比石化燃料中的辛烷值為95-98%是一個典型例子)。
當血液流經(jīng)肺部時，會吸收氧氣，因為氧氣會附著在紅細胞中的血紅蛋白上。吸收的氧氣量(氧合血紅蛋白)是呼吸系統(tǒng)活力(機能)的一個標志，因此它是常見的監(jiān)測生命體征之一。脈搏血氧儀顯示的是氧合血紅蛋白 (Sa02，直接測量值)相對于血紅蛋白的百分比，能夠?qū)崟r指示血液中的總氧飽和度 (SpO2)。
為了確定血氧飽和度，脈搏血氧儀依賴于氧合血紅蛋白和血紅蛋白在不同光譜下的吸收特性。使用紅光(650-700 納米)和紅外 (850-950 納米)頻譜的光源脈搏血氧儀可以通過測量動脈血對紅光和紅外的吸收差異來確定氧氣濃度。
為此，將一個指夾(或耳夾)放置在手指上。顯示器以連續(xù)的間隔(通常為0.2毫秒，5千赫茲)驅(qū)動紅光和紅外光譜LED。在指夾的另一側(cè)，一個寬帶接收器將未吸收的紅光和紅外光信號轉(zhuǎn)換為電信號。還有其他類型的夾具(如足夾)或技術，如在額頭上使用反射法。然而，這些并不是本手冊的一部分，盡管其原理是相似的。
當光線穿過氧合血紅蛋白(含氧的細胞)時，相對于紅外光，紅光被吸收得更多，而紅外光則更多地被血紅蛋白(含氧較少的細胞)吸收。因此，接收光線的比例可以提供氧氣濃度水平的指示。
原則上，這意味著:
☆ 接收的紅外光多于紅光:血紅蛋白濃度更高
☆ 接收到的紅光多于紅外光:血紅蛋白濃度較低
血紅蛋白和氧合血紅蛋白的吸收特性的簡化表示見圖 10。請注意，這不適用于臨床用途。
紅線表示完全氧合的血紅蛋白( Hb02 - 1 Sp02)，而藍線表示完全去氧的血紅蛋白( Hb-0 % SpO2)。在約 800 納米波長處，HbO2 和 Hb 的吸收率相等，這被稱為等吸點(803 納米)。
典型的比率值為:
不同的制造商使用不同的波長(在所述頻譜內(nèi))，并且具有不同的吸收查找表。這被稱為每個制造商的 R 曲線。
測試技術
重要的是要認識到，光線會穿過不同類型的組織( 皮膚、肌肉、骨骼)、細胞和血管(動脈和靜脈)。因此，為了確定動脈血氧血紅蛋白的含量，監(jiān)測儀會觀察脈搏光吸收波形(脈搏波圖)(見圖11)。
當心臟將血液泵入肺部時，血紅蛋白的含氧量會恢復(通常在肺部為 5%的氧氣)，在每個收縮期之后，它會在毛細血管被吸收(通常在約 40%)，直至下一個收縮期。在脈搏搏動的峰值，監(jiān)測儀測量總的光吸收(動脈的和其他細胞、組織、靜脈血管)，而在低谷時，監(jiān)測儀會測量除動脈吸收之外的所有情況(所有剩余的細胞和組織)通過從峰值中減去低谷值，監(jiān)測儀能夠確定動脈氧合血紅蛋白，即 SpO2 的值。見圖 12。
因此，該監(jiān)測儀只會對脈搏搏動描記圖中的峰值作出響應。
脈搏血氧飽和度測量過程中的測量結(jié)果可能會受到運動和低灌注(峰值與谷值之差小于5%)的影響。運動會導致不同程度的血紅蛋白含氧量變化，這可能會引入錯誤的心率和 SpO2%讀數(shù)，而低灌注則由于噪聲信號比率而引入更高的誤差。
當外部光源包含紅色和紅外頻譜的光時，也可能引入誤差。這些光源可能會引入穩(wěn)定數(shù)量的光(直流或非脈沖)或脈沖數(shù)量的光(交流)，頻率為 50Hz、60Hz或其諧波。
因此，監(jiān)測儀必須能夠區(qū)分正常的脈搏波形和有偽影的脈搏波形。
現(xiàn)代脈搏血氧儀技術能夠在低灌注、運動和光線干擾的情況下進行區(qū)分并提供準確讀數(shù)。然而，建議定期驗證其在這些條件下的性能。脈搏血氧測量方面的新發(fā)展包括使用額外的光譜來獲取有關動脈血中包括高鐵血紅蛋白 (MetHb)和碳氧血紅蛋白(COHb)的確切含量的更詳細信息。
市場上的大多數(shù)脈搏血氧儀都能夠在極端的情況下(存在干擾、低灌注)進行測量。為了確定其在這些情況下的正確運行，驗證監(jiān)測儀以及 Sp02 探頭及其連接電纜的性能是很重要的。
血氧飽和度(SpO2)探頭的所有部件，包括發(fā)光二極管:(LED)、寬帶探測器、透鏡和布線，都容易磨損和損壞。當出現(xiàn)故障或質(zhì)量不佳時，可能會引入不一致和不準確的性能，對患者的治療和健康狀況產(chǎn)生潛在嚴重影響。
出于這個原因，在討論脈搏血氧儀的測試程序時，我們將監(jiān)測儀和血氧飽和度探頭都包括在內(nèi)。
與 Sp02 監(jiān)測儀準確性相關常見的問題有：
☆ 有故障或接近故障的發(fā)光二極管(紅光和紅外光)
☆ 非原始設備制造商(OEM)的探測器(白標)
☆ 受污染的鏡頭/探頭窗口
☆ 損壞的線路或延長電纜
☆ 血氧飽和度(SpO2)監(jiān)測儀校準不準確
☆ 聲音警報的測試
☆ 脈搏描記儀的顯示
提供了多項測試來確定 SpO2 監(jiān)測儀的正確運行。這些測試包括：
☆ 測試監(jiān)測儀的準確性（見第22頁“測試監(jiān)測 儀的準確性”）
☆ 測試警報和響應時間（見第22頁“的警報和 時間響應測試”）
在圖 13 所示的示例中，使用 Rigel SP-SiM或 UNI-SiM 來作為SpO2 模擬器。確保使用 Pus-R 適配器模塊，并在 UNI-SIM 或SP-SIM 上選擇正確的 Sp02 算法進行模擬以正確模擬 Sp02 探頭和監(jiān)測儀所使用的適用算法技術。
該測試的目的是通過在監(jiān)測儀上簡單顯示 SpO2% 值和心率來驗證監(jiān)測測量電路和SpO2 探頭的性能。
為了模擬心率，UNI-SiIM 以每分鐘 30 至300次 (bpm)的速率模擬(搏動的)脈搏血氧儀。模擬的血氧飽和度水平可在 30%至 1之間設定。 為了驗證一系列可能的測量值，可以在一些關鍵值(見警報和時間響應測試)上執(zhí)行一些模擬，例如:正常、低值和危急值。
使用不同的 SpO2 模擬值來觸發(fā)聲音警報。醫(yī)療設備的警報由 IEC 60601標準規(guī)定并且必須由制造商記錄在案，包括音高、頻率和強度。有關可用警報類型的詳細信息，請參閱監(jiān)測儀的服務手冊或使用手冊。
此外，血氧飽和度(SpO2)值會按照設定的時間間隔更新，例如每15秒更新一次。設定響應時間和報警功能可以在一次測試中結(jié)合使用，即通過將血氧飽和度設定為94%，目標設定為85%。等待血氧飽和度監(jiān)測儀顯示94%的血氧飽和度。激活SP-SIM上的計時器功能。這會將模擬的血氧飽和度更改為85%并啟動計時器。當監(jiān)測儀達到報警點(即設定為85%的血氧飽和度)時，按下 SP-SIM上的捕獲按鈕，顯示報警所需的時間。
記錄監(jiān)測儀上的警報是否在設定值時發(fā)生以及警報的音高和頻率是否正確，請參考使用手冊。
心電圖（ECG）
心臟位于呼吸系統(tǒng)的中心，它將生物電脈沖轉(zhuǎn)化為生物力學操作(血流)。通過測量心臟產(chǎn)生的電活動(毫伏信號)來監(jiān)測心臟的功能，這被稱為心電圖。
下面展示的是心臟周期(心跳)常見的ECG描記圖，它由P波、ORS波群和I波組成。典型的電活動持續(xù)時間通常約為400-600毫秒。ECG 描記圖代表了由于心肌的極化和去極化(收縮或收縮期)和復極化(松弛或舒張期)而引起的身體不同部位(四肢)電壓的變化。ECG的基線電壓被稱為等電位線。
P 波是在心房去極化期間產(chǎn)生的。在此之后，右心室和左心室去極化，產(chǎn)生 ORS 波群。在T波期間，心室復極化。 在T波的后半段，人類的心臟容易受到干擾或發(fā)生心室顫動。
