呼吸检测

呼吸检测（共10篇）

呼吸检测 篇1

下呼吸道感染是机械通气的一种常见并发症, 呼吸机相关性肺炎 (VAP) 具有较高的发生率, 如发生VAP, 则会导致出现撤机困难的情况, 延长患者住院时间, 增加患者住院治疗费用, 病死率增高[1]。作者对本院收治的142例采用呼吸机治疗患者的病原学检测结果进行分析, 现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取本院急诊内科2010年9月~2013年9月收治的142例采用呼吸机治疗的患者作为研究对象, 所有患者均符合2001年中华人民共和国颁布的《医院感染诊断标准》。其中男82例, 女60例, 年龄21~87岁, 平均年龄 (49.7±17.1) 岁;疾病类型:42例颅脑外伤, 25例脑出血或者脑梗死, 42例慢性阻塞性肺疾病, 12例支气管哮喘, 15例多发伤, 6例其他危重疾病。所有患者经气管切开或者气管插管接受机械通气治疗, 治疗时间超过72 h;共采集142份集痰标本进行病原微生物检测。

1.2 方法

1.2.1收集标本

所有患者入院后, 护理人员首先收集患者的性别、年龄、机械通气时间、合并基础疾病以及病情分级等信息, 且由专业临床医师对感染患者进行诊断;然后运用无痰液收集器从纤维支气管镜下或者人工气道防污染标本上提取下呼吸道分泌物, 收集后, 将其放置到无菌容器内送检。

1.2.2细菌鉴定与药敏试验

运用半自动微生物鉴定系统鉴定细菌, 运用纸片扩散法 (K-B法) 进行药敏试验, 质控标准菌株主要包括大肠埃希菌 (ATCC25922) 、金黄色葡萄球菌 (ATCC25923) 以及铜绿假单胞菌 (ATCC27853) ;进行操作时, 严格根据卫计委制定的抗菌药物细菌耐药性检测中心制定的操作流程进行。

2 结果

2.1 菌种构成分布情况

142例采用呼吸机治疗的患者中, 共发生45例下呼吸道感染, 下呼吸道感染发生率为31.7%。收集的142例痰液标本中, 共培养出275株病原菌, 其中包括268株细菌和7株念珠菌属。细菌:包括242株革兰阴性杆菌, 占90.3%, 26株革兰阳性球菌, 占9.7%;在革兰阴性杆菌中, 包括42例肠杆菌科细菌, 占17.4%, 200株非发酵菌, 占82.6%;革兰阳性球菌中, 包括21例金黄色葡萄球菌, 占80.8%, 5株凝固阴性葡萄球菌, 占19.2%。

2.2 抗菌药物使用情况

45例下呼吸道感染患者中, 共有39例患者应用抗菌药物, 药物使用率为86.7%;其中18例患者服用药物为治疗用药, 占46.2%;14例患者为治疗用药联合预防用药, 占35.9%;7例患者为预防用药, 占17.9%。药物使用主要以第三代头孢菌素、氟喹诺酮类药物为主。应用抗菌药物患者中, 15例一联用药, 占38.5%;11例二联用药, 占28.2%;10例三联用药, 占25.6%;3例四联用药, 占7.7%。

3 讨论

目前, 医院感染已经逐渐发展成为全球性公共卫生问题。下呼吸道感染为机械通气患者的一种常见并发症, 死亡率为52%~68%[2]。有研究表明, 侵入性操作是导致出现医院感染的一个高危因素, 特别是应用呼吸机后, 和下呼吸道感染之间存在正相关[3]。一旦发生医院感染, 不仅会延长患者的机械通气时间、治疗时间, 增加患者医疗费用, 并占据大量卫生资源, 还会降低患者救治率。本组研究结果表明, 急诊内科应用呼吸机治疗的142例患者中, 共发生45例下呼吸道感染, 下呼吸道感染发生率为31.7%。究其原因, 可能受到以下原因影响: (1) 患者自身因素:自身防御系统出现障碍; (2) 病原菌植入下呼吸道内, 给患者防御机制产生破坏, 进而导致发生感染; (3) 比较强烈的致病菌感染。急诊内科中, 往往易聚集各种耐药菌株, 常见的病原菌主要包括铜绿假单胞菌、鲍氏不动杆菌、肺炎克雷伯菌以及金黄色葡萄球菌等。如不能有效控制, 则易导致发生交叉性感染。通过对患者的病原菌培养结果进行分析, 共培养出275株病原菌, 包括268株细菌和7株念珠菌属。革兰阴性杆菌为最主要的感染病原菌, 占90.3%;其次是革兰阳性球菌, 占9.7%。为有效降低下呼吸道感染率, 需要采取以下措施: (1) 针对重要病原菌, 要早期给予经验性用药, 进而降低病死率。可通过培养患者支气管分泌物以及进行体外药敏试验等;熟练掌握近期抗菌谱; (2) 加强预防控制, 如患者合并多种基础疾病, 积极采取治疗措施, 进一步缩短机械通气时间, 提高机体防御力; (3) 加强侵入性操作的无菌控制, 加大医疗器械、环境的监测力度, 严格限制人员流动, 防止发生交叉感染[4]。通过对患者的抗菌药物应用情况进行分析, 共有39例患者应用抗菌药物, 药物使用率为86.7%;药物使用主要以第三代头孢菌素、氟喹诺酮类药物为主。合理应用抗菌药物能够大大降低下呼吸道感染率;要早期、正确用药, 不能由于等待病原结果, 耽误最佳治疗时机。

综上所述, 应用呼吸机治疗的患者易发生下呼吸道感染, 感染患者受到较多因素影响, 为有效降低感染率, 提高患者预后质量, 需要早期应用敏感抗菌药物, 并积极治疗原发病。

参考文献

[1]周灵云.老年患者开胸手术后下呼吸道感染的危险因素分析.中华医院感染学杂志, 2014, 24 (9) :2237.

[2]刘清宏.ICU机械通气患者下呼吸道感染相关危险因素及护理.护理学报, 2014, 10 (6) :42.

[3]孙丽霞.ICU医院下呼吸道感染的危险因素及干预对策.中华医院感染学杂志, 2013, 23 (15) :3597.

[4]王刚.ICU患者下呼吸道感染原因分析及预防对策.中华医院感染学杂志, 2013, 23 (3) :522.

呼吸检测 篇2

简易呼吸器，又称复苏球。适用于心肺复苏及需人工呼吸急救的场合。尤其是适用于窒息、呼吸困难或需要提高供氧量的情况。具有使用方便、痛苦轻、并发症少、便于携带、有无氧源均可立即通气的特点。

组成：“四个部分”：面罩 球体

储氧袋

氧气连接管

“六个阀”：鸭嘴阀

压力安全阀

呼气阀

进气阀

储气阀

储氧安全阀 其中储氧安全阀及储氧袋必须与外接氧气组合,如未接氧气时应将两项组件取下。六步检测法

面罩检查：挤压无漏气。氧气连接管连接到氧气端进行检查。球体、储氧袋

1、挤压球体，球体易被压下，鸭嘴阀张开；将手松开，球体很快自动弹回原状，说明鸭嘴阀、进气阀功能良好。

2、将出气口用手堵住并夹闭压力安全阀，挤压球体时，球体不易被压下，说明球体、进气阀、压力安全阀功能良好。

3、将出气口用手堵住并打开压力安全阀，挤压球体时，有气体自压力安全阀溢出，说明压力安全阀功能良好。

4、将储氧袋接在患者接头处，挤压球体、鸭嘴阀张开，将储氧袋膨胀，堵住储氧袋出口，挤压储氧袋，检查储氧袋是否漏气。

5、将储氧袋接在患者接头处，挤压球体，使储氧袋膨胀，挤压储氧袋，可见呼气阀打开，气体自呼气阀溢出，说明呼气阀功能良好。

呼吸检测 篇3

关键词：急性呼吸道感染 ；全血CRP；白细胞计数

【中图分类号】R183.3 【文献标识码】A 【文章编号】1672-8602（2015）04-0577-01

C-反应蛋白（C-reactive proteion，CRP）主要由肝脏产生，是炎性淋巴因子白介素6?白介素1?肿瘤坏死因子等刺激肝脏上皮细胞合成?CRP在感染后6-8h开始升高，24-48h达到高峰，CRP>20mg/L时可考虑为细菌感染[1]?在儿童急性呼吸道感染疾病中，CRP被认为是很好的诊断和鉴别诊断指标，一般认为细菌感染时血液中CRP升高，并且与感染程度成正相关；由于WBC计数的影响因素很多，生理因素有餐后?剧烈运动?极度恐惧与疼痛等都可致WBC计数升高，对儿童影响尤其明显?病毒感染时CRP无明显升高；细菌感染时CRP要比白细胞计数更准确和敏感，为了全面评估患儿现状感染情况和抗生素应用提供更多实验依据，分析我院自2013年12月至2014年9月采用全血超敏CRP检测儿科病例，现将结果报告如下?

1 对象与方法

1.1 检测对象 从2013年12月至2014年9月在我院就诊的门诊和住院患儿1581例，年龄1～6岁，同时做外周血白细胞计数与CRP含量检查?

1.2 仪器与试剂 CRP由韩国Boditech Med Inc提供的免疫荧光干式定量法i-CHROMA Reader 免疫荧光分析仪及配套试剂盒；WBC由Sysmex XS-800i 自动血球计数仪及配套试剂?

1.3 统计方法：根据临床WBC与CRP数据分析，分成四组进行统计，四组分别为：WBC与CRP都升高；WBC升高而CRP正常；WBC正常而CRP升高；WBC与CRP都正常?CRP<8mg/L为正常参考范围，WBC5.0～12.0×109/L为正常参考范围?

2 结果

检测结果：分析1581例患儿白细胞计数和全血超敏CRP的比例：白细胞计数与CRP同时升高占14.4%，白细胞计数升高而CRP正常占16.4%，白细胞计数正常而CRP升高占19.3%，白细胞计数与CRP都正常占49.9%?见表1

3讨论

在我院就诊的1581例患儿检测结果分析提示，超敏CRP检测无疑有助于临床医生对患儿病情进行初步鉴别与判断，CRP是一种急性时相反应蛋白的一个极灵敏的指标，参与局部或全身炎症反应的非特异性标志物?在胎儿期就开始合成，出生后以微量形式存在血液中，正常时含量极微，一般来讲，如果出生后3d内CRP>8mg/L，即说明有感染?对14.4% WBC与CRP同時升高的患儿应予以高度重视，应主动采用抗生素治疗，对49.9%WBC与CRP均在正常范围内的患儿，可不必使用抗生素治疗，或视临床表现，给予适当处理?对WBC与CRP改变不相一致的患儿，要求作随诊观察，关注病情的变化，由于WBC计数受很多因素的影响，生理因素有餐后?剧烈运动?极度恐惧与疼痛等都可致WBC计数升高，对儿童影响尤其明显?临床上习惯于WBC计数及分类作为细菌感染的常规指标，但治疗观察中，发现部分细菌感染患儿WBC计数及分类变化不明显，而CRP升高明显，也应及早采用抗生素治疗，可能原因为儿童WBC正常范围较宽，而有的患儿原来WBC基数低，感染时WBC计数升高也在正常范围内，CRP有助于判断这一部分患儿，如果只检查血常规而未作CRP检测，则很容易因为WBC处于正常范围而造成误诊或漏诊，所以判断患儿有无感染，除了参考血常规中WBC结果，有条件的医院可同时开展CRP，为临床提供更多参考依据，减少误诊的发生率?

从临床意义上讲，在儿童急性呼吸道感染时，CRP的急剧上升可作为为细菌感染或病毒感染的早期鉴别诊断指标，而CRP<8mg/L比CRP升高更具有重要意义，因为在多数病毒感染中CRP不升高，或轻度升高，而在细菌感染急性期一般都升高，而且迅速升高?所以在一般情况下，如果病程>12h，而CRP<8mg/L可基本排除细菌感染，这样可以避免抗生素的滥用，以减少耐药菌株的产生?

参考文献

[1] 王金和.C反应蛋白的临床研究进展[J].国外医学临床生物化学与检验学分册，2004，25（5）；471-473.

[2] 叶应妩，王毓三.全国临床检验操作规程[M].第2版，中华人民共和国卫生部医政司，2004：109.

[3] 袁承文.儿科诊断治疗学[M].北京：中国医药科技出版社，1996.257.

医院在用呼吸机的质量控制与检测 篇4

随着医疗设备在医院的临床检测、疾病诊断与治疗、病情监护等方面的广泛应用,先进医疗设备的数量越来越多,使用也越来越频繁,为了确保其正常运行、防止造成误诊和错诊乃至医疗事故的发生,广泛开展医疗设备的质量控制和质量检测已成为医院医疗活动中的重要环节。比如呼吸机是医院的常用急救医疗设备,也是临床应用广泛且风险很高的设备。我院就有70多台呼吸机,分布在全院各相关科室,承担着危重患者的救治工作。因此,定期对呼吸机的相关参数开展质量控制和检测,确保其正常运行,对确保救治成功率具有十分重要的意义。

2 在用呼吸机的质控措施和检测方法

2.1 在用呼吸机的质控措施

针对我院的实际情况,医院对呼吸机采用了5项质控措施:一是验收入库前检测,即对新购置呼吸机要完成以技术指标为基础的全面质量检测,合格者验收入库,不合格者提出换货或退货处理;二是定期检测,即每年要对在用呼吸机进行一次全面质控检测,确保在用呼吸机的质量和安全;三是维修后检测,呼吸机出现故障经过维修后,必须通过质控检测,呼吸机各项技术参数经检测合格后才能交付临床使用;四是科室使用过程中对呼吸机的某项参数或多项参数有疑问时随时检测并及时做出处理,防止事故发生;五是严格操作使用管理,加强对操作人员的临床工程培训,严格按照操作规程进行操作,并强化呼吸机的日常维护和保养,使呼吸机经常处于良好状态。

2.2 检测呼吸机的测试仪器和检测方法

检测呼吸机使用的测试仪器是FLUKE公司的VT Plus HF通用气流分析仪,对呼吸机的技术指标检测主要有潮气量、呼吸频率、吸气压力水平、呼气末正压、吸入氧浓度、安全报警测试等16个呼吸参数。在检测过程中要严格按照技术规程的各个参数指标设定参数的大小,对误差和精度的要求要参照不同型号呼吸机的技术指标进行计算确定。

对各项通气参数(潮气量、呼吸频率、吸气压力水平、PEEP、氧浓度)的检测采用多点测量,分别记录测试仪实际测量值与呼吸机监测示值,并分别计算各测量点的示值误差与实际输出误差,分别取各测量点误差的最大值为该项参数检测的误差值。

计算公式如下:

式中,δ为示值误差;μ为输出误差;x为设定的标称值;y为呼吸机监测示值;z为测试仪测量值(输出值)。

示值误差和输出误差的允许范围是:潮气量为±15%;通气频率和氧浓度为±10%;吸气压力水平和PEEP为±(2%满刻度+4%实际读数)。

3 在用呼吸机检测中存在的问题分析

通过对呼吸机的质量检测,发现呼吸机在临床使用过程中,主要存在有以下问题:

(1)潮气量示值误差合格,输出误差超差。在检测一台老型号的呼吸机时,发现示值误差合格,输出误差偏差较大。比如设定潮气量为400 m L,监测值为350 m L,计算示值误差为-12.5%,在合格范围内。但测试仪的检测读数为480 m L,计算输出误差为+20%,已超出误差范围,会直接影响到患者的临床治疗,要及时对呼吸机进行维护、调试,更换必要的零部件。

(2)潮气量示值误差超差,输出误差合格。在检测过程中,发现有一台呼吸机潮气量的设定值和呼吸机的监测值偏差较大,当潮气量设定为500 m L时,监测值为410 m L,计算示值误差为-19%,超出误差范围。但测试仪的检测读数为470m L,计算输出误差为+6%,在合格范围内。说明呼吸机的监测值不准确,因为一般呼吸机的潮气量监测是呼出潮气量,应仔细检查呼吸机的患者管路、湿化器、集水杯等零部件是否漏气,呼出阀是否有破损,对流量传感器重新标定等,及时排除故障。

(3)氧浓度超差或无氧浓度显示。对呼吸机氧浓度参数检测时存在的问题主要有:氧浓度超差;一些呼吸机本身没有氧浓度检测(如熊1000型呼吸机);一些呼吸机因长期没安装氧电池无法显示氧浓度。在检测过程中对氧浓度超差的呼吸机要及时对空氧混合器或氧电池等相关部件进行维修;无氧浓度监测的呼吸机要用气流分析仪对呼吸机定期检测氧浓度;氧电池失效或没有安装氧电池的要及时更换新氧电池,确保患者吸入气体的氧浓度参数准确。

(4)PEEP的调整影响呼吸频率。在对呼吸末正压PEEP检测中,发现有一台呼吸机在调节PEEP参数大小时,会直接影响到呼吸机呼吸频率的参数值,要对PEEP部件及相关部件维护维修。

(5)在大容量或大压力参数下呼吸机工作异常。在检测大容量(超过800 m L)或大压力参数时,发现有些呼吸机测量误差超差,有的属于呼吸机设计缺陷,有的是性能下降,提醒医护人员使用时要避开这个范围。

(6)安全报警不能或缺失。呼吸机的安全报警功能包括电源报警、气源报警、气路压力上/下限报警、分钟通气量高/低报警、氧浓度上/下限报警、窒息报警等。安全报警功能是呼吸机作用于患者的安全阈值,防止对患者造成伤害的警戒线,在对呼吸机安全报警功能进行检测时,一是报警功能要齐全,二是各项功能不能超差。对报警功能不全的要谨慎使用,报警功能缺失的呼吸机必须经修复检测合格后方可使用。

4 结语

通过呼吸机的质量管理,实现了呼吸机的质量控制和质量检测与呼吸机的安装调试和检验维修紧密结合,确保了临床在用的呼吸机符合规定的技术标准和技术要求,为临床服务提供强有力的支持,为患者提供最优质的医疗服务。同时,也是医院医疗活动中防止不良事件发生的最佳途径。

参考文献

[1]肖胜春,卢兴平,曹德森,等.呼吸机通气质量检测及质量评估方法[J].中国医疗设备,2008,23(1):40-43.

[2]刘延武,蔡晓光.呼吸机的质量管理[J].中国医疗器械信息,2004,10(4):36-37.

[3]王晓敏,李怡勇,郭赤.医疗设备管理过程中质量控制方法探讨[J].医疗卫生装备,2008,29(12):112-113.

呼吸检测 篇5

目的 建立人呼吸道合胞病毒(hRSV)荧光PCR(FQ-PCR)检测方法,并确定其最低检出限.方法 针对hRSV N基因相对高度保守的序列,采用引物和探针设计软件Primer Express v2.0,设计1对特异性引物和1条TaqMan荧光探针,组装成荧光PCR检测试剂.以此试剂检测345份咽拭子样品,与ELISA法检测hRSV IgM抗体比较,确定最低检出限.结果 该方法的`最低检出限是传统的病毒滴度测定的104.79倍.与IgM抗体检测法相比,对于感染早期患者具有更高的检出率.结论 建立的hRSV FQ-PCR检测方法具有简便、快捷的特点,适用于hRSV感染的早期诊断.

作 者：范行良 盛慧英 田新贵 陈翊  作者单位：范行良(中国药品生物制品检定所疫苗三室,北京,100050)

盛慧英,田新贵,陈翊(广州市儿童医院中心实验室,广州,510663)

刊 名：中国生物制品学杂志  ISTIC英文刊名：CHINESE JOURNAL OF BIOLOGICALS 年，卷(期)：2007 20(8) 分类号：Q93 R373.1 关键词：人呼吸道合胞病毒   荧光聚合酶链反应   病毒滴定  

★ 荧光定量PCR检测干旱胁迫下长春花Crlea基因的相对表达

呼吸检测 篇6

呼吸检测是医学研究领域的重要课题。国内外对人体呼吸检测的研究较多[1,2,3]。2006年韩国延世大学的Myoungho Lee等采用超声波传感器对人的呼吸进行测量,得到了呼吸的二维信号[2]。该方法对呼吸的检测有较高的精准度,但采用的是接触式的方法,在动物的检测中有其局限性,不太适用于猪的规模化养殖; 2011年重庆医科大学的宋奎等人对人体敏感部位,采用激光测距的非接触式的方法实现了对病人呼吸的测量[3]。但由于受猪舍环境和条件的限制,运用到猪呼吸检测上有一定难度。

目前机器视觉技术应用于植物和动物的静态测量等方面已有一些研究,取得了一些可喜的进展[4,5,6,7,8,9,10,11],但国内外对动物呼吸频率检测的研究较少,猪呼吸的自动化检测则更少。2011年,纪斌,朱伟兴等建立了一个基于脊腹线的模型,得到了一个与呼吸相关的二维信号,实现基于机器视觉的猪的呼吸频次检测,取得较好的实验效果[]。但由于该方法通过测定猪的脊部线的变化来检测呼吸快慢,猪轮廓的图像预处理的精度会直接影响呼吸检测,结果过于敏感; 再者该方法后期并没有对呼吸信号进行必要处理,影响结果的可靠性。基于上述原因,本文提出一种与呼吸相关性更大,稳定性更好的面积特征算子的方法来检测猪的呼吸。得到猪呼吸的二维信号后,运用小波分析对信号进行优化处理,利用峰值点检测算法获得猪的呼吸频次,最后转化为呼吸频率。该方法可以代替传统的人工计数,为猪的呼吸频次检测提供了一种新的方法,对其它哺乳类动物的呼吸检测也有重要的借鉴和参考意义。

1 材料与方法

1. 1 视频采集

本实验以江苏省丹阳市荣鑫农牧发展有限公司4月龄苏太猪为研究对象。视频摄于2012年4月白天条件下,由兽医挑选10头具有不同程度呼吸异常的猪,先后置于猪栏( 3. 85m×4. 63m) 中,用相机单独摄取猪站立视频( . avi格式) ,人工调整好屏幕大小和摄取角度,尽量减少干扰物( 食槽,水槽等) 的摄入,以方便后 期处理。视 频分辨率为640像素×352像素,帧速为25帧/s。对每头猪摄取10个片段,每段视频中需包含猪站立不动时身体的完整轮廓。

1. 2 视频处理与目标轮廓的获取

采用有线的方式将猪的呼吸视频传输到计算机中。在MATALB软件平台上截取猪呼吸视频中的每一帧,对每一帧图像进行处理。由于猪舍内干扰项较多( 如猪的排泄物,墙体剥落的石灰及污渍等) ,且仅靠自然光照条件等特点,提取完整清晰的猪轮廓存在相当大的难度。但由于本文检测的是猪的呼吸,能够提取出猪完整清晰的脊腹部轮廓即可。轮廓提取的步骤如图1所示。图1( a) 为原图,首先对原图进行色度优化得到图1( b) ,具体办法就是将整幅图中亮度在前5% 的像素点的灰度值全部置为255,以提高整张图像的对比度; 对色度优化后的图像进行阈值分割得到图1( c) ,选取的阈值为83; 对所得图像采用“虫随法”进行边界跟踪[10]得到图1( d) ; Roberts算子提取目标轮廓得到图1( e) ,继续对图像进行反色变换和开闭运算,得到最终图像图1( f) 。由图1( f) 可见,猪腹部轮廓完整且清晰,满足实验要求。

1. 3 面积特征算子的提取

兽医学研究表明,当猪罹患呼吸系统疾病时是采用腹式呼吸的。因此本文采用面积特征描述子来表达猪脊部和腹部的起伏程度。通过猪脊腹部面积的变化规律来反映猪的呼吸频次。面积特征算子的提取流程如下: 1获得图1( f) 中的质心( XZ,YZ) ; 2提取过质心的连接线并得到猪腹部和猪背部的两个交点( C1,C2) ,并计算过质心两交点连接线截距描述子L; 3计算交点两侧的面积特征算子的宽度W; 4连接在宽度内所有猪脊背到腹部的线,构建并提取面积特征算子。

1求取目标图像质心( 基准点)

根据目标图像( 如图1( f) 所示) 的轮廓线,通过公式 ( 1) 和公式( 2) 计算质心位置( Xz,Yz) ,相关参数标注如图2所示。

在上述公式中,n为猪的轮廓线上所有像素点的个数; ( xi,yi) 是轮廓线上像素点的坐标。质心的计算包括了头部某些模糊的像素点,但这并不影响面积特征算子的提取。因为本文摄取的视频,猪都是保持站立不动的,所以对同一头猪来说所要测定的猪脊腹部不会发生横向偏移。实验第一帧图像选取的是猪轮廓的质心,接下来各帧图像的处理仍然采用第一帧图的质心,作为这段视频的基准点。本文选取的一个质心基准点为( 238. 8,257. 8) 。

注: L为过质心的连接线,C1,C2分别为连接线与脊背和腹部的交点,( XZ,YZ) 为质心。

2提取并计算过质心的连接线

图2中L为所需的过质心的连接线长度,交猪的脊背于点C1,交腹部为点C2。L的计算见式( 3) 。

其中,yC1,yC2分别为C1,C2两像素点在图像中的纵轴上的相对坐标,abs( ) 为取绝对值运算符。

3计算面积区域的宽度

面积特征描述算子的宽度为W。由于本实验提取的是关于猪腹部的面积特征算子,所以W有一定范围区间,它的取值必须小于前后两腿之间的距离。由于猪的品种和体型各异,选取一个可调节的宽度是合适的。并且,由于质心一般不在猪身体躯干的中心,其偏向前腿,故根据试验,通过调节常数λ以便确定合适的W值,见公式( 4) 。

一般λ设为0. 15 ~ 0. 65,本文选定为0. 25。由于图像帧不同,预处理结果也会有差别,会造过质心连接线长度不一,最后导致面积区域宽度不一致。为了解决这一问题,本文规定: 一段视频,只选取一个基准点( 第一帧图片的质心点) ,一个面积区域宽度( 第一帧图片L /4) 。

4构建并提取面积特征算子

因为猪酮体的不规则形状,且猪的轮廓线有一定的起伏。所以面积特征描述算子的提取不能简单的长度乘上宽度。根据点构成线,线构成面这一数学原理,本文先计算过质心截距线的长度,然后确定面积特征算子的宽度,用求截距的方法,将面积宽度内的所有截距以像素为单位全部计算出来。面积特征算子即为这些截距线像素点的累和,见公式( 5) 。

式( 5) 中,S为构建的面积特征算子,W为面积特征算子的宽度,Li为宽度W内i点的猪脊部轮廓线上的截距长度,L为i零时的过 质心的截 距长,即Li = 0= L。具体示意图如图3所示。

注: ( XZ,YZ) 为质心,S为提取的面积特征算子

1. 4 猪呼吸信号的获取

通过猪呼吸时脊腹部面积的变化来表征猪的呼吸频次。实例视频分帧得到的152张图像来获取猪的呼吸信号。每一帧图像都可以提取一个面积特征算子,对152张图片进行处理可以得到152维离散的特征。由于这些数值都比较庞大,本文将其归一化到100以内( 每个数据值都除以250) ,以这些值为纵坐标,以图像对应的帧数为横坐标,可以画出一个二维坐标曲线,如图4所示。

图4为获取的初始呼吸信号,信号比较有规律,但还是有很多噪声。如果不去除则无法获取平滑的波形图,对后期的峰值点检测也有干扰。

1. 5 利用小波分析对猪的呼吸信号进行优化处理和峰值点检测

信号的处理是后期处理的关键,本文涉及到一维信号的降噪。小波分析是近年发展起来的一种工具性方法。小波变换由于具有时 - 频局部化,具有自适应性,在低频段采用高的频率分辨率和低的时间分辨率,在高频段采用低的频率分辨率和高的时间分辨率,非常适合于分析有突变的信号。基于本文信号存在突变的情况,且要刻画的是尖峰,所以采用小波分析来降噪是可行的。

采用DB3小波对猪的呼吸信号进行离散小波变换,做2层小波分解; 呼吸信号作小波变换后,选用全局阈值进行信号增强处理,消除了信号的毛刺( 局部极值点) ,小波降噪的效果图如图5所示。

对降噪后的呼吸信号进行波峰检测,可以得到在152帧视频内猪呼吸的频次。峰值检测结果如图6所示。

由图6可知,在这段视频中,猪在站立时基本上保持均匀呼吸,152帧图像中检测到了5个峰值点。但为了保证计算的精准度,实验采用以下方式计算检测到的峰值点和所对应的时间: 首先计算出出现第一个峰值点所对应的图像帧数和最后一个峰值点所对应的图像帧数( 17,139) 。然后将帧数相减得到帧数为122帧。此时122帧只检测到4个呼吸周期。由于本文所选用视频的帧速率为25帧/s,所以检测到4次呼吸的时间为4. 88秒。利用公式( 6) 即可得到该猪在一分钟内的呼吸频率。

2 结果与讨论

2. 1 猪的呼吸频率计算

人工计数按照当猪吸气时按秒表开始计数,计数猪吸气次数,直到最后一次吸气再次按下秒表。计数或检测得到的呼吸周期数为N,耗时t( s) ,每分钟呼吸频率为F,猪的呼吸频率计算方法如下:

其中,60为一分钟时长。由公式( 6) 可知,选取的视频中猪的呼吸频率大约为49。

2. 2 猪呼吸频率测定和检测精度

本文研究工作是对10头猪共100段视频进行分析。首先对同一头猪的10段视频进行筛选,选取画质清晰,干扰物较少的一段视频。然后对筛选出的10段视频利用人工计数和本文提出的视频识别两种方法进行呼吸频率检测,以人工计数值为标准,计算得到相对误差,判断本文方法的精准度。第一种方法是人工观察: 5个人对同一段视频进行呼吸计数,将5个人的计数结果取平均值作为人工观察的该猪的呼吸频次,运用公式( 6) 计算出该猪的呼吸频率,结果如表1所示的人工观察组; 第二种方法利用本文所提出的方法进行呼吸检测,实验结果如表1所示的本文方法组。实验结果表明,本文方法的呼吸频率最大相对误差为16. 3% ,最小相对误差为 - 1. 69% 。

兽医学研究表明,猪正常呼吸时呼吸频率大约为每分钟20次。由表1可知,对于人工观察呼吸异常的猪,十个样本测量的结果都大于20; 与人工观察组相 比,本文方法 组的平均 相对误差 为7. 998% 。可见,该方法对于猪的异常呼吸的检测是可行的。分析数据可知,其中有三个数据的相对误差在10% 以上,分别是样本1,样本2和样本8。主要原因有以下两点: 1视频选取的不合理性,选取的视频中包含了较多的干扰因素( 如猪的排泄物,墙体剥落的石灰等) ; 2预处理中阈值点的选取不合理,造成前期的轮廓提取不理想。这些因素积累后得到较大误差的结果。

3 结束语

本文采用图像处理技术,提取复杂实验条件下猪的轮廓,利用基于面积特征算子的实验方法,获得表征猪的呼吸快慢的二维信号,运用小波降噪的方法对呼吸信号做了优化处理,提高数据的可靠性和可用性。在此基础上,提出基于面积特征算子的方法,非接触地检测猪的呼吸频率。

呼吸检测 篇7

1 临床资料

1.1 一般资料

病例来自2012年10月~2013年4月无锡市人民医院儿呼吸科住院患儿260例, 符合《适用儿科学》第6版诊断标准, 其中毛细支气管炎106例 (41%) , 喘息性支气管炎113例 (43%) , 小儿支气管哮喘41例 (16%) , 年龄2~40月, 平均年龄19月, 男142例 (55%) , 女118例 (45%) 。

1.2 方法

采用德国耶格公司婴幼儿肺功能仪, 测定项目包括潮气呼吸流速容量环的形态, 呼吸频率 (RR) , 吸气时间 (秒) , 呼气时间 (秒) , 吸呼比, 每千克重潮气量 (TV/kg) , 达峰时间比 (TPF%TE) , 达峰容积比 (VPF%VE) 等参数, 所有检测患儿均在自然睡眠状态或药物睡眠下进行, 催眠药物选用10%水合氯醛口服或保留灌肠。

1.3 准备

检测前机器定标, 在确定不漏气后每次使拉杆到位, 观察所示体积是否与定标筒标准体积一致, 确保在系统允许误差范围内, 以免检测数据不准确。

1.4 条件

测定患儿身高、体重, 出生日期准确, 摆好体位, 采取去枕仰卧位, 略垫高颈部, 头稍后仰, 面罩紧扣口鼻, 大小适宜, 不能漏气, 专人操作, 保持呼吸道通畅, 有鼻痂者清理干净, 以免影响检测结果, 进食后1~2h进行, 避免腹胀。检测时一人一面罩。

2 结果

260例患儿中肺功能正常12例, 潮气呼吸流速-容量环近似椭圆形。单纯限制性改变3例, 呼吸流速-容量环呈瘦长形。其余245例患儿均有不同程度的气道阻塞性改变, 其中轻度阻塞, 达峰时间比 (TPF%TE) 和达峰容积比 (VPF%VE) 在25%~28%, 有32例占 (13%) , 中度阻塞, 达峰时间比 (TPF%TE) 和达峰容积比 (VPF%VE) 在20%~25%, 有112例占 (46%) , 重度阻塞达峰时间比 (TPF%TE) 和达峰容积比 (VPF%VE) 在20%以下, 有101例占 (41%) , 肺功能流速-容量环呼气曲线升枝陡峭, 高峰提前, 降枝成直线, 严重时凹陷。

3 讨论

本资料提示, 喘息性患儿肺功能以阻塞性改变为主, 且以中重度阻塞为主, 占 (87%) 。这是因为婴幼儿气管支气管管腔较狭窄, 粘膜柔嫩而血管丰富, 纤毛运动差, 分泌物增加, 易感染充血水肿, 在炎症情况下, 气道管腔由于痉挛, 气道管腔更狭窄[2]。小儿肺功能检查具有无痛、无创的优点, 对病情严重, 不能合作的婴幼儿均可在睡眠状态下完成检查, 为临床提供了客观依据, 能早期检出气道病变, 找出呼吸困难原因。采用婴幼儿肺功能仪, 可定量分析小儿肺功能状况, 其结果与临床症状相平行, 有助于客观评价呼吸系统疾病对肺功能的影响, 而正确的操作方法对于保证测试结果的高度准确性具有重要的意义。

参考文献

[1]Pfaff JK, Morgan WJ.Pulmonary function in infants and children[J].Pediatr Clin North Am, 1994, 41 (2) :401-423.

呼吸机的质量检测技术与实践 篇8

近年来,医疗设备质量控制与检测受到越来越多的关注。在近期公示的医疗安全事件中,不乏因医疗设备性能低下或功能缺失造成的医疗事故的报道。2007年,全军率先对医疗设备质量检测进行了研究和摸底,检测数据显示,军队三甲医院设备的合格率为83%,急救设备合格率为75%。由此可见,医疗设备的质量和安全隐患令人担忧[1]。

呼吸机是医院必不可少的抢救和治疗设备,也是临床风险最高的医疗设备之一。因此加强呼吸机的质量控制,做好预防性维护工作,对于提高其安全性和使用效率,降低临床风险,保障患者的健康和生命具有重要意义。作为医学工程科的工程师,不仅要在呼吸机出现故障时进行及时有效的维修,更重要的是在设备故障前实施预防性维护,即定期进行呼吸机质量检测和常规维护。

2 呼吸机质量检测技术的应用

北京安贞医院医学工程科与美国福禄克(Fluke)公司合作建立了“医疗设备检测产品培训中心”,选用美国Fluke ESA 601电气安全分析仪和VT MOBILE气流分析仪,以及SIEMENS(现在是MAQUET)1L夹板肺,使用医院中心供气系统提供的墙壁氧气和空气,对成人呼吸机进行质量检测。

2.1 基本检测[2]

观察呼吸机外观,看是否有损坏或元器件松动,检查配件、管路等是否齐全,安装是否正确,电源线是否完好,通风口过滤网是否干净。

连接模拟肺通电试机,检查自检功能是否正常,机器运行10 min左右,初步观察基本设置值和监测值是否一致,有无偏差严重现象。

临床科室医护人员一般是通过以上基本检测,判断呼吸机是否可用。

2.2 电气安全检测

美国Fluke ESA 601电气安全分析仪可对呼吸机的接地电阻、外壳漏电流和绝缘性能等电气安全指标进行检测。其中,最基本也是最常用的是接地电阻和漏电流的检测。详细叙述请参见Fluke ESA 601电气安全分析仪操作手册。

2.2.1 接地电阻检测

接地电阻是在呼吸机不通电、电源地线开路情况下,用一个1 A恒流源提供恒定电流,测量呼吸机外壳暴露部分(与呼吸机内部保护地相连)与电源地线之间的电压,换算出接地电阻[3]。

关闭呼吸机电源。将ESA 601功能旋钮转换至“EARTH RESΩ”,按“MEASUREΩ”激活接地电阻进行测量,接地电阻应小于0.3Ω[4]。

2.2.2 漏电流检测

GB 9706.1—2007《医用电气设备第1部分:安全通用要求》中将医用电气设备漏电流分为对地漏电流、外壳漏电流、患者漏电流和患者辅助漏电流4种。我们在测试中只进行呼吸机正常状态和单一故障状态(零线断路、极性反向和地线断路)下的外壳漏电流检测。

外壳漏电流是将呼吸机通电,正常运行状态下和单一故障状态(调整零线开关、极性开关和地线开关使呼吸机零线断路、极性反向和地线断路)时,外壳上暴露部分(与呼吸机内部保护地相连)到电源保护地之间的感应电流[3]。

打开呼吸机电源。将ESA 601功能旋钮转换至“EN-CLOSURE”,对“POLARITY SWITCH”、“NEUTRAL SWITCH”和“EARTH SWITCH”开关分别进行“打开”和“关闭”的不同组合,测试正常状态和单一故障状态(零线断路、极性反向和地线断路)下的外壳漏电流。正常状态下外壳漏电流应小于100μA,所有单一故障状态下外壳漏电流均应小于500μA[4]。

2.3 呼吸机性能参数检测

美国Fluke VT MOBILE气流分析仪能够检测潮气量、呼吸频率、吸气和呼气压力、氧浓度等16种呼吸参数。检测中,主要是通过观察和记录检测仪上的检测值,呼吸机上的设置值和监测值。通过对比这3项数值,检查呼吸机的性能是否正常。正常情况下,这3项数值应该在厂家规定的允许误差范围内,如果偏差过大,就要仔细检查呼吸机是否存在问题。

在使用VT MOBILE气流分析仪对呼吸机的各项参数进行检测时,按照图1所示进行连接。

为提高检测数据的准确性,在进行呼吸机性能参数检测之前,要按照以下几点进行操作:

(1)VT MOBILE气流分析仪开机时有归零操作提示。此时要将气流分析仪放置在水平面上,然后断开各传感器与气流分析仪的连接,选择“归零”提示下对应的按键进行归零操作。操作结束后重新连接各传感器。

(2)流量传感器有高流量和低流量2种类型。高流量传感器用以检测流速为150 L/min以下的流量,低流量传感器用以检测流速为25 L/min以下的流量。根据呼吸机的设置,不同气流流速的呼吸机,要选用与之相对应的流量传感器进行检测。

(3)不同型号的呼吸机对应不同的校正模式,在面板上按下“设置”键进行选择。检测仪通过修正气流温度和湿度,补偿通过流量传感器的气体流量,将实际具有一定温湿度的呼出流量转换成这些模式指定条件下的呼出流量(厂商是在这些指定条件下进行的流量测量和校准),并最终显示出来。这些校正模式分别是:ATP(一般室内温度和压力)、BTPS(37℃和一般环境压力,充满水汽)、STPD 0℃(0℃和760 mmHg(1 mmHg=133.322 Pa)大气压力,干燥)、STPD 21℃(21℃和760 mmHg大气压力,干燥)和NTPD(通常温度和压力,干燥)。

(4)在用VT MOBILE气流分析仪进行氧浓度检测前,一定要先对气流分析仪的氧电池进行校准。根据屏幕提示分别应用21%的干燥空气和纯氧进行校准(流量均为10 L/min),校准时间为2 min。

(5)在检测时要将呼吸机管路简化成2根螺纹管,去除管路中的积水器和湿化器,减少静态死腔量。另外,也不要使用一次性管路,因为它具有较强的伸缩性。呼吸机给气时这种一次性管路受压扩张,使部分潮气量不能进入模拟肺而停留在管道中,形成动态死腔。

2.3.1 潮气量检测

设定呼吸机为容量控制通气(VCV)模式,呼吸频率选定为一个固定数值(通常为10~15 BPM),将呼吸机潮气量分别设置为300、500和800 mL,观察并记录呼吸机上显示的监测值和VT MOBILE气流分析仪上显示的检测值。监测值与设置值之间的相对误差,检测值与设置值之间的相对误差都应在±15%以内[5,6]。

2.3.2 呼吸频率检测

设定呼吸机为容量控制通气(VCV)模式,潮气量调节回300 mL,将呼吸频率分别设置为10、25和40 BPM,观察并记录呼吸机上显示的监测值和VT MOBILE气流分析仪上显示的检测值。监测值与设置值之间的绝对误差,检测值与设置值之间的绝对误差都应在±2 BPM以内。

2.3.3 呼气末正压(PEEP)检测

设定呼吸机为容量控制通气(VCV)模式,潮气量300 mL,呼吸频率选定为一个固定数值(通常为10~15 BPM),将呼气末正压(PEEP)分别设为0、5和10 cmH2O(1 cmH2O=9.806 Pa),观察并记录呼吸机上显示的监测值和VT MOBILE气流分析仪上显示的检测值。监测值与设置值之间的绝对误差,检测值与设置值之间的绝对误差都应在±2 cmH2O以内。另外,还要注意PEEP是否能够稳定在允许数值范围内,如不在,检查是否存在漏气现象或查找其他原因。

2.3.4 压力精度检测

设定呼吸机为压力控制通气(PCV)模式,呼吸频率选定为一个固定数值(通常为10~15 BPM),呼气末正压(PEEP)调节回零,将气道压力分别设为10、20和30 cmH2O,观察并记录呼吸机上显示的监测值和VT MOBILE气流分析仪上显示的检测值。监测值与设置值之间的绝对误差,检测值与设置值之间的绝对误差都应在±3 cmH2O以内。

2.3.5 氧浓度检测

无论是在容量控制通气(VCV)模式,还是在压力控制通气(PCV)模式下,检测其他参数性能时,可同时进行氧浓度检测。将氧浓度设定值分别设置为21%、30%、60%和100%,观察并记录呼吸机上显示的监测值和VT MOBILE气流分析仪上显示的检测值。监测值与设置值之间的绝对误差,检测值与设置值之间的绝对误差都应在±6%以内。如果有时间,可对氧浓度进行多点测试,重点是60%以下常用的数值(35%、40%、45%、50%等),保证用氧安全,避免发生氧中毒等不良事件。

2.4 安全报警功能检测

2.4.1 报警优先级

报警系统应具备优先级功能。当报警信号在最初启动时,报警信号的优先级应为制造商指定,但此后优先级可改变。随着对患者风险的增加或减少,相应地使优先级升级或降级。在高级报警条件消除后,应有可视信号显示先前出现的报警。如果声报警信号可自动复位,不应在一段报警信号结束之前复位[5,6]。

2.4.2 报警静音功能

按下报警静音键,观察报警是否被静音,其时间是否超过120 s。在静音状态下,观察是否有可视报警信号提示。静音不应妨碍声报警信号在新的或不同的报警条件下启动[5,6]。

2.4.3 电源安全报警

呼吸机断电,检查是否有后备电池供电,是否有电池电量低的报警;如无电池供电,检查是否有“无电源供应”的报警[5,6]。

2.4.4 气源安全报警

呼吸机连接模拟肺正常工作时,设置氧浓度为30%~60%之间的一个固定数值,断掉一路气源,观察呼吸机是否仍然能够正常工作,同时是否有报警启动。断掉氧气源后,呼吸机氧浓度监测值应迅速下降到21%,观察有无氧浓度过低报警;断掉空气源后,呼吸机氧浓度监测值应迅速上升到100%,观察有无氧浓度过高报警。在这2种情况下,呼吸机使用剩余气体继续供气[5,6]。

2.4.5 患者回路脱落报警

断开任意一段管路连接,观察呼吸机是否启动报警。

2.4.6 窒息报警

现在较高级的呼吸机,都可以设置窒息报警时间间隔,并在“窒息报警”后自动切换到后备通气。断开任意一段管路连接达到窒息报警时间间隔,观察有无窒息报警,同时观察是否出现后备通气。

2.4.7 气道压力上/下限报警

设定呼吸机为容量控制通气(VCV)模式,将气道压力上限设置为低于气道峰压5 cmH2O,观察有无气道压力高报警,同时气道压力是否被限制在报警限以内;将气道压力下限设置为高于气道峰压5 cmH2O,或断开任意一段管路连接,观察有无气道压力低报警[5,6]。

2.4.8 分钟通气量上/下限报警

将分钟通气量上限设定为低于当前分钟通气量3 L,观察有无分钟通气量高报警;将分钟通气量下限设定为高于当前分钟通气量3 L,或断开任意一段管路连接,观察有无分钟通气量低报警。

2.5 机械通气模式评价

对呼吸机具有的基本通气模式———容量控制通气(VCV)、同步间歇性指令通气(SIMV)、压力控制通气(PCV)、持续气道正压通气(CPAP)和压力支持通气(PSV)等模式逐一进行测试,观察检测仪上的压力-时间曲线和流量-时间曲线。对于同步间歇性指令通气(SIMV)、持续气道正压通气(CPAP)和压力支持通气(PSV)等模式,需要拉动模拟肺模拟患者的呼吸,观察呼吸机是否被如期触发。

3 呼吸机质量检测后处理

3.1 数据统计

以2009年呼吸机质量检测结果为例进行统计和分析,详见表1。

2009年共检测呼吸机50台。根据前述检测技术指标,测量数值都在允许误差范围内的,视为完全合格,否则就是不合格。这里绝大多数呼吸机的氧电池已经失效不能进行氧浓度监测。另外,有些较早型号的呼吸机(如BIRD 8400和NEWPORT E-100M)没有设计氧浓度监测功能,此项检测不合格在统计表中忽略。

由表1可见,呼吸机检测不合格的原因多集中在潮气量不准,氧浓度偏差大和断掉一路气源后呼吸机能够正常工作但没有报警等问题上。而SIEMENS 900C呼吸机因使用时间较长,各种零件老化,问题较多。

由表1还发现,没有呼吸机电气安全问题出现。实际上,严格按照国际或国内标准生产的呼吸机,其电气安全性能都是可靠的。一般呼吸机质量检测不需要进行电气安全测试。

3.2 故障处理

对呼吸机质量检测后发现的问题要及时进行处理,排除故障。

潮气量不准一般是由于呼吸机流量传感器造成的,更换配件并进行校准,可以解决问题。Draeger呼吸机采用的热丝式流量传感器易损耗,需要经常更换[7]。NEWPORT E-100M呼吸机潮气量不准,是由峰流速旋钮不能准确定位导致的,重新安装后故障排除。

氧浓度检测值偏差大和断掉一路气源后呼吸机能够正常工作但没有报警的问题,主要是由于机械式空氧混合器老化造成的。较早型号的呼吸机(如SIEMENS 900C、BIRD 8400等)多采用这种外置式的空氧混合器,问题也多集中在这些型号呼吸机上。更换空氧混合器后再用VT MOBILE气流分析仪反复进行多个氧浓度设置值测试,保证使用安全。VELA呼吸机氧浓度监测值偏差大,重新做氧电池标定,可修复。如多次标定不能通过,需要更换新的氧电池。

SIEMENS 900C呼吸机因使用时间较长,问题较多。PEEP数值不稳定是常见的故障现象。有时是因为极隐蔽的连接问题或零配件破损,漏气量极小,只有PEEP检测时才会发现;有时是因为机械式旋钮老化不能准确定位造成的,更换电位器即可解决[8]。

4 总结

通过2年来呼吸机质量检测的实践,充分证明质量控制工作的必要性和重要性。很多性能参数的漂移和变化,只有通过使用专用检测设备才能够发现。例如,呼吸机上用以监测氧浓度的氧电池因放置时间长而消耗,不能随时监测氧浓度,而实际上许多氧浓度已发生严重偏差。

在检测过程中,要根据呼吸机的使用年限、实际使用情况(例如ICU、呼吸科的呼吸机使用频率高于其他科室)合理安排质量检测周期,不能一成不变。特别是对于使用年限较长的呼吸机(如SIEMENS 900C),因其质量问题较多,存在较大的安全隐患,需要增加检测次数。对于经检测发现问题,维修调试后再次出现同样问题,多次反复不能解决故障的呼吸机,视其使用年限并综合考虑维修成本,可予以报废处理。

另外,需要说明的是,在2 a的呼吸机质量控制实践中,医学工程师仅对成人呼吸机进行了检测,对于儿童及新生儿呼吸机,还没有进行有关的实际操作,今后将加强这方面的研究。

综上所述,关注医疗设备,特别是急救设备的应用质量,做好质量管理工作,保证医护人员诊疗工作安全、有效和顺利的进行,是医学工程师不可推卸的责任,也是需要相关人员进一步探讨和研究的课题。

摘要：为了加强呼吸机的质量管理,更好地保护患者利益,使用美国Fluke ESA 601电气安全分析仪和VT MOBILE气流分析仪,对医院在用呼吸机的电气安全和性能参数进行了全面检测,同时对安全报警功能和机械通气模式也进行了综合评价。通过分析整理各项数据,总结出常见隐患和预防解决措施,从而有效做好呼吸机的预防性维护。

关键词：呼吸机,质量检测,安全

参考文献

[1]周丹.医院医疗设备质量控制体系的建立与实施[J].中国数字医学,2007,10(10):12-14.

[2]陈婷,黄海燕.呼吸机在ICU应用的质量管理[J].医疗设备信息,2007,22(3):115,103.

[3]许迎新.医疗设备电气安全特性的测试与评价[J].中国医疗设备,2010,25(1):53-54,72.

[4]GB 9706.1—2007医用电气设备第1部分:安全通用要求[S].

[5]GB 9706.28—2006.医用电气设备第2部分:治疗呼吸机安全专用要求,治疗呼吸机[S].

[6]IEC 601-2-12 Medical electrical equipment–Part 2-12:Particularrequirements for the safety of lung ventilators–Critical care ventila-tors[S].

[7]蒋浪平.呼吸机流量传感器种类、特点及未来发展[J].医疗装备,2010,23(6):22-23.

双频率阻抗式呼吸检测系统的设计 篇9

关键词：双频率,呼吸频率,生物阻抗,信噪比,单片机

0前言

生物阻抗法是呼吸检测中常用的方法, 由于呼吸信号是低频信号, 容易受运动干扰的影响, 多年来国内外学者都在探讨消除运动干扰的方法, 但是一直没有得到解决[1,2,3,4]。目前阻抗式呼吸检测大都在单频率的高频激励下进行[4,5,6,7,8,9,10], 本文介绍了一种双频率阻抗式呼吸检测系统的设计, 并探讨如何有效地降低运动干扰的影响。

1 测量原理

Rosell等[1]在应用双频率阻抗测试方法研究了信号/活动伪差比与肺阻抗测量频率的关系后, 发现在12.5~185 k Hz频率范围内, 随着频率的增加, 人体胸腔阻抗随呼吸变化的灵敏度会增加, 而由运动引起的干扰信号的幅度却会降低, 并且在此范围内, 为了获得较好的效果, 频率选择应该尽可能地高。基于此我们设计了双频率阻抗式呼吸检测系统, 通过一对贴在胸部的电极, 引入一个高频和相对低频的恒流式载波电流, 再利用电极和导联线将经过呼吸特征调制的载波电压信号引入高频放大电路, 在继续解调、滤波后恢复呼吸特征波形, 从而得到呼吸信号, 进而显示呼吸波形, 计算呼吸频率公式如下, 原理见图1所示。

注:1、2为一对高频电极;3、4为一对低频电极;I1、I2是由恒流源激励的高频载波电流。

式中I1、I2是由恒流源激励的高频载波电流, dz是由呼吸引起的被测量部位胸部阻抗变化, d V1、d V2则是在检测端获得的与dz成正比的呼吸电压信号。

而一般阻抗式呼吸检测选用的频率为50 k Hz左右, 我们选择57 k Hz和185 k Hz作为高频激励的频率, 有以下三方面的原因:①一般阻抗检测的高频激励频率都在50~200 k Hz之间, 57 k Hz和185 k Hz不仅在正常的频率范围之内, 而且两者之间差距较大, 可以代表高低两种频率, 因此可以较好地减少皮肤和电极之间的接触阻抗;②185 k Hz在57k Hz两谐波成分之间, 可以较好地避免两者之间的相互调制[11];③选择57 k Hz作为低频, 185 k Hz作为高频, 不仅可以获得稳定的呼吸波形, 而且可以将低频和高频获得的呼吸波形做个比较分析。

2 硬件系统设计

本系统包括MSP430单片机模块、呼吸检测模块、呼吸波形显示模块3部分, 系统框图, 见图2。

57 k Hz和185 k Hz的频率由MSP430单片机产生, MSP430F149单片机是美国德州仪器 (TI) 2000年推出的16位Flash型超低功耗混合信号处理器 (Mixed Signal Processor, MSP) 的一种。这一系列具有Flash存储器的MSP430单片机, 在系统设计、开发调试以及实际应用上都表现出较明显的优点[12]。

呼吸检测电路图, 见图3。57 k Hz和185 k Hz的高频激励源由MSP430单片机产生, 通过简单大电阻使电流恒定后, 通过银/氯化银电极将其加至人体, 将呼吸信号进行调制, 然后再经放大、包络检波、滤波后送入MSP430单片机进行数据处理, 最后通过PC显示呼吸波形以及计算呼吸频率。

呼吸检测电路中, 调制解调部分是获得稳定呼吸波形的关键, 当将高频激励加至人体后, 呼吸波就被调制到载波信号当中, 经过前置放大后进行解调, 为了提高解调的效果, 我们采用了二极管包络检波电路, 当调幅信号输入时, 调幅信号正半周的包络线全部落在二极管特性的线性区, 从而保证了检波电流与输入信号电压的幅度成线性关系, 实现了它们包络线完全一致的结果。

3 软件系统设计

软件方面的设计包括两部分:①MSP430单片机内部C程序的编写;②呼吸波形显示方面VB程序的编写。

MSP430系列提供了一套C430的集成开发环境和C语言调试器[4], 因此单片机内部我们采用C程序进行程序设计;而VB是一种可视化的编程语言, 基于Windows的应用程序开发平台, 利用VB提供的MSComm通信控件, 可以很方便地实现设备之间的串行口通讯[13,14], 我们采用VB编写了人机交互界面, 进行呼吸波形的显示以及呼吸频率的计算, 呼吸波形显示界面分别显示三类呼吸波形:①通过57 k Hz高频激励获取的呼吸波形;②通过185 k Hz高频激励获取的呼吸波形;③对57 k Hz和185 k Hz获取的波形进行叠加后的呼吸波形。在显示呼吸波形的同时进行呼吸频率的计算, 并将计算的呼吸频率直观的显示在界面上。

4 人体试验

采用不同高频激励设计的呼吸检测系统, 可以获取稳定的呼吸波形, 它能获取胸部和腹部的呼吸波形, 实现了时域、空域和频域的综合运用, 主要体现在以下3个方面:①时域上采用滑动平均滤波和中位值滤波, 降低干扰;②空域上通过不同位置获取的呼吸信号进行叠加来提高信噪比;③频域上通过不同的高频激励加至人体来获取呼吸信号。

为了验证系统的稳定性, 我们进行了初步的人体试验, 并在以下几个状态下进行测试, 获得的呼吸波形如图4所示。初步的人体试验证明该系统对于心动、血流、运动等干扰有较好的抑制作用, 能够获得较理想的呼吸波形, 并进行呼吸频率的计算。

注:A:正常步行;B:上肢做扩胸运动, 下肢静坐;C:上肢不动, 下肢运动。

5 结论

呼吸检测 篇10

1 呼吸机使用过程中的风险

我们将呼吸机直接带来的临床应用风险分为显性风险、隐性风险、潜在风险三大类。

⑴ 显性风险主要有呼吸机使用、消毒、管理不当、维护保养错误、设备故障等几个方面, 是我们可以通过加强对使用、保障人员的临床工程培训, 强化呼吸机日常管理可以避免或减少的。

⑵ 隐性风险表现为呼吸机的标称值 (设定值) 与监测值 (示值) 存在不一致, 如吸气潮气量与呼气潮气量偏差大;报警失灵, 如965空氧混合器在一路气源供气压力低时无气源报警;按键或旋钮调节无效等现象。这类风险的特点是我们需借助相应的检测手段, 才能确定哪一个值是准确的。

⑶ 潜在风险主要表现为虽然标称值与示值一致, 但与实际值存在较大偏差;在大容量或压力参数时, 呼吸机工作异常。这两方面风险借助相应的检测手段, 均可以发现。当然, 还存在呼吸机突发故障或停机的风险 (比例较小) , 我们除了按厂家要求按时更换保养件、易损件之外, 没有更好的办法。

2 通气质量检测参数的筛选

呼吸机的通气模式、通气参数、安全报警功能是影响患者的通气质量和安全的三大重要指标。通气模式体现了医护人员对患者进行机械通气治疗的策略与方法, 其运行质量直接关系到患者整个治疗疗程的安全与疗效 (如Servo 300A的auto-mode模式) 。通气参数是治疗剂量, 剂量不准会影响患者的治疗效果。安全报警功能是毒副效应的安全阈值, 防止对患者造成伤害。所以呼吸机的质量检测必须包括这三大类指标。现代呼吸机还有一项重要的指标即人-机同步性能或患者的舒适度, 因为这项指标的检测与评价更为复杂, 在院内开展有很大局限性, 所以在这里不做更多讨论。

2.1 通气模式

现代呼吸机的通气模式种类繁多, 约30余种。但是, 根据呼吸机通气模式受控变量的不同, 均可划分为压力预制和容量预制两大类。根据患者有无触发, 又可划分为控制/辅助控制、辅助/支持、自主三大类。对于任何一台治疗用呼吸机, 无论是压力型, 还是容量型通气模式, 它们均融入了共同的一个特点, 即患者从无自主呼吸 (控制) 到有部分自主呼吸能力 (辅助/支持) , 从而达到完全的自主呼吸, 实现脱机的目的。因此, 我们筛选出需检测的通气模式为:

2.1.1 容量控制 (vcv) /同步间歇指令通气 (simv) 现代呼吸机的控制模式还衍生了辅助控制通气模式, 在无任何特殊说明时, 均为容量型辅助控制, 同样呼吸机, 在无特殊说明时, simv模式均为容量型。

2.1.2 压力控制 (pcv) /压力支持 (psv) 目前, 压力型通气模式是最多的, 尤其是压力型的辅助/支持比例较多, 各类模式的算法与实现存在较大差异。但是, 它们均是以实现吸 (呼) 气相压力目标为目的。因此, 我们选择对压力控制、压力支持两个最为经典的压力型通气模式进行评估。

2.1.3 持续气道正压通气 (cpap) /自主 (spon) 这两类通气模式是机械通气治疗的终点。

2.2 通气参数

通气参数主要包括时间参数、容量参数、压力参数三大类, 另外还有吸入氧浓度、湿化器的温度、湿度参数以及气源供气压力参数等。在这里我们仅讨论呼吸机的主机参数, 其它参数在此不做更多说明。呼吸机通气模式设定不同, 通气参数担当的角色也不同, 压力预制模式时, 压力为设定的预期值, 而容量参数为监测值;在容量预制模式下, 容量参数是设定的预期值, 压力参数为监测值。所以, 在对呼吸机测试时, 要辨别出各个参数之间的关系。

2.2.1 容量参数

常用容量参数有分钟通气量 (mv) 、潮气量 (tv) 、峰流速、流量触发灵敏度, 在吸气相、呼吸相分别对应吸气分钟通气量/吸气潮气量, 呼气分钟通气量/呼气潮气量。这些容量参数均可从吸气/呼气流量信号直接或间接获得。因此, 直接检测吸气、呼气流量信号是检测所有容量参数最直接、最客观的方法。但是, 在实际的检测过程中, 这种方法存在很大的局限性, 技术上实现也存在很大难度。所以, 我们检测吸气潮气量、呼气潮气量两个容量参数, 间接评价吸气流量、呼气流量两个信号。

2.2.2 压力参数

常见压力参数有气道峰压 (peak) 、平均压 (mean) 、平台压 (plateau) 、控制/支持压力水平、呼气末正压 (peep) 、压力触发灵敏度。气道峰压、平均压、平台压均为压力传感器的测量或计算值, 而吸气压力水平为压力控制或压力支持模式下的设定值, 其实际值由压力传感器测量得到。由于不同呼吸机的呼气末正压产生方法不同, 所以检测吸气压力水平、peep两个压力参数。

2.2.3 时间参数

时间参数主要有强制通气频率、吸气时间、呼气时间、吸气平台时间、或吸呼比组成。某些机型在使用simv时还需设置simv频率。而在某些机型如PB740呼吸机是没有吸 (呼) 气时间或吸呼比的设定, 它是通过调节峰流速来设置吸呼比的。所以, 时间参数的检测要根据特定机型进行调整。因此, 在这里我们仅讨论强制通气频率的检测, 其它时间参数的检测可借鉴执行。

2.2.4 其它参数

不同呼吸机的检测项目存在很大差异, 如气道阻力、顺应性、闭合压、吸入氧浓度 (Fi O2) 等。对于任何治疗用呼吸机型均存在吸入氧浓度这项参数, 而且, 其空氧配比的准确与否对患者的治疗疗效及生命安全密切相关。因此, 吸入氧浓度是必检项目。

2.3 安全报警系统

本项指标涉及内容较多, 各款机型也差异较大。在这里, 我们筛选出与患者治疗疗效、安全密切相关的几项内容, 也是我们检测呼吸机必检内容。分别为电源监测与报警、气源监测与报警、容量监测与上/下限报警、压力监测与报警、窒息报警或后备通气、氧浓度报警、回路过压保护、按键或键盘锁定。

3 检测方法

3.1 测试仪器

我们选用METRON QA-VTM呼吸机测试仪用于呼吸机通气参数的测量, 与其它测试仪器不同, QA-VTM连接测试负载 (即肺模拟) , 将对测量结果的影响降至最低。可检测呼吸频率、吸气和呼气时间、吸呼比、流速、潮气量、气路压、吸入氧浓度等参数, 也可单独测量流量、压力和容积。还可选择使用PRO-Soft QA-VTM测试软件, 可方便、快捷的观察测试数据。并可打印测试结果或将结果进行存储。通过PRO-Soft QA-VTM软件, 还可以观察压力、容积以及流量波形, 以便分析问题和对呼吸机的屏幕显示进行校验。其连接方法见图1。

3.2 检测方法

3.2.1 通气参数检测

⑴ 潮气量设定呼吸机为容量控制模式, 强制呼吸频率20次/分钟, I∶E=1∶2, 流量波形为方波, peep=5cm H2O, 顺应性50ml/cm H2O, 阻力20cm H2O/L/s。依次设定呼吸机吸气潮气量为50ml、100ml、200ml、400ml、600ml、800ml、1000ml, 待参数稳定后, 分别记录呼吸机呼气潮气量示值与测试仪潮气量测量值。

⑵ 压力水平设定压力控制模式, 强制呼吸频率20次/分钟, I∶E=1∶2, 顺应性50ml/cm H2O, 阻力20cm H2O/L/s, 流量波形为减速波, 压力上升时间5%, peep=2cm H2O。并依次设定呼吸机压力水平为10cm H2O、15cm H2O、20cm H2O、30cm H2O、40cm H2O、50cm H2O, 待参数稳定后, 分别记录呼吸机气道压力监测示值与测试仪气道峰压测量值。

⑶ 呼气末正压 (peep) 在压力控制模式, 设定压力控制水平为15cm H2O, 强制呼吸频率20次/分钟, I∶E=1∶2, 顺应性50ml/cm H2O, 阻力20cm H2O/L/s, 流量波形为减速波, 压力上升时间5%。并依次设定呼吸机peep为5cm H2O、10cm H2O、15cm H2O、20cm H2O、25cm H2O、30cm H2O, 待参数稳定后, 分别将呼吸机监测peep示值与测试仪peep测量值记录在原始数据表格。。

⑷ 强制通气频率设置测试条件为容量控制模式, vt=400ml, I∶E=1∶2, 流量波形为方波, peep=2cm H2O, 顺应性50ml/cm H2O, 阻力20cm H2O/L/s。依次设定呼吸机强制通气频率为5次/分钟、10次/分钟、20次/分钟、25次/分钟、40次/分钟、50次/分钟, 待参数稳定后, 分别记录呼吸机监测频率与测试仪测量值。

⑸ 吸入氧浓度在容量控制模式, vt=400ml, 强制呼吸频率20次/分钟, I∶E=1∶2, peep=2cm H2O, 顺应性50ml/cm H2O, 阻力20cm H2O/L/s, 流量波形为方波。并依次设定呼吸机吸入氧浓度为21%、40%、60%、80%、100%进行检测, 待参数稳定后, 分别记录呼吸机监测示值与测试仪测量值。

3.2.2 安全、报警测试

设定测试条件为容量控制模式, vt=400, 强制呼吸频率20次/分钟, I∶E=1∶2, 流量波形为方波, peep=2cm H2O, 顺应性50ml/cm H2O, 阻力20cm H2O/L/s。

⑴ 电源报警该项检测主要检查在电源断电情况下, 呼吸机是否能正常工作及是否有报警提示。部分呼吸机配有内部电源, 检测时将外部电源脱开, 观察呼吸机是否能正常工作, 并有‘主电源缺失’报警的提示。当内部电池电量低时, 应有电池报警或信息提示。

⑵ 气源报警该项检测主要检查在空气、氧气供气压力低于呼吸机允许供气压力 (<0.2MPa) 或任一路气体缺失时, 呼吸机是否有气源报警或在单气源下能否工作。

使用氧气瓶, 将氧气供气输出压力调至<0.2MPa, 观察呼吸机有无‘氧气压力低’的报警, 或将空气、氧气任一路气体脱开, 观察呼吸机有无气源报警并记录呼吸机是否能在此时保持送气。某些采用机械式无气源报警的空氧配比呼吸机在将任一路气体脱开时, 应出现呼吸机不送气, 并伴有气道压力低、容量低、窒息等报警。

⑶ 气路压力上限报警将气道压力上限设定值调节为低于气道峰压值5cm H2O, 观察有无气道压力高报警。

⑷ 气路压力下限报警将气道压力下限设定值调节为高于气道峰压值5cm H2O, 观察有无气道压力低报警。

⑸ 分钟通气量上限报警将分钟通气量上限设定值调节为6L/min, 呼吸机应有‘分钟通气量高’报警。

⑹ 过压保护当气道压力超过气道最大允许压力时, 应有过压保护, 即多余压力经旁路排出。

⑺ 窒息报警设定呼吸机为辅助或支持模式, 在无患者触发条件下, 呼吸机应有‘窒息’报警。部分型号呼吸机还可自动切换到控制通气或后备通气。

上述任何一项报警未通过则此项不合格, 如果气道压力、容量、气源、窒息报警不合格, 则该呼吸机检测不合格;如过压保护不合格, 则呼吸机检测不合格;如电源监测与报警不合格, 则设备勘用, 但必须尽快恢复。

3.2.3 通气模式的评估

对通气模式的评估可从以下几个方面内容综合评定:

⑴ 通气参数在压力预制和容量预制模式下, 通气参数要准确、可靠。

⑵ 吸呼切换吸气向呼气转换工作正常, 如容量、时间、压力等方式的切换以及各类限定条件, 如容量、压力限定等。

⑶ 呼吸切换呼气向吸气转换工作正常, 如在控制模式下, 多为时间切换方式, 考察时间参数是否准确、可靠;在辅助、支持模式下, 设定流量或压力触发灵敏度, 用力扩张模拟肺, 模拟自主呼吸, 触发呼吸机工作。

⑷ 各类安全策略每类通气模式都需要将患者的通气安全放在首位, 如吸气时间不能过长, 气道压力不能过高等。

4 参数指标评估方法

设呼吸机某参数设定的标称值为x, 呼吸机测量值为y, 测试仪观测到的示值 (输出值) 为z, 分别计算每次测量所得到的呼吸机的示值误差δ与实际输出误差u, 计算方法如公式 (1) 、 (2) 所示:

检测所获得标称值x和输出值y如下所列:

分别取示值误差及输出误差最大值:

如某项参数的最大示值误差δmax超出允许范围, 则此项不合格;如最大输出误差umax超出允许范围, 则此项不合格。任何一项参数指标超出表1中的允许范围, 则该呼吸机不合格。

5 检测实例

2007年1月~2007年5月, 我们对我院所属12个科室9种机型、72台呼吸机分为两组进行了质量检测, 第一组为服役期≤5年, 共38台, 其中2台SIMENSE 300/A、20台SIMENSESERVOi呼吸机、16台HAMILTON RAPHAEL;第二组为服役期>5年, 共34台, 其中, SIMENSE900C呼吸机12台、SIMENSE 300/A呼吸机2台、HAMILTON RAPHAEL呼吸机12台、PB-840呼吸机4台、PB-7200呼吸机4台。

所有测试参数均在 (3~5) 个呼吸周期后, 呼吸机工作状态趋于稳定后记录呼吸机监测示值及测试仪测量值。按公式 (1) 、 (2) 分别计算示值误差及输出误差, 分别按公式 (3) 、 (4) 求取最大值δmax、umax, 所检测呼吸机中不合格设备22台, 总合格率69.4%, 有9台合并其它检测项目不合格。服役期大于5年以上呼吸机不合格17台, 服役期5年以上呼吸机检测合格率为50%, 其中, 合并其它不合格项目6台。服役期小于5年呼吸机不合格6台, 服役期5年以下呼吸机检测合格率为84.2%, 其中, 合并其它不合格项目2台。检测不合格呼吸机汇总如表2。

通过两年呼吸机的质量检测, 我们逐步建立了可适用于所有种类治疗型呼吸机的指标检测及评估体系, 并在实践中不断完善, 从而形成目前的检测及评估方法。实践证明, 这套呼吸机的质量指标体系可应用于呼吸机的各个保障环节, 如采购前的质量论证、保障中的设备故障定位、设备退役前的质量评估。但是, 其最突出的作用在于, 我们通过使用这套指标评价体系, 定期、不定期地开展呼吸机的质量检测, 对发现呼吸机使用中的潜在风险提供了技术支持, 促进了我院医疗质量的进一步提升。

摘要：本文在多年检测实践的基础上, 全面总结完善了呼吸机的质量检测及评估方法, 并结合应用METRON QA-VTM呼吸机检测仪, 测量呼吸机通气参数的实际工作, 说明开展呼吸机质量检测工作对医院质量建设的作用。

关键词：呼吸机,质量检测,质量评估

参考文献

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