目前心電監護的儀器設備已被廣泛地應用到臨床各科。而心電監護又是最有價值的診斷技術之一，對于臨床診斷、治療及危重病人救治方案的制定就起著十分重要的作用。臨床各科使用多參數心電監護的報道屢見不鮮，但患者在高壓氧艙中治療時的應用則少有報道。

LabVIEW是一種程序開發環境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發的，類似于C和BASIC開發環境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。

病人監護儀介紹：

病人監護儀屬醫療設備，用于臨床實時監護病人的ECG（心電圖）， SPO2（血氧飽和度），NIBP（無創血壓），IBP（有創血壓），Temperature（溫度）， etCO2（末端二氧化碳/呼吸）等各種生理特征參數。

測試系統的架構

測試系統以工控機為控制平臺。由內部的GPIB和串口卡來對外圍的可編程儀器的控制；由數據采集卡對測試信號進行采集；DIO （數字輸入輸出） 對自制夾具內部的繼電器切換控制；由直流電源控制電磁閥進行測試氣體回路管理；通過網路服務器進行測試數據庫，測試報表，登錄信息的存儲管理；

圖一 系統結構

測試系統的界面

1） 用戶管理：

為了測試系統的操作安全和信息安全，該測試站只允許培訓合格的用戶訪問。該系統還根據使用者的級別定義了相應的操作權限。所有訪問信息都會通過網絡傳入服務器的登錄數據庫中。

圖二 登錄界面

2） 測試界面：

該測試界面記錄了測試站名稱，版本號，待測物的型號，序列號，操作者名稱，測試時間，測試數據等必要信息。測試過程還會實時顯示當前測試項名稱，進度條。

圖三 測試界面

心電監護儀的測量原理

1） ECG心電功能

心電圖（electrocardiogram）心臟在每個心動周期中，由起搏點、心房、心室相繼興奮，伴隨著生物電的變化，通過心電描記器從體表引出多種形式的電位變化的圖形（簡稱ECG）。心電圖是心臟興奮的發生、傳播及恢復過程的客觀指標。

ECG心電圖人體非常重要的生理信號，該信號可以反應心率和強度，醫生以從中分析病人心臟的狀態，如早搏，缺損，室顫，停搏等。

a） 標準心電信號測試

按標準ANSI/AAMI EC13由NI PCI-6733 高速模擬輸出通道（AO）產生標準心電信號；

圖四 標準心電信號

按標準ANSI/AAMI EC13設計ECG心電測試信號切換器，NI USB-6251 USB高速M系列多功能DAQ的數字輸入輸出負責內部繼電器的切換。

圖五ECG心電測試信號切換器

b） 心電信號仿真測試

NI RS232 通信模塊通過NI PCI RS232/4（777642-04） 通信板卡向Fluke MPS450多參數病人信號模擬儀發送控制指令，設置ECG的心率 （Heart Rate） 和幅度 （Amplitude） .該模擬還可以模擬多種病理性心電信號。

2） NIBP無創血壓功能

無創血壓功能的檢測要點是對其內部的氣壓的精度進行校準。本系統采用可串口編程的Kakogawa MT210 Digital Manometer數字壓力儀，該儀器具有很高的測量精度。

3） SPO2血氧飽和度功能

測試系統通過串口控制卡，設置血氧模擬儀 Fluke SPO2 Index2,輸出仿真血氧模擬信號；將信號輸入到監護儀，對其精度和相應速度進行測量。

4） IBP有創血壓功能

有創血壓用于直接測量人體血管組織內的壓力。實際測試中由工控機串口控制MPS450輸出仿真信號，來模擬血管壓力傳感器的信號。

5） etCO2末端二氧化碳/呼吸功能

EtCO2末端二氧化碳/呼吸功能是利用呼出氣體中CO2的分壓力量來偵測病人的呼吸率的。本系統采用一瓶標準含量的CO2混合氣，來模擬人體呼出的氣體。該氣體經過減壓閥、流量計、電磁閥組成的氣體通路到達待測產品。測試系統通過GPIB總線，設置可編程模塊化電源 Agilent N6700,輸出直流電壓來控制電磁閥的通斷。

6） YSI400體溫測量功能

YSI400是一種相當成熟的體溫測量方法。該方法利用電阻的熱敏效應測量溫度，即特定的溫度下該電阻會顯現特定的電阻值。測試系統擁有自制的YSI400溫度模擬器，是一種可控電阻陣列。NI USB-6251 USB高速M系列多功能DAQ的DIO16~23可將該模擬器的切換到不同電阻值，對待測物的各個溫度點進行校準。

7） SMbus智能電池接口功能

SMbus是目前比較流行的一種智能電池接口，工作在3.3VDC.它由+,Temperature,SCL,SDA,Ground組成，其結構與I2C非常類似。測試系統采用USB-I2C總線適配器。該總線適配器附有LabVIEW驅動，測試程序可以調用該驅動，與監護儀的SMbus接口通訊。

8） 時鐘信號校準

時鐘信號是由待測物主板上晶體振蕩器產生的振蕩信號，它的頻率特性相當穩定，用作系統時鐘的源信號。但晶體振蕩器個體之間的頻率卻是有差異的。測試系統通過GPIB總線讀取Agilent 53132A的高精度頻率讀數，然后將之轉換成32位碼存入寄存器中。監護儀在啟動后會自動讀取該寄存器以計算時間。

9） 電路板模擬電信號分析

待測物的電路板預留很多測試點，這些信號通過針床被引入NI USB-6251 USB高速M系列多功能DAQ的模擬輸入通道。使用該數據采集卡的用戶不必具有很深硬件知識，可以通過NI DAQmx模塊中的DAQ Assist助手快速定制用戶所需的測量類型，測量范圍，采樣率，觸發方式，觸發延時等。

NI Signal Processing Toolkit 是一種非常有用的信號處理工具，系統使用該工具對采集到的原始信號進行濾波處理，功率譜分析等。

10） Bluetooth藍牙功能

為了更加方便地向中心基站傳送病人數據，許多病人監護儀都帶有藍牙天線。 測試系統中采用了USB 藍牙適配器，測試程序中調用NI Bluetooth Communication Driver藍牙通訊模塊，實現適配器和待測物的藍牙無線互連。

11） LAN以太網通信接口

以太網通信接口是另一種向中心基站傳送病人數據的方式。測試系統更多地將其視為測試接口。所有的待測物的狀態設置，數據獲取都是通過該接口完成。LabVIEW中的NI TCP Communication Driver支持以太網通訊。

12） 安規測試

醫療標準對產品的絕緣和漏電流有專門明確的規定。這里對該標準不贅述。本測試系統設計了一種安全測試切換器，由可耐高壓的繼電器陣列構成。該繼電器陣列由PCI-6528 24路光隔離通道來控制，切換來自Vitrek V4高壓測試儀和Metron QA-90漏電流測試儀的電路，實現絕緣特性和漏電流等安規指標的測試。

13） 測試數據的管理

為了保證數據安全，測試系統的測試規格數據庫，測試報表，訪問記錄被存儲在網絡服務器中。

a） 測試規格數據庫（Test Specification Database）

測試規格數據庫以Access的文件形式存儲于網絡服務器中，測試站終端通過Database Connectivity Toolkit數據庫連接工具包來調用該數據庫。

b） 訪問記錄（Login History）

該文件的存儲位置和調用方式與a）類似。每當有操作者登錄測試站是就會自動記錄下來，以備將來查證。

c） 測試報告（Test Report）

系統調用報告生成工具（NI Report Generation Toolkit）來產生Excel報告。生成的報告會被存儲于網絡服務器中。

14） 項目化管理和執行程序的封裝

LabVIEW 8.0開始向用戶提供項目管理的編輯環境，使程序看上去更有條理，有利于大型程序的編寫。

我們可以將NI Application Builder 生成的執行程序進一步封裝成安裝文件。用戶可直接將該文件安裝到目標測試平臺上，還可以通過操作系統中的"Add/Remove Programs"工具移除測試程序文件。

心電監護儀測試系統的性能評估

心電監護儀傳統的手動測試非常耗時費力，結果更多地依靠測試人員判斷，一致性和可靠性都不好。而本系統屬全自動測試系統，測量的重復性可靠性非常好，而且測試效率得到了大幅度提升。

結束語

目前多參數監護儀廣泛應用于臨床，從醫療監護儀的發展來看，隨著國家對醫療制度的相關改革以及人們對健康重視程度的提升，使用先進醫療設備、確保診斷信息的完整、準確、安全，便成為各地醫療機構提高醫療水平的重點。醫用監護儀已經是各大家醫院普遍應用的醫療設備，主要用于手術室、急診室、復蘇室和ICU/CCU病房等，主要監測范圍可涉及心電（ECG）、呼吸（RESP）、血氧飽和度（SPO2）、無創血壓（NIBP）、雙通道體溫（TEMP）、雙通道有創血壓（IBP）等，同時也可適用于成人、小兒和新生兒的床旁監護。