專利名稱：一種用于mri系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種生命信號監(jiān)護系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種用于MRI (核磁共 振成像)系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在MRI介入導航治療過程中，醫(yī)生需要實時監(jiān)測病人的各種生命信號特征，
比如心率、心跳波形、脈率、血氧濃度、呼吸頻率、呼吸幅度等，以便確定病
人的當前生理狀態(tài)并及時做出相應措施。同時為了讓醫(yī)生在實施治療過程中便于 觀察這些參數(shù)需要將此信息放大并且在現(xiàn)場就近顯示。
由于MRI介入治療過程中，該設(shè)備需要置于強電磁場環(huán)境中，因此市場上已 有的醫(yī)療監(jiān)護儀器，基本上不能用于MRI介入治療環(huán)境，如果監(jiān)護設(shè)備中含有鐵 磁性物質(zhì)甚至會帶來嚴重的后果。少量可以用于強電磁場的監(jiān)護產(chǎn)品在這種特殊 環(huán)境下，都是不能按照需求組合功能的一體機，且具有價格昂貴、顯示界面小不 利于醫(yī)生觀察的缺陷。更為關(guān)鍵的是設(shè)備為這種設(shè)備一般都是獨立放置，在MRI 介入治療過程中放置于MRI磁體旁邊，過多的線纜會給醫(yī)生操作帶來諸多不便， 甚至會由于放置于地上的線纜絆倒醫(yī)生而帶來危險。 發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種可根據(jù)需要任意組合，外置線 纜少，操作方便，而且成本較低的用于MRI系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案 一種用于MRI系統(tǒng)中的生 命信號監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于它包括心電模塊、呼吸模塊、血氧模塊和計算機 及投影設(shè)備模塊；所述心電模塊包括電極片和心電信號處理單元；所述呼吸模塊 包括呼吸腹帶和呼吸信號處理單元；所述血氧模塊包括血氧屏蔽盒和血氧指夾， 所述血氧屏蔽盒內(nèi)設(shè)置有濾波處理單元和血氧信號處理單元；所述電極片、呼吸 腹帶、血氧指夾設(shè)置在MRI系統(tǒng)屏蔽室內(nèi)，且通過線纜連接與設(shè)置在MRI系統(tǒng)屏 蔽室外的所述心電信號處理單元、所述呼吸信號處理單元和所述血氧屏蔽盒；所 述MRI系統(tǒng)屏蔽室內(nèi)的線纜設(shè)置在溝槽中。
所述血氧模塊的血氧線一端連接所述血氧指夾，另一端通過一血氧轉(zhuǎn)接頭再 連接另一血氧線，該血氧線穿過MRI系統(tǒng)屏蔽室的墻壁連接所述血氧屏蔽盒中的 濾波處理單元，所述濾波處理單元通過一通訊板連接所述計算機及投影設(shè)備模塊 的PC機。所述血氧指夾中的光偵測器外用絕緣帶包裹，所述絕緣帶的外面用屏蔽網(wǎng)包 圍，所述非磁性金屬屏蔽網(wǎng)與所述血氧線的內(nèi)屏蔽層相連。 所述血氧線上間隔設(shè)置有若干磁環(huán)。
所述呼吸信號處理單元包括一 MCU處理器、 一壓力傳感器、 一信號濾波模
塊、 一信號放大模塊、一A/D轉(zhuǎn)換模塊；呼吸門控信號輸入端口外端通過所述導 氣管連接所述呼吸腹帶，內(nèi)端依次連接壓力傳感器、信號濾波模塊、信號放大模
塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊通過傳輸線路連接所述MCU處理器；所述 MCU處理器連接所述計算機及投影設(shè)備模塊。
所述心電模塊、呼吸模塊和血氧模塊分別通過RS232驅(qū)動電路與計算機及投 影設(shè)備模塊連接。
本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型采用
模塊化設(shè)計，且其中的心電模塊，呼吸模塊，血氧模塊，具有很好的電磁兼容
性，可很好地用于MRI系統(tǒng)等強電磁場環(huán)境下。2、本實用新型中呼吸模塊子系 統(tǒng)采用氣壓傳感方式，即通過封閉氣管內(nèi)氣壓的變化來實現(xiàn)對呼吸狀態(tài)的監(jiān)測， 而氣壓的采集處理部分放置在與強電磁場環(huán)境隔離的一個開放空間內(nèi)，這樣就可 以避免該呼吸門控系統(tǒng)與強電磁場條件下如MRI系統(tǒng)相互干擾，并且由于導氣管 的長度最長可以達到幾十米，使本實用新型的適用范圍更加廣泛、靈活；另外， 本實用新型采用氣壓式信號采集，與傳統(tǒng)的電極式心電監(jiān)護系統(tǒng)相比操作更加方 便，同時消除了電極式心電監(jiān)護系統(tǒng)下醫(yī)生對病人客觀條件的依賴。3、本實用 新型的血氧模塊采取了在血氧信號處理單元前設(shè)置濾波電路模塊，在血氧指夾中 的光偵測器周圍設(shè)置金屬屏蔽網(wǎng)，還在血氧轉(zhuǎn)接頭與血氧指夾之間的連接線上設(shè) 置磁環(huán)，從而有效消除了核磁共振成像系統(tǒng)對血氧監(jiān)護儀的干擾，提高了儀器的 準確度。4、本實用新型由于采用了模塊化的設(shè)計，各個模塊均可獨立的工作， 因此在使用本實用新型時，可以選用其中一個或多個對處于MRI設(shè)備中的患者的 生命信號進行監(jiān)測。5、本實用新型的設(shè)備采用"隱形"設(shè)計，各個子模塊系統(tǒng) 的主要部分均安裝在MRI系統(tǒng)屏蔽室外部，屏蔽室內(nèi)部只有相關(guān)信號線，這樣不 會給醫(yī)生的行動帶來不便，既方便使用又減少了設(shè)備維護工作。本實用新型的系 統(tǒng)適用于以MRI為主的醫(yī)學成像設(shè)備，尤其是在MRI介入治療系統(tǒng)中具有很高的 應用價值。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是本實用新型的呼吸模塊結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是本實用新型的呼吸信號處理單元示意圖
5圖4是本實用新型的血氧模塊結(jié)構(gòu)示意圖
圖5是本實用新型的血氧屏蔽盒結(jié)構(gòu)示意圖 圖6是本實用新型的血氧指夾結(jié)構(gòu)示意圖 圖7是本實用新型的血氧線、接頭和磁環(huán)的位置示意圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
如圖1所示，本實用新型包括心電模塊l、呼吸模塊2、血氧模塊3、計算機 及投影設(shè)備模塊4。
本實用新型的心電模塊1包括心電模塊通信線路11、心電信號處理單元12、 心電信號導聯(lián)線13和電極片14。電極片14采集被測對象的心電差分信號后，通 過心電信號導聯(lián)線13輸入心電信號處理單元12，經(jīng)過放大、濾波和數(shù)字化處理 后得到心電信號。心電信號通過心電模塊通信線路11按照RS232通信協(xié)議上傳 至PC機41中。
如圖2所示，本實用新型的呼吸模塊2包括呼吸模塊通信線路21、呼吸信號 處理單元22、導氣管23和呼吸腹帶24。呼吸信號處理單元22通過導氣管23連 接呼吸腹帶24，呼吸腹帶24使用時綁在患者身體上。呼吸信號處理單元22的輸 出通過呼吸模塊通信線路21輸入到PC機41。
如圖3所示，呼吸模塊2中的呼吸信號處理單元22內(nèi)包括一 MCU處理器 221、 一 RS232驅(qū)動電路222、 一壓力傳感器223、 一信號濾波模塊224、 一信號 放大模塊225、 一A/D轉(zhuǎn)換模塊226。呼吸門控信號輸入端口 25依次通過壓力傳 感器223、信號濾波模塊224、信號放大模塊225和A/D轉(zhuǎn)換模塊226連接到MCU 處理器221。 MCU處理器221通過雙向傳輸線路與RS232驅(qū)動電路222連接， RS232驅(qū)動電路222作為RS232串行通信端口的標準電路，其作用是使MCU處理 器221串口與PC機串口達到電平匹配。RS232驅(qū)動電路223通過傳輸線路雙向連 通呼吸信號處理單元22上的串行通信端口 26，串行通信端口 26通過心電模塊通 信線路11與PC機41連接，傳輸通信內(nèi)容主要包括呼吸信號處理單元22上報的 呼吸波形信息及PC機41下發(fā)的控制信息等。
如圖4所示，本實用新型血氧模塊3主要包括血氧模塊通信線31、血氧信號 處理單元32、血氧線33、血氧指夾34和血氧屏蔽盒35。血氧屏蔽盒35內(nèi)放置 有濾波處理單元37，血氧信號處理單元32以及通訊板38。血氧指夾34、血氧線 33和血氧轉(zhuǎn)接頭36設(shè)置在與核磁共振成像系統(tǒng)同一空間內(nèi)，血氧屏蔽盒35、 PC 機41和電源設(shè)置在與MRI磁體所處空間相鄰的另一空間內(nèi)。兩空間由墻壁分隔 開，墻壁上嵌有一穿透板39，穿透板39上設(shè)置有一通孔。血氧屏蔽盒35固定在穿透板39上。血氧指夾34通過血氧線33連接血氧轉(zhuǎn)接頭36，血氧轉(zhuǎn)接頭36連 接另一血氧線33，該血氧線33穿過穿透板40上的通孔，連接血氧屏蔽盒35內(nèi) 的濾波處理單元37。血氧指夾34采集的電信號通過血氧線33輸入血氧屏蔽盒 35中進行濾波、放大和數(shù)字化處理。通訊板38將處理后的血氧信號通過血氧模 塊通信線31按照RS232協(xié)議上傳至PC機41中進行顯示。外接電源為血氧信號 處理單元32以及通訊板38供電，以保證系統(tǒng)正常的工作。
如圖5所示，本實用新型的濾波處理單元37主要包括五個相同的磁片電容 371，五個相同的電感372以及五個相同的n型穿芯電容373。五個磁片電容371 的一端分別與其對應的五個電感372連接，另一端與血氧屏蔽盒35相連接，血 氧屏蔽盒35接地。五個電感372的另一端分別與其對應的五個n型穿芯電容373 相連。五個n型穿芯電容373均安裝在濾波處理單元37與血氧信號處理單元32 之間的隔板374上，且它們的另一端通過接口模塊J2與血氧信號處理單元32連 接。血氧屏蔽盒35上的接口模塊Jl分別連接五個磁片電容371與五個電感372 的接點。
如圖6所示，本實用新型的血氧指夾34中的光偵測器341外用透明的絕緣 帶342包裹，絕緣帶342的外面用非磁性金屬制成的屏蔽網(wǎng)343包圍。非磁性金 屬屏蔽網(wǎng)343與血氧線33的內(nèi)屏蔽層相連，以實現(xiàn)與外界電磁環(huán)境的隔離。
如圖7所示，本實用新型為了有效延長血氧線33長度，設(shè)置了血氧轉(zhuǎn)接頭 36。但是由于血氧線33長度增加，受到環(huán)境中電磁干擾的概率也大幅上升。為 了消除電磁干擾，本實用新型在血氧線33上等距設(shè)置了磁環(huán)331。磁環(huán)331的個 數(shù)依血氧線33的長度而定，安裝時磁環(huán)331在血氧線33上套好后，用固定裝置 將其固定。
如圖1所示，本實用新型計算機及投影設(shè)備模塊4包括PC機41和投影設(shè)備 42， 二者通過線纜43連接。
呼吸模塊2使用時，將呼吸腹帶24綁在患者腹部，呼吸腹帶24通過導氣管 23輸入的外部壓力信號依次通過呼吸信號處理單元22內(nèi)的壓力傳感器223、信 號濾波模塊224、信號放大模塊225和A/D轉(zhuǎn)換模塊傳輸226到MCU處理器 221，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的呼吸波形信息，被MCU處理器221采集后經(jīng)過數(shù)字濾 波，判斷呼吸的幅度變化得出呼吸波峰、波谷、周期等信息通過串行通信端口 26 上傳至PC機41并顯示。PC機41通過傳輸線路與氣壓式呼吸信號處理單元22實 現(xiàn)實時監(jiān)控，PC機41上的對應軟件可以顯示反映患者呼吸情況的呼吸曲線。呼 吸曲線直接反映呼吸腹帶24內(nèi)的氣壓變化，當呼吸腹帶24處于自然長度的時 候，呼吸腹帶24內(nèi)氣壓保持恒定，呼吸曲線為一條直線，將呼吸腹帶24綁在患者腹部后，由于呼吸作用使得呼吸腹帶24相應的收縮，其內(nèi)部空氣壓強也相應 變化，此時呼吸曲線相應的為一條近似正弦波的曲線。本實用新型可將氣壓呼吸
信號處理單元22放置在與強電、磁場環(huán)境隔離的一個開放空間內(nèi)，呼吸信號處 理單元22與呼吸腹帶24之間通過很細的導氣管23連接，使其在強電磁場的環(huán) 境下工作完全不受干擾，同時也不會給相應的醫(yī)療影像設(shè)備帶來任何干擾。
血氧模塊3使用時，將血氧指夾34固定在處于核磁共振系統(tǒng)中的患者的手 指上，根據(jù)血紅蛋白和氧合血紅蛋白對光吸收特性不同的特點，用可以穿透血液 的紅光(波長660 um)和紅外光(940 um)分別照射組織(指或趾)并以光敏二 極管接受照射后的光信號后轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)血氧線33輸送到血氧屏蔽盒35內(nèi)的 濾波處理單元37，經(jīng)濾波處理單元37處理后再輸入至血氧信號處理模塊32。經(jīng) 血氧信號處理單元32處理后的結(jié)果通過PC機41進行顯示。以方便醫(yī)生對處于 核磁共振系統(tǒng)中的患者的監(jiān)護。
計算機及投影設(shè)備模塊4中的PC機41將各個模塊上傳的心電信號、呼吸信 號、血氧信號等參數(shù)經(jīng)過處理后，經(jīng)視頻線41輸入到投影設(shè)備42同時或分別顯 示在大屏幕上，方便監(jiān)測醫(yī)護人員瀏覽。
由于本實用新型用于MRI系統(tǒng)，因此它的電磁兼容性是系統(tǒng)設(shè)計的重要指 標，監(jiān)測設(shè)備的強電信號不能干擾MRI系統(tǒng)，同時MRI系統(tǒng)的電磁環(huán)境也不能對 監(jiān)測設(shè)備信號的傳輸造成影響。為了解決以上問題，本實用新型采用電子設(shè)備外 置方式，即相關(guān)電子設(shè)備安裝在MRI屏蔽室外部，僅有弱電信號線和導氣管進入 屏蔽室內(nèi)部。由于在MRI系統(tǒng)環(huán)境中，心電信號處理單元12、呼吸信號處理單元 22、血氧信號處理單元32和PC機41是主要的干擾源，因此須將這些單元與 MRI系統(tǒng)屏蔽。在MRI系統(tǒng)環(huán)境中只有傳輸弱電信號或者氣體信號的線纜，如心 電信號導聯(lián)線13、導氣管23、血氧線33，只要做好信號線的屏蔽就可以消除 MRI磁體對這些信號的干擾。其中，心電信號由于是通過電極片的被動采集，因 此不會對MRI系統(tǒng)造成干擾，而MRI系統(tǒng)對心電采集信號的干擾由于其頻率在十 幾兆赫茲甚至更高，因此通過在心電處理單元內(nèi)的濾波電路及數(shù)字濾波算法消除 干擾。連接呼吸腹帶24的導氣管23內(nèi)部為空氣不會產(chǎn)生干擾信號，同時也不會 受到MRI設(shè)備的干擾。血氧指夾34作為光電轉(zhuǎn)換部件會對MRI設(shè)備產(chǎn)生一定干 擾，同時也會受到MRI設(shè)備的干擾，通過對血氧指夾中的光偵測器341和血氧線 33作屏蔽處理，特別是在血氧指夾34內(nèi)部加屏蔽網(wǎng)343，并且在血氧信號處理 單元32內(nèi)作軟硬件濾波即可以消除上述影響。本實用新型還采用"隱形"設(shè) 計，線纜的大部分放置于MRI屏蔽室內(nèi)部的溝槽內(nèi)，只有少部分通過MRI外殼伸 出，而室內(nèi)地面上沒有裸露的線纜。
權(quán)利要求1、一種用于MRI系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于它包括心電模塊、呼吸模塊、血氧模塊和計算機及投影設(shè)備模塊；所述心電模塊包括電極片和心電信號處理單元；所述呼吸模塊包括呼吸腹帶和呼吸信號處理單元；所述血氧模塊包括血氧屏蔽盒和血氧指夾，所述血氧屏蔽盒內(nèi)設(shè)置有濾波處理單元和血氧信號處理單元；所述電極片、呼吸腹帶、血氧指夾設(shè)置在MRI系統(tǒng)屏蔽室內(nèi)，且通過線纜連接與設(shè)置在MRI系統(tǒng)屏蔽室外的所述心電信號處理單元、所述呼吸信號處理單元和所述血氧屏蔽盒；所述MRI系統(tǒng)屏蔽室內(nèi)的線纜設(shè)置在溝槽中。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種用于MRI系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于所述血氧模塊的血氧線一端連接所述血氧指夾，另一端通過一血氧轉(zhuǎn)接頭再連接另一血氧線，該血氧線穿過MRI系統(tǒng)屏蔽室的墻壁連接所述血氧屏蔽盒中 的濾波處理單元，所述濾波處理單元通過一通訊板連接所述計算機及投影設(shè)備模 塊的PC機。
3、 如權(quán)利要求1所述一種用于MRI系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在 于所述血氧指夾中的光偵測器外用絕緣帶包裹，所述絕緣帶的外面用屏蔽網(wǎng)包 圍，所述非磁性金屬屏蔽網(wǎng)與所述血氧線的內(nèi)屏蔽層相連。
4、 如權(quán)利要求2所述一種用于MRI系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在 于所述血氧指夾中的光偵測器外用絕緣帶包裹，所述絕緣帶的外面用屏蔽網(wǎng)包 圍，所述非磁性金屬屏蔽網(wǎng)與所述血氧線的內(nèi)屏蔽層相連。
5、 如權(quán)利要求1或2或3或4所述一種用于磁共振成像系統(tǒng)中的血氧監(jiān)護 儀，其特征在于所述血氧線上間隔設(shè)置有若干磁環(huán)。
6、 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種用于MRI系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護 系統(tǒng)，其特征在于所述呼吸信號處理單元包括一 MCU處理器、 一壓力傳感器、 一信號濾波模塊、 一信號放大模塊、一A/D轉(zhuǎn)換模塊；呼吸門控信號輸入端口外 端通過所述導氣管連接所述呼吸腹帶，內(nèi)端依次連接壓力傳感器、信號濾波模 塊、信號放大模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊通過傳輸線路連接所述 MCU處理器；所述MCU處理器連接所述計算機及投影設(shè)備模塊。
7、 如權(quán)利要求5所述的一種用于MRI系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護系統(tǒng)，其特征 在于所述呼吸信號處理單元包括一 MCU處理器、 一壓力傳感器、 一信號濾波模 塊、 一信號放大模塊、一A/D轉(zhuǎn)換模塊；呼吸門控信號輸入端口外端通過所述導 氣管連接所述呼吸腹帶，內(nèi)端依次連接壓力傳感器、信號濾波模塊、信號放大模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊通過傳輸線路連接所述MCU處理器；所述 MCU處理器連接所述計算機及投影設(shè)備模塊。
8、 如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的一種用于MRI系統(tǒng)中的生命信號 監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于所述心電模塊、呼吸模塊和血氧模塊分別通過RS232驅(qū) 動電路與計算機及投影設(shè)備模塊連接。
9、 如權(quán)利要求5所述的一種用于MRI系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護系統(tǒng)，其特征 在于所述心電模塊、呼吸模塊和血氧模塊分別通過RS232驅(qū)動電路與計算機及 投影設(shè)備模塊連接。
10、 如權(quán)利要求6所述的一種用于MRI系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護系統(tǒng)，其特征 在于所述心電模塊、呼吸模塊和血氧模塊分別通過RS232驅(qū)動電路與計算機及 投影設(shè)備模塊連接。
專利摘要本實用新型涉及一種用于MRI系統(tǒng)中的生命信號監(jiān)護系統(tǒng)，其特征在于它包括心電模塊、呼吸模塊、血氧模塊和計算機及投影設(shè)備模塊；所述心電模塊包括電極片和心電信號處理單元；所述呼吸模塊包括呼吸腹帶和呼吸信號處理單元；所述血氧模塊包括血氧屏蔽盒和血氧指夾，所述血氧屏蔽盒內(nèi)設(shè)置有濾波處理單元和血氧信號處理單元；所述電極片、呼吸腹帶、血氧指夾設(shè)置在MRI系統(tǒng)屏蔽室內(nèi)，且通過線纜連接與設(shè)置在MRI系統(tǒng)屏蔽室外的所述心電信號處理單元、所述呼吸信號處理單元和所述血氧屏蔽盒；所述MRI系統(tǒng)屏蔽室內(nèi)的線纜設(shè)置在溝槽中。本實用新型的系統(tǒng)適用于以MRI為主的醫(yī)學成像設(shè)備，尤其是在MRI介入治療系統(tǒng)中具有很高的應用價值。
文檔編號A61B5/055GK201267472SQ20082012250
公開日2009年7月8日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者侯曉萍, 張秀梅, 王小輝, 米紅娟 申請人:新奧博為技術(shù)有限公司