专利名称：一种用于mri系统中的生命信号监护系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生命信号监护系统，特别是关于一种用于MRI (核磁共 振成像)系统中的生命信号监护系统。
背景技术：
在MRI介入导航治疗过程中，医生需要实时监测病人的各种生命信号特征，
比如心率、心跳波形、脉率、血氧浓度、呼吸频率、呼吸幅度等，以便确定病
人的当前生理状态并及时做出相应措施。同时为了让医生在实施治疗过程中便于 观察这些参数需要将此信息放大并且在现场就近显示。
由于MRI介入治疗过程中，该设备需要置于强电磁场环境中，因此市场上已 有的医疗监护仪器，基本上不能用于MRI介入治疗环境，如果监护设备中含有铁 磁性物质甚至会带来严重的后果。少量可以用于强电磁场的监护产品在这种特殊 环境下，都是不能按照需求组合功能的一体机，且具有价格昂贵、显示界面小不 利于医生观察的缺陷。更为关键的是设备为这种设备一般都是独立放置，在MRI 介入治疗过程中放置于MRI磁体旁边，过多的线缆会给医生操作带来诸多不便， 甚至会由于放置于地上的线缆絆倒医生而带来危险。 发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种可根据需要任意组合，外置线 缆少，操作方便，而且成本较低的用于MRI系统中的生命信号监护系统。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案 一种用于MRI系统中的生 命信号监护系统，其特征在于它包括心电模块、呼吸模块、血氧模块和计算机 及投影设备模块；所述心电模块包括电极片和心电信号处理单元；所述呼吸模块 包括呼吸腹带和呼吸信号处理单元；所述血氧模块包括血氧屏蔽盒和血氧指夹， 所述血氧屏蔽盒内设置有滤波处理单元和血氧信号处理单元；所述电极片、呼吸 腹带、血氧指夹设置在MRI系统屏蔽室内，且通过线缆连接与设置在MRI系统屏 蔽室外的所述心电信号处理单元、所述呼吸信号处理单元和所述血氧屏蔽盒；所 述MRI系统屏蔽室内的线缆设置在沟槽中。
所述血氧模块的血氧线一端连接所述血氧指夹，另一端通过一血氧转接头再 连接另一血氧线，该血氧线穿过MRI系统屏蔽室的墙壁连接所述血氧屏蔽盒中的 滤波处理单元，所述滤波处理单元通过一通讯板连接所述计算机及投影设备模块 的PC机。所述血氧指夹中的光侦测器外用绝缘带包裹，所述绝缘带的外面用屏蔽网包 围，所述非磁性金属屏蔽网与所述血氧线的内屏蔽层相连。 所述血氧线上间隔设置有若干磁环。
所述呼吸信号处理单元包括一 MCU处理器、 一压力传感器、 一信号滤波模
块、 一信号放大模块、一A/D转换模块；呼吸门控信号输入端口外端通过所述导 气管连接所述呼吸腹带，内端依次连接压力传感器、信号滤波模块、信号放大模
块和A/D转换模块，所述A/D转换模块通过传输线路连接所述MCU处理器；所述 MCU处理器连接所述计算机及投影设备模块。
所述心电模块、呼吸模块和血氧模块分别通过RS232驱动电路与计算机及投 影设备模块连接。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型采用
模块化设计，且其中的心电模块，呼吸模块，血氧模块，具有很好的电磁兼容
性，可很好地用于MRI系统等强电磁场环境下。2、本实用新型中呼吸模块子系 统采用气压传感方式，即通过封闭气管内气压的变化来实现对呼吸状态的监测， 而气压的采集处理部分放置在与强电磁场环境隔离的一个开放空间内，这样就可 以避免该呼吸门控系统与强电磁场条件下如MRI系统相互干扰，并且由于导气管 的长度最长可以达到几十米，使本实用新型的适用范围更加广泛、灵活；另外， 本实用新型采用气压式信号采集，与传统的电极式心电监护系统相比操作更加方 便，同时消除了电极式心电监护系统下医生对病人客观条件的依赖。3、本实用 新型的血氧模块采取了在血氧信号处理单元前设置滤波电路模块，在血氧指夹中 的光侦测器周围设置金属屏蔽网，还在血氧转接头与血氧指夹之间的连接线上设 置磁环，从而有效消除了核磁共振成像系统对血氧监护仪的干扰，提高了仪器的 准确度。4、本实用新型由于采用了模块化的设计，各个模块均可独立的工作， 因此在使用本实用新型时，可以选用其中一个或多个对处于MRI设备中的患者的 生命信号进行监测。5、本实用新型的设备采用"隐形"设计，各个子模块系统 的主要部分均安装在MRI系统屏蔽室外部，屏蔽室内部只有相关信号线，这样不 会给医生的行动带来不便，既方便使用又减少了设备维护工作。本实用新型的系 统适用于以MRI为主的医学成像设备，尤其是在MRI介入治疗系统中具有很高的 应用价值。
图1是本实用新型的结构示意图
图2是本实用新型的呼吸模块结构示意图
图3是本实用新型的呼吸信号处理单元示意图
5图4是本实用新型的血氧模块结构示意图
图5是本实用新型的血氧屏蔽盒结构示意图 图6是本实用新型的血氧指夹结构示意图 图7是本实用新型的血氧线、接头和磁环的位置示意图具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型包括心电模块l、呼吸模块2、血氧模块3、计算机 及投影设备模块4。
本实用新型的心电模块1包括心电模块通信线路11、心电信号处理单元12、 心电信号导联线13和电极片14。电极片14采集被测对象的心电差分信号后，通 过心电信号导联线13输入心电信号处理单元12，经过放大、滤波和数字化处理 后得到心电信号。心电信号通过心电模块通信线路11按照RS232通信协议上传 至PC机41中。
如图2所示，本实用新型的呼吸模块2包括呼吸模块通信线路21、呼吸信号 处理单元22、导气管23和呼吸腹带24。呼吸信号处理单元22通过导气管23连 接呼吸腹带24，呼吸腹带24使用时绑在患者身体上。呼吸信号处理单元22的输 出通过呼吸模块通信线路21输入到PC机41。
如图3所示，呼吸模块2中的呼吸信号处理单元22内包括一 MCU处理器 221、 一 RS232驱动电路222、 一压力传感器223、 一信号滤波模块224、 一信号 放大模块225、 一A/D转换模块226。呼吸门控信号输入端口 25依次通过压力传 感器223、信号滤波模块224、信号放大模块225和A/D转换模块226连接到MCU 处理器221。 MCU处理器221通过双向传输线路与RS232驱动电路222连接， RS232驱动电路222作为RS232串行通信端口的标准电路，其作用是使MCU处理 器221串口与PC机串口达到电平匹配。RS232驱动电路223通过传输线路双向连 通呼吸信号处理单元22上的串行通信端口 26，串行通信端口 26通过心电模块通 信线路11与PC机41连接，传输通信内容主要包括呼吸信号处理单元22上报的 呼吸波形信息及PC机41下发的控制信息等。
如图4所示，本实用新型血氧模块3主要包括血氧模块通信线31、血氧信号 处理单元32、血氧线33、血氧指夹34和血氧屏蔽盒35。血氧屏蔽盒35内放置 有滤波处理单元37，血氧信号处理单元32以及通讯板38。血氧指夹34、血氧线 33和血氧转接头36设置在与核磁共振成像系统同一空间内，血氧屏蔽盒35、 PC 机41和电源设置在与MRI磁体所处空间相邻的另一空间内。两空间由墙壁分隔 开，墙壁上嵌有一穿透板39，穿透板39上设置有一通孔。血氧屏蔽盒35固定在穿透板39上。血氧指夹34通过血氧线33连接血氧转接头36，血氧转接头36连 接另一血氧线33，该血氧线33穿过穿透板40上的通孔，连接血氧屏蔽盒35内 的滤波处理单元37。血氧指夹34采集的电信号通过血氧线33输入血氧屏蔽盒 35中进行滤波、放大和数字化处理。通讯板38将处理后的血氧信号通过血氧模 块通信线31按照RS232协议上传至PC机41中进行显示。外接电源为血氧信号 处理单元32以及通讯板38供电，以保证系统正常的工作。
如图5所示，本实用新型的滤波处理单元37主要包括五个相同的磁片电容 371，五个相同的电感372以及五个相同的n型穿芯电容373。五个磁片电容371 的一端分别与其对应的五个电感372连接，另一端与血氧屏蔽盒35相连接，血 氧屏蔽盒35接地。五个电感372的另一端分别与其对应的五个n型穿芯电容373 相连。五个n型穿芯电容373均安装在滤波处理单元37与血氧信号处理单元32 之间的隔板374上，且它们的另一端通过接口模块J2与血氧信号处理单元32连 接。血氧屏蔽盒35上的接口模块Jl分别连接五个磁片电容371与五个电感372 的接点。
如图6所示，本实用新型的血氧指夹34中的光侦测器341外用透明的绝缘 带342包裹，绝缘带342的外面用非磁性金属制成的屏蔽网343包围。非磁性金 属屏蔽网343与血氧线33的内屏蔽层相连，以实现与外界电磁环境的隔离。
如图7所示，本实用新型为了有效延长血氧线33长度，设置了血氧转接头 36。但是由于血氧线33长度增加，受到环境中电磁干扰的概率也大幅上升。为 了消除电磁干扰，本实用新型在血氧线33上等距设置了磁环331。磁环331的个 数依血氧线33的长度而定，安装时磁环331在血氧线33上套好后，用固定装置 将其固定。
如图1所示，本实用新型计算机及投影设备模块4包括PC机41和投影设备 42， 二者通过线缆43连接。
呼吸模块2使用时，将呼吸腹带24绑在患者腹部，呼吸腹带24通过导气管 23输入的外部压力信号依次通过呼吸信号处理单元22内的压力传感器223、信 号滤波模块224、信号放大模块225和A/D转换模块传输226到MCU处理器 221，经过A/D转换后的呼吸波形信息，被MCU处理器221采集后经过数字滤 波，判断呼吸的幅度变化得出呼吸波峰、波谷、周期等信息通过串行通信端口 26 上传至PC机41并显示。PC机41通过传输线路与气压式呼吸信号处理单元22实 现实时监控，PC机41上的对应软件可以显示反映患者呼吸情况的呼吸曲线。呼 吸曲线直接反映呼吸腹带24内的气压变化，当呼吸腹带24处于自然长度的时 候，呼吸腹带24内气压保持恒定，呼吸曲线为一条直线，将呼吸腹带24绑在患者腹部后，由于呼吸作用使得呼吸腹带24相应的收縮，其内部空气压强也相应 变化，此时呼吸曲线相应的为一条近似正弦波的曲线。本实用新型可将气压呼吸
信号处理单元22放置在与强电、磁场环境隔离的一个开放空间内，呼吸信号处 理单元22与呼吸腹带24之间通过很细的导气管23连接，使其在强电磁场的环 境下工作完全不受干扰，同时也不会给相应的医疗影像设备带来任何干扰。
血氧模块3使用时，将血氧指夹34固定在处于核磁共振系统中的患者的手 指上，根据血红蛋白和氧合血红蛋白对光吸收特性不同的特点，用可以穿透血液 的红光(波长660 um)和红外光(940 um)分别照射组织(指或趾)并以光敏二 极管接受照射后的光信号后转换为电信号经血氧线33输送到血氧屏蔽盒35内的 滤波处理单元37，经滤波处理单元37处理后再输入至血氧信号处理模块32。经 血氧信号处理单元32处理后的结果通过PC机41进行显示。以方便医生对处于 核磁共振系统中的患者的监护。
计算机及投影设备模块4中的PC机41将各个模块上传的心电信号、呼吸信 号、血氧信号等参数经过处理后，经视频线41输入到投影设备42同时或分别显 示在大屏幕上，方便监测医护人员浏览。
由于本实用新型用于MRI系统，因此它的电磁兼容性是系统设计的重要指 标，监测设备的强电信号不能干扰MRI系统，同时MRI系统的电磁环境也不能对 监测设备信号的传输造成影响。为了解决以上问题，本实用新型采用电子设备外 置方式，即相关电子设备安装在MRI屏蔽室外部，仅有弱电信号线和导气管进入 屏蔽室内部。由于在MRI系统环境中，心电信号处理单元12、呼吸信号处理单元 22、血氧信号处理单元32和PC机41是主要的干扰源，因此须将这些单元与 MRI系统屏蔽。在MRI系统环境中只有传输弱电信号或者气体信号的线缆，如心 电信号导联线13、导气管23、血氧线33，只要做好信号线的屏蔽就可以消除 MRI磁体对这些信号的干扰。其中，心电信号由于是通过电极片的被动采集，因 此不会对MRI系统造成干扰，而MRI系统对心电采集信号的干扰由于其频率在十 几兆赫兹甚至更高，因此通过在心电处理单元内的滤波电路及数字滤波算法消除 干扰。连接呼吸腹带24的导气管23内部为空气不会产生干扰信号，同时也不会 受到MRI设备的干扰。血氧指夹34作为光电转换部件会对MRI设备产生一定干 扰，同时也会受到MRI设备的干扰，通过对血氧指夹中的光侦测器341和血氧线 33作屏蔽处理，特别是在血氧指夹34内部加屏蔽网343，并且在血氧信号处理 单元32内作软硬件滤波即可以消除上述影响。本实用新型还采用"隐形"设 计，线缆的大部分放置于MRI屏蔽室内部的沟槽内，只有少部分通过MRI外壳伸 出，而室内地面上没有裸露的线缆。
权利要求1、一种用于MRI系统中的生命信号监护系统，其特征在于它包括心电模块、呼吸模块、血氧模块和计算机及投影设备模块；所述心电模块包括电极片和心电信号处理单元；所述呼吸模块包括呼吸腹带和呼吸信号处理单元；所述血氧模块包括血氧屏蔽盒和血氧指夹，所述血氧屏蔽盒内设置有滤波处理单元和血氧信号处理单元；所述电极片、呼吸腹带、血氧指夹设置在MRI系统屏蔽室内，且通过线缆连接与设置在MRI系统屏蔽室外的所述心电信号处理单元、所述呼吸信号处理单元和所述血氧屏蔽盒；所述MRI系统屏蔽室内的线缆设置在沟槽中。
2、 如权利要求1所述的一种用于MRI系统中的生命信号监护系统，其特征在于所述血氧模块的血氧线一端连接所述血氧指夹，另一端通过一血氧转接头再连接另一血氧线，该血氧线穿过MRI系统屏蔽室的墙壁连接所述血氧屏蔽盒中 的滤波处理单元，所述滤波处理单元通过一通讯板连接所述计算机及投影设备模 块的PC机。
3、 如权利要求1所述一种用于MRI系统中的生命信号监护系统，其特征在 于所述血氧指夹中的光侦测器外用绝缘带包裹，所述绝缘带的外面用屏蔽网包 围，所述非磁性金属屏蔽网与所述血氧线的内屏蔽层相连。
4、 如权利要求2所述一种用于MRI系统中的生命信号监护系统，其特征在 于所述血氧指夹中的光侦测器外用绝缘带包裹，所述绝缘带的外面用屏蔽网包 围，所述非磁性金属屏蔽网与所述血氧线的内屏蔽层相连。
5、 如权利要求1或2或3或4所述一种用于磁共振成像系统中的血氧监护 仪，其特征在于所述血氧线上间隔设置有若干磁环。
6、 如权利要求1或2或3或4所述的一种用于MRI系统中的生命信号监护 系统，其特征在于所述呼吸信号处理单元包括一 MCU处理器、 一压力传感器、 一信号滤波模块、 一信号放大模块、一A/D转换模块；呼吸门控信号输入端口外 端通过所述导气管连接所述呼吸腹带，内端依次连接压力传感器、信号滤波模 块、信号放大模块和A/D转换模块，所述A/D转换模块通过传输线路连接所述 MCU处理器；所述MCU处理器连接所述计算机及投影设备模块。
7、 如权利要求5所述的一种用于MRI系统中的生命信号监护系统，其特征 在于所述呼吸信号处理单元包括一 MCU处理器、 一压力传感器、 一信号滤波模 块、 一信号放大模块、一A/D转换模块；呼吸门控信号输入端口外端通过所述导 气管连接所述呼吸腹带，内端依次连接压力传感器、信号滤波模块、信号放大模块和A/D转换模块，所述A/D转换模块通过传输线路连接所述MCU处理器；所述 MCU处理器连接所述计算机及投影设备模块。
8、 如权利要求1或2或3或4或7所述的一种用于MRI系统中的生命信号 监护系统，其特征在于所述心电模块、呼吸模块和血氧模块分别通过RS232驱 动电路与计算机及投影设备模块连接。
9、 如权利要求5所述的一种用于MRI系统中的生命信号监护系统，其特征 在于所述心电模块、呼吸模块和血氧模块分别通过RS232驱动电路与计算机及 投影设备模块连接。
10、 如权利要求6所述的一种用于MRI系统中的生命信号监护系统，其特征 在于所述心电模块、呼吸模块和血氧模块分别通过RS232驱动电路与计算机及 投影设备模块连接。
专利摘要本实用新型涉及一种用于MRI系统中的生命信号监护系统，其特征在于它包括心电模块、呼吸模块、血氧模块和计算机及投影设备模块；所述心电模块包括电极片和心电信号处理单元；所述呼吸模块包括呼吸腹带和呼吸信号处理单元；所述血氧模块包括血氧屏蔽盒和血氧指夹，所述血氧屏蔽盒内设置有滤波处理单元和血氧信号处理单元；所述电极片、呼吸腹带、血氧指夹设置在MRI系统屏蔽室内，且通过线缆连接与设置在MRI系统屏蔽室外的所述心电信号处理单元、所述呼吸信号处理单元和所述血氧屏蔽盒；所述MRI系统屏蔽室内的线缆设置在沟槽中。本实用新型的系统适用于以MRI为主的医学成像设备，尤其是在MRI介入治疗系统中具有很高的应用价值。
文档编号A61B5/055GK201267472SQ20082012250
公开日2009年7月8日 申请日期2008年9月12日 优先权日2008年9月12日
发明者侯晓萍, 张秀梅, 王小辉, 米红娟 申请人:新奥博为技术有限公司