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腹腔是一個(gè)封閉的腔隙,其中的任何器官體積增加超過(guò)一定限度均可導(dǎo)致腹內(nèi)高壓，腹腔壓力監(jiān)測(cè)旨在通過(guò)觀察腹部手術(shù)后及重癥病人的腹內(nèi)壓變化,為及時(shí)地給予干預(yù)性治療、護(hù)理提供有效的依據(jù)。現(xiàn)在對(duì)腹腔壓力的測(cè)量，人們通常采用測(cè)量膀胱壓力的辦法，這種方法是通過(guò)一根導(dǎo)尿管插入膀胱，并往膀胱緩慢灌注大約50ml生理鹽水，然后測(cè)量液體從膀胱流出時(shí)的壓力。這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用，測(cè)量數(shù)值能夠真實(shí)反映人體腹腔壓力值。但是這種方法有一個(gè)非常致命的缺點(diǎn)：每測(cè)量一次膀胱壓力就需要灌注一次，醫(yī)務(wù)人員不可能不停的去灌注生理鹽水，一般的重癥監(jiān)護(hù)是每隔4～12小時(shí)灌注測(cè)量一次，這種間斷測(cè)量就有可能影響醫(yī)務(wù)人員及時(shí)了解病人腹腔壓力變化情況，甚至延誤實(shí)施搶救的最佳時(shí)間。本文正是考慮了以往測(cè)量方法的弊端，以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的腹腔壓力動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x，其主要特點(diǎn)是：對(duì)病人進(jìn)行無(wú)痛無(wú)創(chuàng)連續(xù)腹腔壓力測(cè)量，能實(shí)現(xiàn)腹腔壓力數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集、存儲(chǔ)、顯示，以便于醫(yī)務(wù)人員及時(shí)掌握病人病情。 測(cè)量原理 要對(duì)重癥病人進(jìn)行腹腔壓力測(cè)試，必須進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，所以我們采用了一種新方法來(lái)測(cè)量腹腔壓力。系統(tǒng)原理框圖如圖1，注水泵通過(guò)導(dǎo)尿管往被測(cè)量人的膀胱注入生理鹽水，這里使用的導(dǎo)尿管采用雙通道導(dǎo)尿管，注水泵從一個(gè)通道往膀胱中灌水，注水速度保持在4ml/h，壓力傳感器從另一個(gè)通道測(cè)量流出的水的壓力變化情況。傳感器將壓力變化情況轉(zhuǎn)換成微弱的電壓幅度變化（0～75mV），經(jīng)過(guò)模擬放大器放大后得到變化范圍在0～4.5V左右的電壓變化值，再使用單片機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)這個(gè)模擬電壓進(jìn)行采樣，經(jīng)過(guò)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后送顯示器顯示。這個(gè)過(guò)程使用注水泵不停的注入生理鹽水，傳感器也不間斷的對(duì)壓力值進(jìn)行測(cè)量，顯示器動(dòng)態(tài)刷新測(cè)量結(jié)果，這樣就可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。 圖1 腹腔壓力動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)原理框圖 從測(cè)量原理來(lái)講，與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比有兩個(gè)方面的改進(jìn)。 一方面，這里采用雙通道導(dǎo)尿管代替了傳統(tǒng)測(cè)量方法中的普通導(dǎo)尿管。使用雙通道導(dǎo)尿管可以用一個(gè)通道來(lái)進(jìn)行液體連續(xù)灌注，同時(shí)使用另一個(gè)通道來(lái)測(cè)量液體經(jīng)過(guò)膀胱后流出時(shí)的壓力。在傳統(tǒng)方法中使用的導(dǎo)尿管只有一個(gè)通道，所以灌注的時(shí)候不能測(cè)量，只有灌注了一定的量之后（一般灌注50ml），撤掉灌注設(shè)備，然后接上測(cè)量設(shè)備開(kāi)始測(cè)量液體從膀胱流出時(shí)的壓力。 另一方面，為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量，我們采用了單片機(jī)（AT89S52）來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)工作。AT89S52在系統(tǒng)中主要用來(lái)控制A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集，把采集到的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，控制顯示器動(dòng)態(tài)刷新顯示結(jié)果。在傳統(tǒng)方法中，由于只測(cè)量一次壓力數(shù)值，所以一般不采用微處理器進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，測(cè)量設(shè)備軟硬件都更簡(jiǎn)單。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用AT89S52作為主控制器，控制數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算和顯示。壓力傳感器采用NPC1210高精度壓力傳感器，壓力傳感器輸出的是0～75mV微弱電壓信號(hào)。傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)雙絞屏蔽線傳出，送入放大器進(jìn)行放大。放大器選用ICL7650這種高精度運(yùn)算放大器,它具有輸入偏置電流小、失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強(qiáng)、且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，放大器電路如圖2所示。 圖2 放大電路 對(duì)傳感器輸出的微弱電壓信號(hào)放大60倍左右輸出送A/D轉(zhuǎn)換器。選用8位A/D轉(zhuǎn)換器AD0809實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，用AT89S52控制A/D轉(zhuǎn)換器采集放大器輸出的范圍在0～4.5V的模擬電壓信號(hào)。AT89S52與AD0809的接口電路如圖3，得到的數(shù)字信號(hào)送AT89S52進(jìn)行處理。后端采用3位共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示結(jié)果，由單片機(jī)P2口輸出段碼，P1口輸出位碼。 圖3 AT89S52與AD0809的接口電路 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主要子程序模塊包括:系統(tǒng)初始化、A/D轉(zhuǎn)換程序、平均濾波子程序、標(biāo)度變換子程序、二進(jìn)制轉(zhuǎn)BCD碼子程序。主程序流程圖如圖4所示。為了防止病人由于咳嗽等偶然原因造成的腹腔壓力陡變影響，在數(shù)據(jù)處理方面，采用了平均濾波方法以減小偶然誤差。圖5為平均濾波子程序流程圖。該子程序采用平均濾波的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即將連續(xù)采樣10次的數(shù)據(jù)去掉最大值和最小值之后進(jìn)行累加求和，按8次采樣值取平均數(shù)，即得有效采樣值，存入發(fā)送緩沖區(qū)。 圖4 主程序流程圖 圖5 平均濾波子程序流程圖 防止信號(hào)干擾的注意事項(xiàng) 系統(tǒng)應(yīng)用于對(duì)危重病人腹腔壓力的監(jiān)測(cè)，可靠性成為設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的重點(diǎn)。系統(tǒng)使用高精度壓力傳感器檢測(cè)壓力變化，對(duì)干擾信號(hào)的抑制也就成為設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)中主要作如下考慮： (1)為了抑制因?yàn)殡娫措妷翰▌?dòng)引起的噪聲影響，增加去藕電容、屏蔽罩和濾波電路。 (2)各邏輯電路芯片中未使用的輸入端，根據(jù)邏輯關(guān)系接至已使用芯片的輸入端或者接地，或者接高電平，以減少外部干擾信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的影響。 (3)時(shí)鐘脈沖信號(hào)配置適當(dāng)靠近CPU，選擇短而粗的引線。 (4)對(duì)弱信號(hào)線進(jìn)行屏蔽保護(hù)；電源線與信號(hào)線分開(kāi)走線，以防止線間串?dāng)_。 (5)合理布置地線:由于本系統(tǒng)的信號(hào)工作頻率為11.0592MHz，數(shù)字地與模擬地分開(kāi)，分別與電源端地線相連，而且盡量加大模擬電路的接地面積；接地線盡量加粗，以防止接地電位會(huì)隨電流的變化而變化，使系統(tǒng)的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)定，使系統(tǒng)的抗噪聲性能變差。 (6)任何信號(hào)線都不形成環(huán)路；走線盡量要短而直；盡量減少過(guò)孔量；盡量用45°折線而不用90°折線布線。 (7)時(shí)鐘線要垂直于I/O口線，可以減少I(mǎi)/O口線對(duì)時(shí)鐘電路的干擾。 (8)模擬信號(hào)輸入線、參考電壓端盡量遠(yuǎn)離數(shù)字電路信號(hào)線。 (9)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用平均濾波的方法減小偶然誤差。 結(jié)論 本文設(shè)計(jì)了腹腔壓力動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，采用雙通道導(dǎo)尿管，用連續(xù)灌注，連續(xù)測(cè)量的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)腹腔壓力的動(dòng)態(tài)測(cè)量。測(cè)量?jī)x選用低功耗8位單片機(jī)AT89S52對(duì)壓力傳感器采集的腹腔壓力信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析及處理。所設(shè)計(jì)的腹腔壓力動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x帶有數(shù)碼管顯示器，能實(shí)時(shí)顯示所檢測(cè)的腹腔壓力信號(hào)。測(cè)量?jī)x對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)備和方法加以改進(jìn)，對(duì)熟悉傳統(tǒng)設(shè)備的醫(yī)務(wù)人員也不會(huì)帶來(lái)更多的負(fù)擔(dān)。這種腹腔壓力測(cè)量?jī)x摒棄了傳統(tǒng)的人工定期監(jiān)測(cè)的方法，采用了先進(jìn)的連續(xù)測(cè)量的方法，為重癥病人的腹腔壓力監(jiān)控開(kāi)辟了新的途徑。 |
