第八章醫(yī)學(xué)氣體監(jiān)測(cè)儀器

第六章肌松監(jiān)測(cè)儀器肌松監(jiān)測(cè)儀基本原理EMG型肌松監(jiān)測(cè)儀MMG型肌松監(jiān)測(cè)儀肌松監(jiān)測(cè)中的注意事項(xiàng)電刺激參數(shù)電刺激方式*原理*基本結(jié)構(gòu)直接原理*加速度原理*

{{{超聲波成像原理超聲波成像：脈沖回聲成像、M超心動(dòng)圖、二維超聲心動(dòng)圖、超聲多普勒、彩色多普勒超聲儀器引導(dǎo)下的麻醉操作技術(shù)經(jīng)食管超聲心動(dòng)圖超聲物理：反射、透射、折射、衰減、探頭{{基本設(shè)備檢查技術(shù)神經(jīng)阻滯周圍神經(jīng)成像技術(shù)中心靜脈和動(dòng)脈穿刺置管{第七章超聲診斷儀器第八章醫(yī)學(xué)氣體監(jiān)測(cè)儀器醫(yī)學(xué)氣體監(jiān)測(cè)1、與臨床麻醉相關(guān)的醫(yī)學(xué)氣體有生理氣體和麻醉氣體兩類。（1）生理氣體：氧氣、二氧化碳。（2）麻醉氣體：氣體麻醉劑和各種揮發(fā)性吸入麻醉藥等。2、醫(yī)學(xué)氣體監(jiān)測(cè)：采集含有患者生理信息和醫(yī)學(xué)管理信息的氣體，通過(guò)儀器檢測(cè)有關(guān)氣體含量，指導(dǎo)醫(yī)學(xué)干預(yù)的監(jiān)測(cè)技術(shù)。3、意義：60%的嚴(yán)重麻醉事故與患者的呼吸系統(tǒng)和氣體管理設(shè)備有關(guān)。監(jiān)測(cè)吸入麻醉氣體濃度，可以避免深麻醉危險(xiǎn)，防止麻醉中覺(jué)醒等。(提高麻醉安全)內(nèi)容第一節(jié)檢測(cè)氣體的采集第二節(jié)氣體檢測(cè)技術(shù)第三節(jié)醫(yī)學(xué)氣體監(jiān)測(cè)的影響因素第四節(jié)醫(yī)學(xué)氣體監(jiān)測(cè)儀器的校準(zhǔn)第一節(jié)氣體的采集1、麻醉氣體監(jiān)測(cè)儀都以呼末氣體為監(jiān)測(cè)對(duì)象（1）不同部位的氣體檢測(cè)結(jié)果具有不同的臨床意義；（2）呼末氣體和肺泡氣體最能反映患者生理狀態(tài)和麻醉管理水平。2、氣體采集方法（1）主流式（mainstreamgascollect）（2）旁流式(sidestreamgascollect)（3）截流式（cut-streamgascollect）

（1）主流式（mainstreamgascollect）檢測(cè)傳感器位于患者氣道出口處，直接測(cè)量通過(guò)的呼吸氣流。圖8-1主流式氣體采集（2）旁流式(sidestreamgascollect)普遍采用

檢測(cè)傳感器位于氣體監(jiān)測(cè)儀內(nèi)，在患者氣道出口處接采氣三通管，采氣泵持續(xù)采集患者的呼吸氣體送入監(jiān)測(cè)儀完成檢測(cè)。圖8-2旁流式氣體采集（3）截流式（cut-streamgascollect）在旁流式采集技術(shù)基礎(chǔ)上，于呼氣末阻斷麻醉回路與患者氣道的聯(lián)系，采集患者肺泡氣體完成檢測(cè)。

圖8-3截流式氣體采集檢測(cè)結(jié)果最接近動(dòng)脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果，但只能間斷進(jìn)行，不能連續(xù)監(jiān)測(cè)。第二節(jié)氣體檢測(cè)技術(shù)醫(yī)用氣體監(jiān)測(cè)儀主要采用電化學(xué)、紅外線、順磁三種氣體檢測(cè)技術(shù)。一、電化學(xué)分析技術(shù)原理：氧化還原反應(yīng)存在著電子傳遞過(guò)程，其電量變化與參加反應(yīng)的氧氣含量成比例。1、Galvanic電池又稱燃料電池（fuelcell），由金質(zhì)陰電極和浸在氫氧化鉀電解膏中的鉛陽(yáng)電極組成。陰極：O2+2H2O+4e-→4OH-

陽(yáng)極：4OH-+2Pb→2PbO+2H2O+4e-

電池內(nèi)兩極間的電子傳遞在外電路形成的電流與被檢氣體的氧氣分壓成正比。

壽命半年左右燃料電池測(cè)氧儀反應(yīng)速度慢，不能隨呼吸進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，主要用來(lái)檢測(cè)麻醉回路中的平均氧濃度。圖8-4氧化還原電池2、極譜電極（polarographicelectrode）又稱Clark電極，由銀/氯化銀陽(yáng)極、金或鉑陰極、飽和氯化鉀電解液和氣體通透膜構(gòu)成（見(jiàn)圖8-5）。在外電場(chǎng)極化電壓作用下，兩極之間產(chǎn)生與氣體氧分壓成正比的氧化還原電流。

陰極：O2+2H2O+4e-→4OH-

在外電場(chǎng)作用下：4OH-+4KCl→4KOH+4Cl-

陽(yáng)極：4Ag+4Cl-→4AgCl+4e-

壽命長(zhǎng)。極譜電極測(cè)氧儀的反應(yīng)時(shí)間也比較慢，也不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)呼吸氣體。圖8-5極譜電極二、順磁分析技術(shù)1、順磁物質(zhì)：能夠增強(qiáng)周圍磁場(chǎng)的物質(zhì)。相關(guān)的醫(yī)用氣體中，只有氧氣具有順磁性質(zhì)，避免了其它氣體對(duì)氧氣測(cè)量的影響。2、原理：見(jiàn)圖8-6。氧氣分子在交變磁場(chǎng)中隨磁場(chǎng)變化翻動(dòng)會(huì)造成氣流擾動(dòng)。氧氣含量高的氣流通道阻力變大。3、采用空氣參比定標(biāo)，以百分濃度為顯示單位。4、特點(diǎn)：反應(yīng)速度快，測(cè)量值不受環(huán)境大氣壓的影響，不損耗傳感器,可以連續(xù)觀察呼吸氣體的氧氣濃度曲線。

圖8-6順磁氧氣分析原理示意圖聲磁分析原理：當(dāng)交變磁場(chǎng)的頻率在聲波范圍，可利用微音器在管道內(nèi)檢測(cè)氣流擾動(dòng)產(chǎn)生的特定音頻信號(hào)。常與紅外線技術(shù)整合成為多功能的麻醉氣體監(jiān)測(cè)儀。

三、紅外線分析技術(shù)原理：具有兩個(gè)以上不同元素的氣體分子（如N2O、CO2以及鹵素麻醉氣體）都具有特定的紅外線吸收光譜，吸光度與吸光物質(zhì)的濃度成比例，即特定紅外線透射強(qiáng)度與相關(guān)氣體含量成反比。常見(jiàn)醫(yī)學(xué)氣體的紅外吸收光譜見(jiàn)圖9-7。圖8-7醫(yī)學(xué)氣體的紅外線吸收特性1、主流式紅外線氣體監(jiān)測(cè)儀紅外線傳感器直接放置在氣管導(dǎo)管接頭呼吸氣體通路上。原理：紅外線透射穿過(guò)氣體，經(jīng)濾光片排除雜光干擾到達(dá)對(duì)側(cè)換能器，在換能器上產(chǎn)生的電流與被測(cè)氣體濃度成比例。優(yōu)點(diǎn)：（1）呼末二氧化碳監(jiān)測(cè)反應(yīng)速度快；（2）可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每次吸氣和呼氣的二氧化碳濃度，并描記二氧化碳呼吸波形。缺點(diǎn)：（1）容易受到水汽和呼吸道排出物污染，嚴(yán)重影響檢測(cè)精度；（2）需要較長(zhǎng)的預(yù)熱時(shí)間，存在灼傷患者的隱患；（3）傳感器較笨重，容易跌落損壞，還可能造成脫管、氣管導(dǎo)管扭曲等危險(xiǎn)。圖8-8主流式二氧化碳監(jiān)測(cè)原理2、旁流式紅外線氣體監(jiān)測(cè)儀優(yōu)點(diǎn)：（1）遠(yuǎn)離患者，使用方便；（2）傳感器工作條件穩(wěn)定，有利于精確測(cè)量；（3）可連續(xù)測(cè)量呼吸氣體中的二氧化碳和各種吸入麻醉氣體的濃度。缺點(diǎn)：（1）波形顯示存在一定時(shí)間延遲；（2）需要加大新鮮氣流補(bǔ)充；（3）參比空氣對(duì)麻醉回路氣體成分有干擾。（4）積水器需要定期更換。圖8-9旁流式紅外線氣體測(cè)量原理聲光氣體分析原理氣體分子吸收紅外線后會(huì)體積膨脹，引起氣壓升高。采氣泵以恒定流速吸引呼吸氣體流過(guò)檢查室，遮光輪片不同半徑上留有三排透光孔，相應(yīng)部位有三個(gè)濾光片分別透過(guò)氧化亞氮、揮發(fā)性麻醉氣體和二氧化碳特征波長(zhǎng)的紅外光。工作時(shí)遮光輪片勻速旋轉(zhuǎn)，使紅外線以脈沖形式照射檢測(cè)室，每種波長(zhǎng)的紅外光激活一種氣體，引起氣體規(guī)律漲縮，當(dāng)紅外脈沖頻率達(dá)到音頻范圍，氣路中的微音器可檢測(cè)到三種不同頻率的音頻信號(hào)，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的氣體含量。圖8-10聲光氣體分析原理四、其他氣體分析技術(shù)(一）氣相色譜分析技術(shù)

恒流載氣通過(guò)色譜柱，氣體樣本注入載氣通過(guò)色譜柱時(shí)，由于色譜柱內(nèi)的固定相與不同氣體分子的粘滯力不同，相似者相容，黏滯力強(qiáng)，流過(guò)速度慢，反之流過(guò)速度快。這樣混合氣體中的不同成分被分離，分別先后通過(guò)檢測(cè)器進(jìn)行定量分析。不同固定相分析不同氣體成分，如：

活性炭分析CO2和N2O;

分子篩分析O2和N2；

擔(dān)體上涂覆聚乙二醇或OV17等極性固定液可分析多種揮發(fā)性吸入麻醉藥蒸汽；

等等。

氣相色譜通用性好，可以檢測(cè)各種與麻醉相關(guān)的氣體。但該方法分析速度慢，不同理化性質(zhì)的氣體不能同時(shí)測(cè)定，難以滿足臨床監(jiān)測(cè)連續(xù)快速的要求。（二）質(zhì)譜分析技術(shù)

四級(jí)質(zhì)譜儀磁選擇質(zhì)譜儀四級(jí)質(zhì)譜儀采氣泵吸引患者呼吸氣體進(jìn)入樣品室。離子室加熱燈絲提供電子，穿過(guò)離子室沖向?qū)γ骐姌O板。樣品氣體在高速電子轟擊下，失去一個(gè)電子，成為帶正電的氣體離子，在加速電場(chǎng)引導(dǎo)下向靶電極運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)軌跡與質(zhì)量/電荷比值有關(guān)，大多數(shù)氣體離子被電極捕獲，不能到達(dá)靶電極。只允許一種質(zhì)荷比的離子到達(dá)靶電極，改變電場(chǎng)參數(shù)控制不同質(zhì)荷比的氣體離子到達(dá)靶電極，靶電極的電信號(hào)和檢測(cè)氣體濃度成比例。磁選擇質(zhì)譜儀：與四級(jí)質(zhì)譜不同的是利用磁場(chǎng)改變氣體離子的運(yùn)行軌道，設(shè)置多個(gè)靶電極，可以同時(shí)鑒別并檢測(cè)多種已知?dú)怏w的成分。質(zhì)譜分析技術(shù)

質(zhì)譜儀具有多種氣體分析功能，反應(yīng)時(shí)間快，敏感性高。專用質(zhì)譜儀僅能檢測(cè)預(yù)設(shè)的氣體，使用前需要較長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱和抽真空過(guò)程。（三）拉曼光譜（Ramanspectrometry）分析技術(shù)拉曼光譜屬于光散射分析技術(shù)，激光作用于氣體分子，分子內(nèi)的一部分電子吸收光子能量進(jìn)入震蕩或旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，躍遷到較高能量級(jí)軌道。隨后被吸收的能量以不同的波長(zhǎng)再發(fā)射出來(lái)，氣體分子能量恢復(fù)到原來(lái)的水平。（四）壓電晶體分析技術(shù)壓電晶體在極間電壓的作用下，會(huì)產(chǎn)生一定頻率的振蕩，振蕩頻率與晶體物理特性、電極板質(zhì)量和極間電壓相關(guān)。在晶體極板上涂復(fù)脂質(zhì)層，當(dāng)脂質(zhì)層與麻醉藥蒸氣接觸時(shí)會(huì)吸附麻醉藥蒸氣使之質(zhì)量發(fā)生變化，引起晶體振蕩頻率偏移，頻率偏移量與混合氣體中麻醉蒸氣濃度成比例。這種技術(shù)反應(yīng)時(shí)間快。但不能檢測(cè)生理氣體，只能檢測(cè)一種麻醉氣體。（五）光干涉分析技術(shù)光源發(fā)出光呈平行光，通過(guò)狹縫，到達(dá)平面鏡O點(diǎn)分成入射I和反射II兩路同源相干光束，分別穿過(guò)參比氣室和測(cè)量氣室，經(jīng)折光棱鏡匯聚到平面鏡O’點(diǎn)，形成干涉光柵，再經(jīng)過(guò)一棱鏡轉(zhuǎn)向90°，通過(guò)顯微鏡觀察光柵條紋。若測(cè)量氣室和參比氣室成分一致，干涉條紋指示為零。若成分不同，由于氣體折光率改變，干涉條紋發(fā)生偏移，位移量和氣體含量成正比。第三節(jié)醫(yī)學(xué)氣體監(jiān)測(cè)的影響因素

醫(yī)學(xué)氣體監(jiān)測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)麻醉臨床氣體管理方面的誤差，具有良好的預(yù)警作用。然而許多因素的干擾會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量準(zhǔn)確度，可能誤導(dǎo)醫(yī)生做出錯(cuò)誤的判斷和處置。

一、氣體采集方法不同部位的氣體監(jiān)測(cè)結(jié)果具有不同的臨床意義。最能反映患者生理狀態(tài)和麻醉管理水平的是患者的呼氣末氣體和肺泡氣體。主流和旁流呼氣末氣體檢測(cè)值總是低于動(dòng)脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果。截流采氣檢測(cè)結(jié)果能夠避免這種影響，檢測(cè)值非常接近血?dú)夥治鼋Y(jié)果。二、海拔高度和大氣壓

一定濃度的氣體在不同大氣壓下分壓值不同，一定分壓的氣體在不同大氣壓下濃度不同。影響大氣壓的因素除海拔高度外，還有氣溫、濕度、季節(jié)等氣象條件。

醫(yī)用二氧化碳監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)具備實(shí)時(shí)測(cè)量大氣壓的功能，否則難以保證FCO2-PCO2的換算準(zhǔn)確度。

三、水蒸汽1、除水的必要性：患者呼出氣體為37℃水蒸汽飽和的濕潤(rùn)氣體，其飽和蒸氣壓為47mmHg（6.3kPa）。由于水蒸汽紅外線吸收帶與CO2和麻醉氣體部分重疊，會(huì)干擾測(cè)定，還會(huì)污染檢測(cè)室，嚴(yán)重影響測(cè)量值。2、主流采集檢測(cè)的除水方法：采用傳感器38℃恒溫的方法減少水蒸汽影響。原理在于氣體攜帶水分的能力（濕度為100%時(shí)的最大含水量，簡(jiǎn)稱水容量）與溫度呈正比。氣體溫度下降時(shí)水容量降低，原本水蒸氣不飽和的氣體，濕度可以超過(guò)100%變得過(guò)飽和，超出水容量的部分以冷凝水的形式釋放。反之，氣體溫度上升，水容量增大，檢測(cè)器內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象。3、旁流采氣監(jiān)測(cè)儀采用的除水步驟：①進(jìn)入采氣管的呼吸氣體會(huì)逐漸降至室溫，隨著溫度降低，呼吸氣體中的水蒸汽冷凝釋出的水分沉積在采氣管管壁和積水杯內(nèi)。②在積水器內(nèi)設(shè)有疏水性過(guò)濾膜阻擋氣體中的水分子和顆粒物質(zhì)通過(guò)。③通過(guò)過(guò)濾膜的氣體進(jìn)入監(jiān)測(cè)儀內(nèi)連接的nafion管。這是一種編織尼龍管，其管壁材料具有親水性，可以在不漏氣的情況下，允許氣體中的水分通過(guò)管壁滲透到管外蒸發(fā)。經(jīng)以上處理后的檢測(cè)氣體濕度已經(jīng)很低。④檢測(cè)器恒溫到38℃左右，由于氣體溫度重新上升，水容量加大，使檢測(cè)氣體的濕度更為降低4、呼出氣除水以后的檢測(cè)值會(huì)高于實(shí)際值。為了糾正這種人為誤差，常使用如下校正公式：

PCO2=FCO2×（Pb-47）四、儀器漂移1、原因：氣體監(jiān)測(cè)儀內(nèi)的光學(xué)和電子元器件在長(zhǎng)時(shí)間使用以后，會(huì)發(fā)生特性改變。2、結(jié)果：導(dǎo)致儀器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性降低，不可避免地造成系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差太大會(huì)影響臨床判斷，甚至誤導(dǎo)醫(yī)學(xué)決策。長(zhǎng)時(shí)間不校準(zhǔn)的氣體監(jiān)測(cè)儀誤差可以超過(guò)±50%。3、解決方法：基本方法是利用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體定期進(jìn)行儀器靈敏度的校準(zhǔn)。

五、其他臨床因素的影響1、旁流式采氣流量通常為150ml/min左右，采氣管道積水、扭曲、污染等造成流量降低，氣體在采氣管內(nèi)縱向擴(kuò)散，測(cè)量值偏低。2、呼吸頻率過(guò)快，吸呼比大于1:1，影響呼氣末氣體的測(cè)量值。3、儀器附近使用電刀等強(qiáng)電磁波也會(huì)影響氣體測(cè)量值。第四節(jié)醫(yī)學(xué)氣體監(jiān)測(cè)儀器的校準(zhǔn)一、儀器校準(zhǔn)的一般步驟為：

1．進(jìn)入氣體校準(zhǔn)菜單。

2．將采氣管置于空氣中調(diào)零。

3．按照菜單指示，向采氣管或傳感器輸送已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體。

4．等待檢測(cè)數(shù)值顯示穩(wěn)定，提示檢測(cè)完畢后，關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)氣源。

5．將顯示數(shù)值調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)氣體的已知濃度值。

6．確認(rèn)操作，退出氣體校準(zhǔn)菜單。二、常用標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制方法簡(jiǎn)介：1．測(cè)氧儀無(wú)需配制