第8章医学监测仪器

1、第8章医学监测仪器医学气体监测 1、与临床麻醉相关的医学气体有和两类。（1）生理气体：氧气、二氧化碳。 （2）麻醉气体：气体麻醉剂和各种挥发性吸入麻醉药等。2、医学气体监测：采集含有患者生理信息和医学管理信息的气体，通过仪器检测有关气体含量，指导医学干预的监测技术。3、意义 ：60%的严重麻醉事故与患者的呼吸系统和气体管理设备有关。监测吸入麻醉气体浓度，可以避免深麻醉危险，防止麻醉中觉醒等。 第一节 气体的采集1、麻醉气体监测仪都以呼末气体为监测对象（1）不同部位的气体检测结果具有不同的临床意义；（2）呼末气体和肺泡气体最能反映患者生 理状态和麻醉管理水平。2、气体采集方法 （1）主流式（ma

2、instream）（2）旁流式(sidestream) （3）截流式（cut-stream） 第二节 气体检测技术医用气体监测仪主要采用电化学、红外线、顺磁三种气体检测技术。 一、电化学分析技术原理：氧化还原反应存在着电子传递过程，其电量变化与参加反应的氧气含量成比例。1、Galvanic电池又称燃料电池（fuel cell），由金质阴电极和浸在氢氧化钾电解膏中的铅阳电极组成。 阴极：O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 阳极：4OH- + 2Pb 2PbO + 2H2O + 4e- 电池内两极间的电子传递在外电路形成的电流与被检气体的氧气分压成正比。 燃料电池测氧仪反应速度慢，不能随呼吸

3、进行实时监测，主要用来检测麻醉回路中的平均氧浓度。2、极谱电极（polarographic electrode）又称Clark电极，由银/氯化银阳极、金或铂阴极、饱和氯化钾电解液和气体通透膜构成（见图9-5）。 在外电场极化电压作用下，两极之间产生与气体氧分压成正比的氧化还原电流。 阴极：O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 在外电场作用下：4OH- + 4KCI4KOH+ 4CI- 阳极：4Ag + 4CI- 4AgCl + 4e- 极谱电极测氧仪的反应时间也比较慢，也不能实时监测呼吸气体。二、顺磁分析技术1、顺磁物质：能够增强周围磁场的物质。 相关的医用气体中，只有氧气具有顺磁性质，避

4、免了其它气体对氧气测量的影响。2、原理：见图13-6。3、采用空气参比定标，以百分浓度为显示单位。 4、特点：反应速度快，测量值不受环境大气压的影响，不损耗传感器, 可以连续观察呼吸气体的氧气浓度曲线。 常与红外线技术整合成为多功能的麻醉气体监测仪。 三、红外线分析技术原理：具有两个以上不同元素的气体分子（如N2O、CO2以及卤素麻醉气体）都具有特定的红外线吸收光谱，吸光度与吸光物质的浓度成比例，即特定红外线透射强度与相关气体含量成反比。 常见医学气体的红外吸收光谱见图9-7。 1、主流式红外线气体监测仪优点：（1）呼末二氧化碳监测反应速度快； （2）可以实时监测每次吸气和呼气的二氧化碳浓度，

5、并描记 二氧化碳呼吸波形。缺点：（1）容易受到水汽和呼吸道排出物污染，严重影响检测精度； （2）需要较长的预热时间，存在灼伤患者的隐患； （3）传感器较笨重，容易跌落损坏，还可能造成脱管、气管导 管扭曲等危险。 2、旁流式红外线气体监测仪优点：（1）远离患者，使用方便； （2）传感器工作条件稳定， 有利于精确测量； （3）可连续测量呼吸气体 中的二氧化碳和各种 吸入麻醉气体的浓度。缺点：（1）波形显示存在一定时间 延迟； （2）需要加大新鲜气流补充； （3）参比空气对麻醉回路气 体成分有干扰。 （4）积水器需要定期更换。 四其他气体分析技术(一）气相色谱分析技术 气相色谱分析技术原理 恒流载气

6、通过色谱柱，气体样本注入载气通过色谱柱时，由于色谱柱内的固定相与不同气体分子的粘滞力不同，相似者相容，黏滞力强，流过速度慢，反之流过速度快。这样混合气体中的不同成分被分离，分别先后通过检测器进行定量分析。气相色谱分析技术 气相色谱通用性好，可以检测各种与麻醉相关的气体。但该方法分析速度慢，不同理化性质的气体不能同时测定，难以满足临床监测连续快速的要求。（二）质谱分析技术与四级质谱不同的是利用磁场改变气体离子的运行轨道，设置多个靶电极，可以同时鉴别并检测多种已知气体的成分。质谱分析技术 质谱仪具有多种气体分析功能，反应时间快，敏感性高。专用质谱仪仅能检测预设的气体，使用前需要较长时间的预热和抽真

7、空过程。（三）拉曼光谱（Raman spectrometry）分析技术拉曼光谱属于光散射分析技术，激光作用于气体分子，分子内的一部分电子吸收光子能量进入震荡或旋转状态，跃迁到较高能量级轨道。随后被吸收的能量以不同的波长再发射出来，气体分子能量恢复到原来的水平。（四）压电晶体分析技术压电晶体在极间电压的作用下，会产生一定频率的振荡，振荡频率与晶体物理特性、电极板质量和极间电压相关。在晶体极板上涂复脂质层，当脂质层与麻醉药蒸气接触时会吸附麻醉药蒸气使之质量发生变化，引起晶体振荡频率偏移，频率偏移量与混合气体中麻醉蒸气浓度成比例。这种技术反应时间快。但不能检测生理气体，只能检测一种麻醉气体。（五）光

8、干涉分析技术第三节 医学气体监测的影响因素 医学气体监测可以及时发现麻醉临床气体管理方面的误差，具有良好的预警作用。然而许多因素的干扰会严重影响测量准确度，可能误导医生做出错误的判断和处置。 一气体采集方法最能反映患者生理状态和麻醉管理水平的是患者的呼气末气体和肺泡气体。主流和旁流呼气末气体检测值总是低于动脉血气分析结果。截流采气检测结果能够避免这种影响，检测值非常接近血气分析结果。二、海拔高度和大气压 一定浓度的气体在不同大气压下分压值不同，一定分压的气体在不同大气压下浓度不同。影响大气压的因素除海拔高度外，还有气温、湿度、季节等气象条件。 二、水蒸汽1、除水的必要性：患者呼出气体为37水蒸

9、汽饱和的湿润气体，其饱和蒸气压为47 mmHg（6.3kPa）。由于水蒸汽红外线吸收带与CO2和麻醉气体部分重叠，会干扰测定，还会污染检测室，严重影响测量值。2、主流采集检测的除水方法： 采用传感器38恒温的方法减少水蒸汽影响。原理在于气体携带水分的能力（湿度为100%时的最大含水量，简称水容量）与温度呈正比。 3、旁流采气监测仪采用的除水步骤：进入采气管的呼吸气体会逐渐降至室温，随着温度降低，呼吸气体中的水蒸汽冷凝释出的水分沉积在采气管管壁和积水杯内。 在积水器内设有疏水性过滤膜阻挡气体中的水分子和颗粒物质通过。通过过滤膜的气体进入监测仪内连接的nafion管。这是一种编织尼龙管，其管壁材料

10、具有亲水性，可以在不漏气的情况下，允许气体中的水分通过管壁渗透到管外蒸发。经以上处理后的检测气体湿度已经很低。检测器恒温到38左右，由于气体温度重新上升，水容量加大，使检测气体的湿度更为降低 4、呼出气除水以后的检测值会高于实际值。为了纠正这种人为误差，常使用如下校正公式： PCO2=FCO2（Pb-47） 三、仪器漂移1、原因： 气体监测仪内的光学和电子元器件在长时间使用以后，会发生特性改变。2、结果： 导至仪器的准确度和稳定性降低，不可避免地造成系统误差。系统误差太大会影响临床判断，甚至误导医学决策。长时间不校准的气体监测仪误差可以超过50%。3、解决方法： 基本方法是利用已知浓度的标准气体定期进行仪器灵敏度的校准。 第四节 医学气体监测仪器的校准一、仪器校准的一般步骤为： 1进入气体校准菜单。 2将采气管置于空气中调零。 3按照菜单指示，向采气管或传感器输送已知浓度的标准气体。 4等待检测数值显示稳定，提示检测完毕后，关闭标准气源。 5将显示数值调整到标准气体的已知浓度值。 6确认操作，退出气体校准菜单。 二、常用标准气体的配制方法简介：1测氧仪 无需配制，空气和医用氧气。2、二氧化碳监测仪的配制 气压配气法。基本原理：容器内某气体浓度等于其分压与总压的比值。 3、吸入麻醉剂的标准气体配制 多采用容积配气法