麻醉设备学麻醉设备学大连医科大学附属第一医院麻醉科大连医科大学附属第一医院麻醉科 第六章呼吸功能监测仪器第六章呼吸功能监测仪器第一节第一节 气道压监测气道压监测 #气道压监测的重要性：气道压监测的重要性：正压通气情况下必须进行气道压监测，过高的气道压容易造成肺泡损伤 和心输出量降低。 一、一、 U U形管水柱形管水柱 1.1.U U形管水柱形管水柱是一种最原始的测量方法。 2. 2.U U形管水柱形管水柱测量原理：一端与气道连通，水柱高度即为气道压. 3.特点：只有气道压变化慢时，U U形管水柱形管水柱测量准确；如气道压变化迅速时，由于水的惯性， U形管水柱不能快速响应气道压快速变化部分。二二 、压力表压力表 压力表金属膜片与气道连通，气道压引起膜片位移使指针摆动，根据指针位置即可得到压力值。 三三 、压力传感器压力传感器 1.目前，测量气道压多用压力传感器。2.压力传感器的优点： 体积小、精确度高、惯性小。能监测气道压力的连续变化，并将其转化为相应的电信号，经电子处理后以数字或波形的形式显示。3.应用：持续监测气道压是了解肺、气道情况和管道有无异常的最简便的方法。第二节第二节 通气容量监测通气容量监测 一、 肺活量计（spirometer）1.肺活量计是用来进行肺活量测定的监测仪器# 2.肺活量:一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体总量。l3.肺活量意义肺活量意义：是一次呼吸的最大通气量，在一定意义上可反映呼吸机能的潜在能力。肺活量明显减小是限制性通气障碍的表现。由于肺活量的测定方法简单，重复性较好，故是健康检查常用的指标。成年男子肺活量约为3500毫升，女子约为2500毫升。壮年人的肺活量最大，幼年和老年人较小。l 健康状况愈好的人肺活量愈大，肺组织损害如肺结核、肺纤维化、肺不张或肺叶切除达一定程度时都可能使肺活量减小；脊柱后凸，胸膜增厚，渗出性胸膜炎或气胸等，也可使肺扩张受限，肺活量减小。l4.时间肺活量时间肺活量l 测定肺活量因不限呼气的速度，而测不出呼吸道通气不畅的疾病，因此采用时间肺活量测定法，作为肺功能的动肺功能的动态指标态指标较为理想。l（1）时间肺活量：就是最大吸气后用力作最快速度呼气，直至呼完为止。同时分别记录第1、2、3秒末呼出的气量。l（2）正常人应分别呼出其肺活量的83%、96%和99%。患肺阻塞性肺部疾病患肺阻塞性肺部疾病者往往需要56秒或更多时间才能呼出全部肺活量；呼吸运动受限呼吸运动受限的许多病理状态下，第1秒时间肺活量增加，并可提前呼完全提前呼完全部肺活量部肺活量。所以，时间肺活量可作为鉴别阻塞性或限制性通气障碍的参考。5.临床广泛使用的是钟罩式肺活量计l 钟罩式肺活量计原理：上半部为较轻的钟罩，下半部为注满水的水槽。工作时，首先打开排气管，关闭进水管，使钟罩下降将内部的气体全部排出，然后排气管关闭而进气管打开。呼出气体经进气管进入钟罩气室，在气流作用下，钟罩上升，根据钟罩位置即可确定通气容量。钟罩式肺活量计的优缺点：优点：结构简单 使用方便 读数直观缺点：体积笨重 不能自动记录二、 速度通气量计l1.速度通气量计：是先测量通过某一管道固定截面积的气体流速，然后乘上横截面积，得到流量，对流量进一步积分，即可得到吸入、呼出量。l2. 种类：l差压式 、转子式、应变计式、热传导式、超声等速度通气量计（一）叶轮式通气量计l叶轮式（Wright）通气量计：气体经导流器以切线的方向吹动叶轮旋转，将气体的流速转换为叶轮的速度。在一定的测量范围内，叶轮的转速与气体流速成正叶轮的转速与气体流速成正比比，转动方向与呼出或吸入有关。叶轮的旋转通过机械系统驱动表盘指针转动，最后由指针指出吸入、呼出量。l电子式叶轮通气量计电子式叶轮通气量计：l用光电式测量叶轮转速。在其内部装有发光光源和光电接收器，利用叶片在旋转过程中对光的反射或遮挡来进行脉冲计数。根据单位时间的脉冲数，即可求出叶轮的旋转速度，最后经电子处理以数字的形式显示潮气量、分钟通气量和呼吸频率。l对叶轮式流量计测定的影响因素：l 由于惯性和轴承间的摩擦力，在较高的潮气量潮气量下，读数偏大 ；而在较低的潮气量下，读数又偏小。l 呼吸气流湿度呼吸气流湿度对测量有一定影响。（二）差压式流量计l差压式流量计，主要由节流件和差压传感器构成。节流件增加气流的流阻，当气体流经节流件时，其上、下游之间就会产生静压力差，此差压与流量有固定差压与流量有固定的数值关系。的数值关系。若已知气流性质、节流件形状和管道几何尺寸条件，通过测量差压即可求得气体流量。截面安装材料：l在医学应用中，常用的呼吸流速描记器节流件是在管道内与气流垂直的截面上安装一个细网孔屏细网孔屏，或是一束紧密放置的毛细管毛细管，毛细管的轴线与气流平行。由于网孔或毛细管截面积很小，气流一律被转变为层流。当气体流过管道时，在节流件两端产生的压力差与气体流量成线性关系。l1.减少误差的方法：减少误差的方法：l（1）选择合适口径的节流件l（2）安装恒温加热装置l（3）不断校正l2.差压式流量计优点：差压式流量计优点：因使用方便、l 频响和灵敏度好的优点而在肺通气l 量测量中应用较多。（三）涡街流量计l1.工作原理：l 利用流体流过阻碍物时产生稳定的漩涡，通过测量漩涡产生频率实现流量测量。l2.测量方式：l 由超声发射器发射一束等幅超声波。l3.测量步骤：测量步骤：l 在流动的流体中放置一三角柱或圆柱等漩涡发生体，在漩涡发生体的后部，产生一系列有规律的交替漩涡，由超声检测出漩涡发生频率后，再根据漩涡发生频率计算公式即可得出被测流体的流速。（四）热式流量计l1.原理：当气流流经加热的金属丝或热敏电阻时，将会带走一部分热量，流量越大，带走的热量越多。在一定范围内，其热量变化与流量成一定函数关系。l结构特点：一根极细极短的热丝热丝被连接在测量电桥中。使用时，热丝热丝探头插入气流中，当没有气流通过时，电桥平衡，无信号输出；当有气流通过时，在气流作用下，热丝的温度降低，电阻减小，引起电桥不平衡，产生相应的电压输出信号。热丝温度的变化量取决于气流所带走的热量，直接与气体的流量有关。而热丝的阻值又与其温度有关，所以测量电桥的输出信号与气体流量之间存在着确定的对应关系。l 目前热丝式流量计，均采用的恒温电路，即用一反馈电路维持热丝温度恒定，维持这个温度所需的功率即为流速的量度。为了补偿气体本身温度和环境温度的影响，在管路中加第第2个热丝个热丝进行补偿。l 热丝式流量计响应频率高。由于吸入、呼出气流对热丝降温效果相同，因此，一般的热丝式流量计不能判断气流方向。如在下游加一屏蔽器，使其只在一个方向受到降温，反之不能，如此，吸入和呼出气流就区分开来。l热丝通常为铂，工作温度高达400度。第三节 通气频率监测l 呼吸频率在临床上一般没有单独的仪器进行监测。l一、测量方法l电阻抗容积描记法：l1.方法：利用呼吸气CO2浓度、O2浓度、气流、气道压等曲线，根据曲线峰值（吸气）之间或谷值（呼气）之间的间期换算得到的。2.电阻抗容积描记法原理l 当人体组织的容积发生变化时，其电阻抗也将相应改变，因此，通过检测人体阻抗变化就可以间接测量相应的容积变化。此法常用于观察搏动血流和呼吸等引起的容积变化。3.阻抗法测量呼吸波原理l 见图6-5所示。它借用心电胸部电极，由于呼吸测量和心电测量同时进行，而且共用电极，因此，为了电路能够将呼吸波信号与心电信号分离开来并且人体阻抗近似为纯电阻，对人体施加激励信号源应使用100kHz以内的高频信号。 呼吸检测图激励脉冲发生器人体胸廓前置放大光电隔离调解放大率波A/D转换CPU显示图6-5 呼吸检测图LLRALLRA 图6-5中的LL和RA为心电电极，高频脉冲发生器将高频脉冲通过心电电极加在人体生，施加安全电流，而两电极之间因胸廓随呼吸变化而产生的阻抗变化所引起的电信号变化就调制在高频激励脉冲之上。该调制信号经前置放大、光电隔离、解调、放大、滤波以后就得到呼吸波信号RESP。然后经A/D转换，送入CPU，最后，CPU根据呼吸波形，计算得到呼吸频率。为消除心脏搏动对测量的影响，低通滤波截止频率设为0.1Hz第四节 旁流式肺通气监测仪器l1.旁流式通气监测技术适用于气管插管的病l 人。l2.它能够连续监测气道压、潮气量、速l 率、顺应性和阻力等多种指标。l3.以图线的形式显示顺应性环和阻力环，对l 判断通气回路故障、肺部疾病有重要意l 义。D-lite 传感器应用机理l D-lite 传感器为双向、差压式、速度流量传感器，一般接在呼吸回路Y形管与气管导管之间。 D-lite 传感器实际是一种新型差压式速度流量传感器，它是利用气流流经节流件（毛细管）产生的差压与流速的固定关系进行测量的，压力传感器将其差压转换为电信号，经电子处理后，即可得到流速。根据伯努利方程可计算出下列通气参数l1.参数：流量、潮气量、分钟通气量、气道压、 动态顺应性、静态顺应性、容量-压力环（动态顺应性环）、流量-容积环（动态阻力环）l2.容量-压力环、流量-容积环每次呼吸更新一次，实时显示整个呼吸系统的顺应性和气道阻力，通过与标准曲线比较，可以判断通气故障。l3.动态顺应性环表示的是容量对气道l Paws所绘的环形图。l4.动态阻力环表示的是流量对容积所绘的环形图。第五节第五节 血氧饱和度监测仪器血氧饱和度监测仪器 1.血氧饱和度仪是根据血红蛋白的光吸 收特性而设计，能无创伤连续经皮测定氧饱和度，应用方便、数据可靠。 # 2.血氧饱和度（SpO2）:氧合血与功能血（氧合血+非氧合血）的比值，它反映了血合蛋白与氧的结合程度。一、工作原理1.分光光度法： 因HbO2 、 Hb对光的吸收差异很大，故分别用660nm的红光和940nm的红外光照射手指、脚趾、耳垂等部位，在另一侧检测相应的透射光的光强，经信号处理，代入公式即可求得。 #2.660nm的红光： 氧合血易通过 非氧合血不易通过 940nm的红外光：氧合血不易通过 非氧合血易通过#3.工作流程：发光二极管LED（发射660nm红光） 发光二极管LED (发射940nm红外光) 交替打开或关闭 光电探测器分辨出不同波长的吸收量 代入公式及查表得出SpO2值。二 、脉搏容积图 l1.原理：每次心搏都有少量血液流入或流出手指或耳垂等部位，当用一束光照射手指，在另一侧检测透射光的强度。当心脏收缩时，手指血容量增多，光吸收量较大，检测到的光强小；心脏舒张时，刚好相反。光吸收量的变化就间接反映了血容量的变化。l2.概念 ：根据透射光的光强所绘的图形称为脉搏容积图。l3.应用（掌握）：SpO2监护仪同时显示SpO2数值和脉搏容积图， SpO2数值代表人体血液中氧浓度，波形提示外周血管的灌注情况和血管的舒缩状态。根据波形的波动间期还可以计算脉搏。l 只有脉搏容积图正常时，所测的SpO2才是准确的。l# 4.影响因素：血红蛋白、血管染色、外界光的干扰、低灌注量、胆红素、电刀、静脉搏动后及静脉堵塞、局部血氧不足、传感器不稳定或位置不正、贫血、血氧饱和度较低、测量位置处温度等均影响测量准确性。l（1）如高铁血红蛋白增加会引起SpO2读l 数下降，极值趋向85%。l（2）如HbCO浓度偏高，将使SpO2读数l 上升，极值趋向100%。第六节 血气监测仪器 1. 血气监测仪器又叫血气分析仪，它直 接测量血液中酸碱度(pH)、二氧化碳分 压(PCO2)和氧分压(PO2)，从这三个参 数衍化出若干重要参数，帮助我们深 入认识酸碱平衡。l2.监测方法：电化学方法电化学方法 色谱分析方法色谱分析方法 l #临床上常用的血气分析仪器多为电化学方法。l3.工作原理：被测样品在管路系统的抽吸下被抽进样品室内的测量管。测量管的管壁上开有四个孔，分别安装pH、PCO2 、 PO2三支测量电极和一支参比电极。待测液进入测量管后，同时被四个电极测量，被转换成相应的电信号。这些电信号经放大、模数转换后，送给仪器的微机系统处理后显示结果。一、pH电极（一）参比电极：电化学分析法中，在测量时电极电位始终恒定且已知，称为参比电极。参比电极在各种条件下都能提供恒定的电极电位。（甘汞电极和Ag/AgCl电极） l1.甘汞电极甘汞电极：制作使用方便，最常用。 组成：汞 、甘汞和饱和氯化钾溶液。 注意事项：保持干燥、及时加、注 意存放。 2.Ag/AgCl电极l 组成：涂有氯化银的金属丝、饱和l 氯化钾溶液。 注意：注意：用饱和氯化钾溶液的目的是 为了在各种温度条件下保持恒定的 氯离子浓度。（二）pH玻璃电极l1.pH定义为氢离子活度的负对数故测定pH就是测定氢离子活度。但由于活度难以测量，在一定条件下，用浓度来代替。2.pH测量系统组成：lpH玻璃电极作指示电极 ； l饱和甘汞电极为外参比电极；l样品溶液。l上述三项组成工作电池。lpH指示电极是一个对氢离子敏感的玻璃 l 电极）二、 PCO2电极l1.PCO2电极：为一种特殊的玻璃电极。玻璃电极与参比电极被封装在充满碳酸氢钠和氯化钠溶液的电极内。l原理：电极前端为一半透膜，半透膜不允许测量室内血液样品中的氢离子、碳酸氢根离子及其他带电离子通过，只允许血液样本中二氧化碳分子通过。二氧化碳通过半透膜进行扩散，直到半透膜两侧具有相同的分压为止。l玻璃电极和参比电极将pH的变化测量出来根据Henderson-Hasselbalch方程得出PCO2数值。 l pH=C-KlgPCO2lC和K在一定温度下均为常数。三、 PO2电极lPO2电极结构：l注意：l 在测量前必须使用两种已知浓度的pH溶液进行校正，然后再进行测量。有两种校准溶液经常使用：一是pH接近6.841，另一pH接近7.383。l#pH超出正常范围提示存在失衡。但超出正常范围提示存在失衡。但pH正正常仍可能有酸碱失衡。常仍可能有酸碱失衡。lPaCO2超出正常提示呼吸性酸碱失衡，超出正常提示呼吸性酸碱失衡，lBE超出正常提示有代谢酸失衡。超出正常提示有代谢酸失衡。l但血气和酸碱分析有时还要结合其他检查，结合临床动态观察，才能得到正确判断l血液酸碱度血液酸碱度(pH) l 参考值735745l临床意义：人血处于恒定的弱碱性状态，pH值735表示酸血症，pH值745表示碱血症，l可由代谢性和呼吸性疾病引起。pH正常并不能排除酸碱失衡。l剩余碱（BE）参考值-3+3mmolL， 正值指示增加，负值为降低。l动脉血氧分压动脉血氧分压(Pa02) l初生儿：6090mmHgl成人：80100mmHgl临床意义l 1Pa02是指溶解在血中的氧所产生的张力。氧分压降低见于各种肺部疾病，如慢性支气管炎、肺气肿、肺心病等。 l2Pa0260mmHg为缺氧；Pa02 50mmHg)为呼吸衰竭，l严重影响生理及代谢功能；Pa0230mmHg将危及生命。l动脉血二氧化碳分压(PaCO2) l婴儿 2741mmHgl成人 3545mmHgl临床意义：l1PaCO2增高，常见于慢性支气管炎、肺气肿、肺心病等，肺通气量减少，常造成呼吸性酸中毒。l50mmHg为呼吸衰竭，7080mmHg引起肺性脑病。l2PaC02降低，常见于哮喘，代谢性酸中毒所致通气过度产生的呼吸性碱中毒。