1、第九章第九章 医学气体监测医学气体监测牡丹江医学院麻醉学系牡丹江医学院麻醉学系基础教研室基础教研室下一页目录上一页本章重点内容本章重点内容 常用医学气体检测技术常用医学气体检测技术的特点、影响因素及仪器的的特点、影响因素及仪器的校准。校准。下一页目录上一页目目 录录第一节第一节 检测气体的采集检测气体的采集第二节第二节 气体检测技术简介气体检测技术简介第三节第三节 医学气体监测的影响因素医学气体监测的影响因素第四节第四节 气体监测仪器的校准气体监测仪器的校准课后思考题课后思考题下一页目录上一页简简 介介 早在早在18461846年乙醚麻醉得到公认年乙醚麻醉得到公认以前，某些气体就已开始用于医学
2、。以前，某些气体就已开始用于医学。随着近代医学的进步，麻醉实践中随着近代医学的进步，麻醉实践中医用气体管理技术占有的成分越来医用气体管理技术占有的成分越来越重。越重。CooperCooper等在等在19841984年的一个调年的一个调查中指出，查中指出，6060的严重麻醉事故与的严重麻醉事故与患者的呼吸系统及气体管理设备有患者的呼吸系统及气体管理设备有关。关。下一页目录上一页简简 介介 目前与麻醉相关的气体有生理目前与麻醉相关的气体有生理气体和麻醉气体两类。生理气体主气体和麻醉气体两类。生理气体主要包括要包括O O2 2、COCO2 2。麻醉气体包括气体。麻醉气体包括气体麻醉剂（如麻醉剂（如N
3、 N2 2O O）和各种挥发性吸入）和各种挥发性吸入麻醉药蒸气（如氟烷、恩氟烷、异麻醉药蒸气（如氟烷、恩氟烷、异氟烷、七氟烷、地氟烷等）。这些氟烷、七氟烷、地氟烷等）。这些医用气体的管理得当对提高麻醉安医用气体的管理得当对提高麻醉安全具有重要作用。全具有重要作用。下一页目录上一页简简 介介 医学气体监测是采集含有患者医学气体监测是采集含有患者生理信息和医学管理信息的气体，生理信息和医学管理信息的气体，通过仪器分析有关气体含量，指导通过仪器分析有关气体含量，指导医学干预的检测技术。医学干预的检测技术。下一页目录上一页简简 介介 呼气末二氧化碳监测对人工通呼气末二氧化碳监测对人工通气管理的指导已经
4、普遍接受，在多气管理的指导已经普遍接受，在多数情况下可以避免频繁动脉血气检数情况下可以避免频繁动脉血气检查给患者带来创伤。查给患者带来创伤。监测吸入麻醉气体浓度对避免监测吸入麻醉气体浓度对避免深麻醉危险，防止麻醉中觉醒的指深麻醉危险，防止麻醉中觉醒的指导意义也已得到公认。导意义也已得到公认。下一页目录上一页下一页目录上一页简简 介介 吸入气体氧浓度监测可以提前吸入气体氧浓度监测可以提前发现氧气供应错误，避免恶性事故发现氧气供应错误，避免恶性事故发生。呼气末氧气浓度逐渐降低可发生。呼气末氧气浓度逐渐降低可以在患者发生缺氧紫绀以前提示医以在患者发生缺氧紫绀以前提示医生进行必要的处理。吸入气中出现生
5、进行必要的处理。吸入气中出现二氧化碳说明存在异常复吸入，可二氧化碳说明存在异常复吸入，可能是麻醉回路故障的早期表现。能是麻醉回路故障的早期表现。下一页目录上一页第一节第一节 检测气体的采集检测气体的采集1 1、主流式气体的采集、主流式气体的采集 mainstreammainstream2 2、旁流式气体的采集、旁流式气体的采集 sidestreamsidestream3 3、截流式气体的采集、截流式气体的采集检测传感器位检测传感器位于患者气道出于患者气道出口处，直接测口处，直接测量通过的呼吸量通过的呼吸气流。气流。气体采集检测传气体采集检测传感器位于气体监感器位于气体监测仪内，在患者测仪内，在
6、患者气道出口处接采气道出口处接采气三通管，采气气三通管，采气泵持续采集患者泵持续采集患者的呼吸气体送入的呼吸气体送入监测仪完成检测。监测仪完成检测。在旁流采集技术在旁流采集技术的基础上，于呼的基础上，于呼气末阻断麻醉回气末阻断麻醉回路与患者气道的路与患者气道的联系，采集患者联系，采集患者肺泡气体完成检肺泡气体完成检测。测。下一页目录上一页检测气体的采集检测气体的采集 截流式气体采集检测结果最接截流式气体采集检测结果最接近动脉血气分析结果，但截流式采近动脉血气分析结果，但截流式采气只能间断进行，不能连续监测。气只能间断进行，不能连续监测。下一页目录上一页第二节第二节 气体检测技术简介气体检测技术
7、简介 已知的气体检测分析技术有电已知的气体检测分析技术有电化学、气相色谱、，质谱、红外线、化学、气相色谱、，质谱、红外线、顺磁等分析技术，近年来还有气敏顺磁等分析技术，近年来还有气敏半导体、拉曼散射和光干涉等技术半导体、拉曼散射和光干涉等技术进入这一领域。目前常见医用气体进入这一领域。目前常见医用气体监测仪主要采用电化学、红外线、监测仪主要采用电化学、红外线、顺磁三种气体检测技术。顺磁三种气体检测技术。下一页目录上一页电化学分析技术电化学分析技术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正比例，可据此原理分析混合气体中的氧气浓度。极谱电极测氧仪使用时常常发生电位漂移，必须
8、每8小时重新校准1次，反应时间也较慢，不能实时监测呼吸气体。下一页目录上一页电化学分析技术电化学分析技术电化学测氧仪是麻醉电化学测氧仪是麻醉机上可以发现氧气供机上可以发现氧气供应错误的监视仪器，应错误的监视仪器，在发达国家普遍使用在发达国家普遍使用N N2 2O O的情况下，电化学的情况下，电化学测氧仪属于强制性麻测氧仪属于强制性麻醉机配件。醉机配件。下一页目录上一页顺磁分析技术顺磁分析技术 能够传导磁力并增强周围磁场能够传导磁力并增强周围磁场的物质称为顺磁物质。与临床麻醉的物质称为顺磁物质。与临床麻醉相关的医用气体中，只有氧气属于相关的医用气体中，只有氧气属于顺磁气体，使得顺磁测氧技术具有顺
9、磁气体，使得顺磁测氧技术具有较大的特异性。较大的特异性。下一页目录上一页顺磁分析技术顺磁分析技术 顺磁测氧仪不需要更换传感器，顺磁测氧仪不需要更换传感器，性能稳定，反应速度快，可以连续性能稳定，反应速度快，可以连续观察呼吸气体的氧气浓度曲线。常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与红外线技术整合成为多功能的麻醉气体监测仪。测量值不受大气压醉气体监测仪。测量值不受大气压的影响，在实施全紧闭麻醉排出气的影响，在实施全紧闭麻醉排出气体返回麻醉回路时，会有空气干扰体返回麻醉回路时，会有空气干扰吸入麻醉。吸入麻醉。下一页目录上一页红外线分析技术红外线分析技术 具有两个以上不同元素
10、的气体具有两个以上不同元素的气体分子都具有特定的红外线吸收光谱，分子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，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即特定红外线透射强度与相关气体含量成反比。临床通常采用含量成反比。临床通常采用4.34.3m m波长的红外线检测波长的红外线检测COCO2 2，采用，采用3.33.3波波长的红外线检测吸入麻醉药。长的红外线检测吸入麻醉药。下一页目录上一页主流式红外线气体监测仪主流式红外线气体监测仪 主要用于呼气末期主要用于呼气末期COCO2 2监测，其监测，其反应速度快，可以实时监测每次吸反应速度快，可以实时监测每次吸气和呼气
11、末期的气和呼气末期的COCO2 2浓度，并描记浓度，并描记COCO2 2呼吸波形。但容易受到水汽和呼吸呼吸波形。但容易受到水汽和呼吸道排出物污染，严重影响检测精度；道排出物污染，严重影响检测精度；附恒温加热功能有灼烧患者的隐患；附恒温加热功能有灼烧患者的隐患；较笨重，还可能造成脱管、气管导较笨重，还可能造成脱管、气管导管扭曲等。管扭曲等。下一页目录上一页旁流式红外线气体检测仪旁流式红外线气体检测仪 传感器远离患者，安装在主机传感器远离患者，安装在主机内，工作环境稳定，有利于精确测内，工作环境稳定，有利于精确测量。反应速度快，可连续测量呼吸量。反应速度快，可连续测量呼吸气体中的二氧化碳和各种吸入
12、麻醉气体中的二氧化碳和各种吸入麻醉气体的浓度。但检测气体要经过较气体的浓度。但检测气体要经过较长的采气管道才能到达传感器，所长的采气管道才能到达传感器，所以有一定延迟时间。以有一定延迟时间。下一页目录上一页气相色谱分析技术气相色谱分析技术下一页目录上一页下一页目录上一页下一页目录上一页气相色谱分析技术气相色谱分析技术 气相色谱通用性好，可以检测气相色谱通用性好，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，难以满足临床监测不能同时测定，难以满足临床监测连续快速的要求。连续快速的要求。下一页目录上一页
13、质谱分析技术质谱分析技术下一页目录上一页下一页目录上一页质谱分析技术质谱分析技术 质谱仪具有多种气体分析功能，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空过程。要较长时间的预热和抽真空过程。下一页目录上一页拉曼光谱（拉曼光谱（Raman spectrometryRaman spectrometry）分析技术分析技术 拉曼光谱属于光散射分析技术，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部分电子
14、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。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发射出来，气体分子能量恢复到原来的水平。来的水平。下一页目录上一页下一页目录上一页下一页目录上一页下一页目录上一页压电晶体分析技术压电晶体分析技术 压电晶体在极间电压的作用下，会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。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，当脂质层与在晶体极板上涂复脂质层，当脂质层与麻醉药蒸
15、气接触时会吸附麻醉药蒸气使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移，频率偏移量与混合气体中麻醉蒸气浓度成比例。浓度成比例。下一页目录上一页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。下一页目录上一页光干涉分析技术光干涉分析技术国内报告的改良光干涉仪可以检测呼吸气体中的O2、CO2和挥发性麻醉气体浓度，但不能跟随呼吸连续监测，不能在N2O吸入麻醉中完成气体检测。国外报告的光干涉气体分析仪只能用于麻醉蒸发器的校正，不能用于临床气体检测。下一页目录上一页第三节第三节 医学气体监测的影响
16、因素医学气体监测的影响因素 医学气体监测可以及时发现临医学气体监测可以及时发现临床麻醉气体管理方面的误差，具有床麻醉气体管理方面的误差，具有良好的预警作用。然而许多因素的良好的预警作用。然而许多因素的干扰会严重影响到测量准确度，可干扰会严重影响到测量准确度，可能误导医生做出错误的判断和处置。能误导医生做出错误的判断和处置。下一页目录上一页气体采集的方法气体采集的方法 来自不同部位的气体检测结果来自不同部位的气体检测结果具有不同的临床意义。最能反映患具有不同的临床意义。最能反映患者生理状态和麻醉管理水平的是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。监测者的呼气末气体和肺泡气体。监
17、测气体的采集有主流、旁流和截流三气体的采集有主流、旁流和截流三种方法。种方法。下一页目录上一页气体采集的方法气体采集的方法 主流和旁流呼气末期气体检测主流和旁流呼气末期气体检测值总是低于动脉血气分析结果。在值总是低于动脉血气分析结果。在严重通气不足或呼吸道不全梗阻情严重通气不足或呼吸道不全梗阻情况下，患者肺内为况下，患者肺内为COCO2 2蓄积状态，但蓄积状态，但由于由于COCO2 2不能充分排出，主流和旁流不能充分排出，主流和旁流采气的检测结果都会提示低采气的检测结果都会提示低COCO2 2。截。截流采气检测结果非常接近血气分析流采气检测结果非常接近血气分析结果。结果。下一页目录上一页海拔高
18、度和大气压海拔高度和大气压下一页目录上一页海拔高度和大气压海拔高度和大气压下一页目录上一页海拔高度和大气压海拔高度和大气压 影响大气压的因素除海拔高度影响大气压的因素除海拔高度外，还有气温、湿度、季节等气象外，还有气温、湿度、季节等气象条件。我国广大内陆地区冬季气压条件。我国广大内陆地区冬季气压高、夏季气压低；而高原地区夏季高、夏季气压低；而高原地区夏季气压高，冬季气压低，所以，医用气压高，冬季气压低，所以，医用二氧化碳监测仪器应具备实时测量二氧化碳监测仪器应具备实时测量大气压的功能。大气压的功能。下一页目录上一页水蒸气水蒸气 由于水蒸气红外线吸收带与由于水蒸气红外线吸收带与COCO2 2和麻
19、醉气体部分重叠，会干扰测定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。还会污染检测室，严重影响测量值。为此，气体监测仪器都要对采集到为此，气体监测仪器都要对采集到的测定气体采取除水措施。的测定气体采取除水措施。下一页目录上一页仪器漂移仪器漂移 气体监测仪内的光学和电子元器件气体监测仪内的光学和电子元器件在长时间使用后，会发生特性改变。这在长时间使用后，会发生特性改变。这种变化的综合效应是仪器的准确度和稳种变化的综合效应是仪器的准确度和稳定性降低，不可避免地造成系统误差。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，甚至误系统误差太大会影响临床判断，甚至误导医
20、学决策。减少这种系统误差的基本导医学决策。减少这种系统误差的基本方法是利用已知浓度四标准气体定期进方法是利用已知浓度四标准气体定期进行仪器灵敏度的校准。行仪器灵敏度的校准。下一页目录上一页其他因素的影响其他因素的影响 采气管道积水、扭曲、过滤膜污染采气管道积水、扭曲、过滤膜污染阻力增大等使测量值偏低。呼吸频率过阻力增大等使测量值偏低。呼吸频率过快，吸呼比大于快，吸呼比大于1 1：1 1，呼气时间缩短，呼气时间缩短，影响呼气末期气体的测量值。高浓度氧影响呼气末期气体的测量值。高浓度氧气可使测量值偏低。气可使测量值偏低。N N2 2O O会使会使COCO2 2测量值偏测量值偏高，高，N N2 2O
21、 O与与COCO2 2还会影响挥发性气体的测量。还会影响挥发性气体的测量。酒精类消毒剂能引起麻醉气体测量值的酒精类消毒剂能引起麻醉气体测量值的异常增高。异常增高。下一页目录上一页其他因素的影响其他因素的影响 气体监测仪附近使用电刀等强气体监测仪附近使用电刀等强电磁波也能影响气体测量值。旁流电磁波也能影响气体测量值。旁流式气体监测仪在工作时要吸入一定式气体监测仪在工作时要吸入一定量的麻醉回路气体，使用者需注意量的麻醉回路气体，使用者需注意额外补充新鲜气体。额外补充新鲜气体。下一页目录上一页第四节气体监测仪器的校准第四节气体监测仪器的校准 根据仪器漂移变化缓慢的特点，根据仪器漂移变化缓慢的特点，通
22、常每月漂移误差不大于通常每月漂移误差不大于5%5%，可，可以通过每月定期校准的工作常规，以通过每月定期校准的工作常规，降低气体监测仪器性能漂移造成的降低气体监测仪器性能漂移造成的测量误差。测量误差。下一页目录上一页仪器校准的一般步骤仪器校准的一般步骤1 1进入气体校准菜单。进入气体校准菜单。2 2将采气管置于空气中调零。将采气管置于空气中调零。3 3按照菜单指示，向采气管或传感器输送按照菜单指示，向采气管或传感器输送已知浓度的标准气体。已知浓度的标准气体。4 4等待检测数值显示稳定，提示检测完毕等待检测数值显示稳定，提示检测完毕后，关闭标准气源。后，关闭标准气源。5 5将显示数值调整到标准气体
23、的已知浓度将显示数值调整到标准气体的已知浓度值。值。6 6确认操作，退出气体校准菜单。确认操作，退出气体校准菜单。下一页目录上一页课后思考题课后思考题1 1、生理气体包括（）和（）。麻醉气、生理气体包括（）和（）。麻醉气体包括（）和各种（）。体包括（）和各种（）。2 2、论述医学气体监测的意义。、论述医学气体监测的意义。3 3、患者呼吸气体采集方法有、患者呼吸气体采集方法有：（）（）：（）（）和（）。和（）。4 4、名词：顺磁物质、名词：顺磁物质下一页目录上一页课后思考题课后思考题5 5、与临床麻醉相关的医用气体中，只、与临床麻醉相关的医用气体中，只有（）属于顺磁气体。有（）属于顺磁气体。6
24、6、在红外线气体检测技术中，通常用、在红外线气体检测技术中，通常用（）波长的红外线检测（）波长的红外线检测COCO2 2，采用（），采用（）波长的红外线检测吸入麻醉药。波长的红外线检测吸入麻醉药。7 7、气相色谱分析技术的优缺点。、气相色谱分析技术的优缺点。下一页目录上一页课后思考题课后思考题8 8、质谱分析技术的优缺点。、质谱分析技术的优缺点。9 9、压电晶体分析技术反应时间（）。但不、压电晶体分析技术反应时间（）。但不能检测（），只能检测一种（）。能检测（），只能检测一种（）。1010、最能反映患者生理状态和麻醉管理水、最能反映患者生理状态和麻醉管理水平的是患者的（）和（）。平的是患者的（）和（）。1111、论述影响医学气体检测的因素。、论述影响医学气体检测的因素。1212、气体监测仪器的校准步骤。、气体监测仪器的校准步骤。
