呼吸功能監(jiān)測(cè)儀器第1頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四麻醉設(shè)備學(xué)大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院麻醉科

第六章呼吸功能監(jiān)測(cè)儀器第2頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)氣道壓監(jiān)測(cè)

##氣道壓監(jiān)測(cè)的重要性：正壓通氣情況下必須進(jìn)行氣道壓監(jiān)測(cè)，過高的氣道壓容易造成肺泡損傷和心輸出量降低。

第3頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四一、U形管水柱

1.U形管水柱是一種最原始的測(cè)量方法。

2.U形管水柱測(cè)量原理：一端與氣道連通，水柱高度即為氣道壓.3.特點(diǎn)：只有氣道壓變化慢時(shí)，U形管水柱測(cè)量準(zhǔn)確；如氣道壓變化迅速時(shí)，由于水的慣性，U形管水柱不能快速響應(yīng)氣道壓快速變化部分。第4頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四二、壓力表

壓力表金屬膜片與氣道連通，氣道壓引起膜片位移使指針擺動(dòng)，根據(jù)指針位置即可得到壓力值。

第5頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四三、壓力傳感器

1.目前，測(cè)量氣道壓多用壓力傳感器。2.壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)：體積小、精確度高、慣性小。能監(jiān)測(cè)氣道壓力的連續(xù)變化，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)電子處理后以數(shù)字或波形的形式顯示。3.應(yīng)用：持續(xù)監(jiān)測(cè)氣道壓是了解肺、氣道情況和管道有無異常的最簡(jiǎn)便的方法。第6頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)通氣容量監(jiān)測(cè)

一?、肺活量計(jì)（spirometer）

1.肺活量計(jì)是用來進(jìn)行肺活量測(cè)定的監(jiān)測(cè)儀器##2.肺活量:一次盡力吸氣后，再盡力呼出的氣體總量。第7頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四3.肺活量意義：是一次呼吸的最大通氣量，在一定意義上可反映呼吸機(jī)能的潛在能力。肺活量明顯減小是限制性通氣障礙的表現(xiàn)。由于肺活量的測(cè)定方法簡(jiǎn)單，重復(fù)性較好，故是健康檢查常用的指標(biāo)。成年男子肺活量約為3500毫升，女子約為2500毫升。壯年人的肺活量最大，幼年和老年人較小。第8頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四

健康狀況愈好的人肺活量愈大，肺組織損害如肺結(jié)核、肺纖維化、肺不張或肺葉切除達(dá)一定程度時(shí)都可能使肺活量減??；脊柱后凸，胸膜增厚，滲出性胸膜炎或氣胸等，也可使肺擴(kuò)張受限，肺活量減小。4.時(shí)間肺活量測(cè)定肺活量因不限呼氣的速度，而測(cè)不出呼吸道通氣不暢的疾病，因此采用時(shí)間肺活量測(cè)定法，作為肺功能的動(dòng)態(tài)指標(biāo)較為理想。第9頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（1）時(shí)間肺活量：就是最大吸氣后用力作最快速度呼氣，直至呼完為止。同時(shí)分別記錄第1、2、3秒末呼出的氣量。（2）正常人應(yīng)分別呼出其肺活量的83%、96%和99%。患肺阻塞性肺部疾病者往往需要5～6秒或更多時(shí)間才能呼出全部肺活量；呼吸運(yùn)動(dòng)受限的許多病理狀態(tài)下，第1秒時(shí)間肺活量增加，并可提前呼完全部肺活量。所以，時(shí)間肺活量可作為鑒別阻塞性或限制性通氣障礙的參考。第10頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四5.臨床廣泛使用的是鐘罩式肺活量計(jì)

鐘罩式肺活量計(jì)原理：上半部為較輕的鐘罩，下半部為注滿水的水槽。工作時(shí)，首先打開排氣管，關(guān)閉進(jìn)水管，使鐘罩下降將內(nèi)部的氣體全部排出，然后排氣管關(guān)閉而進(jìn)氣管打開。呼出氣體經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入鐘罩氣室，在氣流作用下，鐘罩上升，根據(jù)鐘罩位置即可確定通氣容量。第11頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四鐘罩式肺活量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用方便讀數(shù)直觀缺點(diǎn)：體積笨重不能自動(dòng)記錄第12頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四二、速度通氣量計(jì)1.速度通氣量計(jì)：是先測(cè)量通過某一管道固定截面積的氣體流速，然后乘上橫截面積，得到流量，對(duì)流量進(jìn)一步積分，即可得到吸入、呼出量。2.種類：差壓式、轉(zhuǎn)子式、應(yīng)變計(jì)式、熱傳導(dǎo)式、超聲等速度通氣量計(jì)第13頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（一）葉輪式通氣量計(jì)葉輪式（Wright）通氣量計(jì)：氣體經(jīng)導(dǎo)流器以切線的方向吹動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，將氣體的流速轉(zhuǎn)換為葉輪的速度。在一定的測(cè)量范圍內(nèi)，葉輪的轉(zhuǎn)速與氣體流速成正比，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與呼出或吸入有關(guān)。葉輪的旋轉(zhuǎn)通過機(jī)械系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)表盤指針轉(zhuǎn)動(dòng)，最后由指針指出吸入、呼出量。第14頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四電子式葉輪通氣量計(jì)：用光電式測(cè)量葉輪轉(zhuǎn)速。在其內(nèi)部裝有發(fā)光光源和光電接收器，利用葉片在旋轉(zhuǎn)過程中對(duì)光的反射或遮擋來進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。根據(jù)單位時(shí)間的脈沖數(shù)，即可求出葉輪的旋轉(zhuǎn)速度，最后經(jīng)電子處理以數(shù)字的形式顯示潮氣量、分鐘通氣量和呼吸頻率。第15頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四對(duì)葉輪式流量計(jì)測(cè)定的影響因素：

由于慣性和軸承間的摩擦力，在較高的潮氣量下，讀數(shù)偏大；而在較低的潮氣量下，讀數(shù)又偏小。

呼吸氣流濕度對(duì)測(cè)量有一定影響。第16頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（二）差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)，主要由節(jié)流件和差壓傳感器構(gòu)成。節(jié)流件增加氣流的流阻，當(dāng)氣體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)，其上、下游之間就會(huì)產(chǎn)生靜壓力差，此差壓與流量有固定的數(shù)值關(guān)系。若已知?dú)饬餍再|(zhì)、節(jié)流件形狀和管道幾何尺寸條件，通過測(cè)量差壓即可求得氣體流量。第17頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四截面安裝材料：在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，常用的呼吸流速描記器節(jié)流件是在管道內(nèi)與氣流垂直的截面上安裝一個(gè)細(xì)網(wǎng)孔屏，或是一束緊密放置的毛細(xì)管，毛細(xì)管的軸線與氣流平行。由于網(wǎng)孔或毛細(xì)管截面積很小，氣流一律被轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鳌．?dāng)氣體流過管道時(shí)，在節(jié)流件兩端產(chǎn)生的壓力差與氣體流量成線性關(guān)系。第18頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四1.減少誤差的方法：（1）選擇合適口徑的節(jié)流件（2）安裝恒溫加熱裝置（3）不斷校正2.差壓式流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)：因使用方便、頻響和靈敏度好的優(yōu)點(diǎn)而在肺通氣量測(cè)量中應(yīng)用較多。第19頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（三）渦街流量計(jì)1.工作原理：利用流體流過阻礙物時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過測(cè)量漩渦產(chǎn)生頻率實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。2.測(cè)量方式：由超聲發(fā)射器發(fā)射一束等幅超聲波。第20頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四3.測(cè)量步驟：在流動(dòng)的流體中放置一三角柱或圓柱等漩渦發(fā)生體，在漩渦發(fā)生體的后部，產(chǎn)生一系列有規(guī)律的交替漩渦，由超聲檢測(cè)出漩渦發(fā)生頻率后，再根據(jù)漩渦發(fā)生頻率計(jì)算公式即可得出被測(cè)流體的流速。第21頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（四）熱式流量計(jì)1.原理：當(dāng)氣流流經(jīng)加熱的金屬絲或熱敏電阻時(shí)，將會(huì)帶走一部分熱量，流量越大，帶走的熱量越多。在一定范圍內(nèi)，其熱量變化與流量成一定函數(shù)關(guān)系。第22頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一根極細(xì)極短的熱絲被連接在測(cè)量電橋中。使用時(shí)，熱絲探頭插入氣流中，當(dāng)沒有氣流通過時(shí)，電橋平衡，無信號(hào)輸出；當(dāng)有氣流通過時(shí)，在氣流作用下，熱絲的溫度降低，電阻減小，引起電橋不平衡，產(chǎn)生相應(yīng)的電壓輸出信號(hào)。熱絲溫度的變化量取決于氣流所帶走的熱量，直接與氣體的流量有關(guān)。而熱絲的阻值又與其溫度有關(guān)，所以測(cè)量電橋的輸出信號(hào)與氣體流量之間存在著確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第23頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四

目前熱絲式流量計(jì)，均采用的恒溫電路，即用一反饋電路維持熱絲溫度恒定，維持這個(gè)溫度所需的功率即為流速的量度。為了補(bǔ)償氣體本身溫度和環(huán)境溫度的影響，在管路中加第2個(gè)熱絲進(jìn)行補(bǔ)償。第24頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四

熱絲式流量計(jì)響應(yīng)頻率高。由于吸入、呼出氣流對(duì)熱絲降溫效果相同，因此，一般的熱絲式流量計(jì)不能判斷氣流方向。如在下游加一屏蔽器，使其只在一個(gè)方向受到降溫，反之不能，如此，吸入和呼出氣流就區(qū)分開來。熱絲通常為鉑，工作溫度高達(dá)400度。第25頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)通氣頻率監(jiān)測(cè)

呼吸頻率在臨床上一般沒有單獨(dú)的儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一、測(cè)量方法電阻抗容積描記法：1.方法：利用呼吸氣CO2濃度、O2濃度、氣流、氣道壓等曲線，根據(jù)曲線峰值（吸氣）之間或谷值（呼氣）之間的間期換算得到的。第26頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四2.電阻抗容積描記法原理

當(dāng)人體組織的容積發(fā)生變化時(shí)，其電阻抗也將相應(yīng)改變，因此，通過檢測(cè)人體阻抗變化就可以間接測(cè)量相應(yīng)的容積變化。此法常用于觀察搏動(dòng)血流和呼吸等引起的容積變化。第27頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四3.阻抗法測(cè)量呼吸波原理

見圖6-5所示。它借用心電胸部電極，由于呼吸測(cè)量和心電測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，而且共用電極，因此，為了電路能夠?qū)⒑粑ㄐ盘?hào)與心電信號(hào)分離開來并且人體阻抗近似為純電阻，對(duì)人體施加激勵(lì)信號(hào)源應(yīng)使用100kHz以內(nèi)的高頻信號(hào)。第28頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四呼吸檢測(cè)圖

激勵(lì)脈沖發(fā)生器人體胸廓前置放大光電隔離調(diào)解放大率波A/D轉(zhuǎn)換CPU顯示圖6-5呼吸檢測(cè)圖LLRALLRA第29頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四

圖6-5中的LL和RA為心電電極，高頻脈沖發(fā)生器將高頻脈沖通過心電電極加在人體生，施加安全電流，而兩電極之間因胸廓隨呼吸變化而產(chǎn)生的阻抗變化所引起的電信號(hào)變化就調(diào)制在高頻激勵(lì)脈沖之上。該調(diào)制信號(hào)經(jīng)前置放大、光電隔離、解調(diào)、放大、濾波以后就得到呼吸波信號(hào)RESP。然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，送入CPU，最后，CPU根據(jù)呼吸波形，計(jì)算得到呼吸頻率。為消除心臟搏動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響，低通濾波截止頻率設(shè)為0.1Hz第30頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)旁流式肺通氣監(jiān)測(cè)儀器1.旁流式通氣監(jiān)測(cè)技術(shù)適用于氣管插管的病人。2.它能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)氣道壓、潮氣量、速率、順應(yīng)性和阻力等多種指標(biāo)。3.以圖線的形式顯示順應(yīng)性環(huán)和阻力環(huán)，對(duì)判斷通氣回路故障、肺部疾病有重要意義。第31頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四D-lite傳感器應(yīng)用機(jī)理D-lite傳感器為雙向、差壓式、速度流量傳感器，一般接在呼吸回路Y形管與氣管導(dǎo)管之間。D-lite傳感器實(shí)際是一種新型差壓式速度流量傳感器，它是利用氣流流經(jīng)節(jié)流件（毛細(xì)管）產(chǎn)生的差壓與流速的固定關(guān)系進(jìn)行測(cè)量的，壓力傳感器將其差壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)電子處理后，即可得到流速。第32頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)伯努利方程可計(jì)算出下列通氣參數(shù)1.參數(shù)：流量、潮氣量、分鐘通氣量、氣道壓、動(dòng)態(tài)順應(yīng)性、靜態(tài)順應(yīng)性、容量-壓力環(huán)（動(dòng)態(tài)順應(yīng)性環(huán)）、流量-容積環(huán)（動(dòng)態(tài)阻力環(huán)）2.容量-壓力環(huán)、流量-容積環(huán)每次呼吸更新一次，實(shí)時(shí)顯示整個(gè)呼吸系統(tǒng)的順應(yīng)性和氣道阻力，通過與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較，可以判斷通氣故障。第33頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四3.動(dòng)態(tài)順應(yīng)性環(huán)表示的是容量對(duì)氣道

Paws所繪的環(huán)形圖。第34頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四

4.動(dòng)態(tài)阻力環(huán)表示的是流量對(duì)容積所

繪的環(huán)形圖。第35頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四第五節(jié)血氧飽和度監(jiān)測(cè)儀器

1.血氧飽和度儀是根據(jù)血紅蛋白的光吸收特性而設(shè)計(jì)，能無創(chuàng)傷連續(xù)經(jīng)皮測(cè)定氧飽和度，應(yīng)用方便、數(shù)據(jù)可靠。

##2.血氧飽和度（SpO2）:氧合血與功能血（氧合血+非氧合血）的比值，它反映了血合蛋白與氧的結(jié)合程度。第36頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四一、工作原理1.分光光度法：因HbO2、

Hb對(duì)光的吸收差異很大，故分別用660nm的紅光和940nm的紅外光照射手指、腳趾、耳垂等部位，在另一側(cè)檢測(cè)相應(yīng)的透射光的光強(qiáng)，經(jīng)信號(hào)處理，代入公式即可求得。

第37頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四##2.660nm的紅光：氧合血易通過非氧合血不易通過

940nm的紅外光：氧合血不易通過非氧合血易通過第38頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四##3.工作流程：發(fā)光二極管LED（發(fā)射660nm紅光）發(fā)光二極管LED(發(fā)射940nm紅外光)

交替打開或關(guān)閉光電探測(cè)器分辨出不同波長(zhǎng)的吸收量代入公式及查表得出SpO2值。第39頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四二、脈搏容積圖1.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，當(dāng)用一束光照射手指，在另一側(cè)檢測(cè)透射光的強(qiáng)度。當(dāng)心臟收縮時(shí)，手指血容量增多，光吸收量較大，檢測(cè)到的光強(qiáng)?。恍呐K舒張時(shí)，剛好相反。光吸收量的變化就間接反映了血容量的變化。第40頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四2.概念：根據(jù)透射光的光強(qiáng)所繪的圖形稱為脈搏容積圖。第41頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四3.應(yīng)用（掌握）：SpO2監(jiān)護(hù)儀同時(shí)顯示SpO2數(shù)值和脈搏容積圖，SpO2數(shù)值代表人體血液中氧濃度，波形提示外周血管的灌注情況和血管的舒縮狀態(tài)。根據(jù)波形的波動(dòng)間期還可以計(jì)算脈搏。

只有脈搏容積圖正常時(shí)，所測(cè)的SpO2才是準(zhǔn)確的。第42頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四##4.影響因素：血紅蛋白、血管染色、外界光的干擾、低灌注量、膽紅素、電刀、靜脈搏動(dòng)后及靜脈堵塞、局部血氧不足、傳感器不穩(wěn)定或位置不正、貧血、血氧飽和度較低、測(cè)量位置處溫度等均影響測(cè)量準(zhǔn)確性。（1）如高鐵血紅蛋白增加會(huì)引起SpO2讀數(shù)下降，極值趨向85%。（2）如HbCO濃度偏高，將使SpO2讀數(shù)上升，極值趨向100%。第43頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四第六節(jié)血?dú)獗O(jiān)測(cè)儀器1.血?dú)獗O(jiān)測(cè)儀器又叫血?dú)夥治鰞x，它直接測(cè)量血液中酸堿度(pH)、二氧化碳分壓(PCO2)和氧分壓(PO2)，從這三個(gè)參數(shù)衍化出若干重要參數(shù)，幫助我們深入認(rèn)識(shí)酸堿平衡。2.監(jiān)測(cè)方法：電化學(xué)方法

色譜分析方法

##臨床上常用的血?dú)夥治鰞x器多為電化學(xué)方法。第44頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四3.工作原理：被測(cè)樣品在管路系統(tǒng)的抽吸下被抽進(jìn)樣品室內(nèi)的測(cè)量管。測(cè)量管的管壁上開有四個(gè)孔，分別安裝pH、PCO2、

PO2三支測(cè)量電極和一支參比電極。待測(cè)液進(jìn)入測(cè)量管后，同時(shí)被四個(gè)電極測(cè)量，被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。這些電信號(hào)經(jīng)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送給儀器的微機(jī)系統(tǒng)處理后顯示結(jié)果。第45頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四一、pH電極（一）參比電極：電化學(xué)分析法中，在測(cè)量時(shí)電極電位始終恒定且已知，稱為參比電極。參比電極在各種條件下都能提供恒定的電極電位。（甘汞電極和Ag/AgCl電極）第46頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四1.甘汞電極：制作使用方便，最常用。組成：汞、甘汞和飽和氯化鉀溶液。注意事項(xiàng)：保持干燥、及時(shí)加、注意存放。

2.Ag/AgCl電極組成：涂有氯化銀的金屬絲、飽和氯化鉀溶液。注意：用飽和氯化鉀溶液的目的是為了在各種溫度條件下保持恒定的氯離子濃度。第47頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（二）pH玻璃電極1.pH定義為氫離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)故測(cè)定pH就是測(cè)定氫離子活度。但由于活度難以測(cè)量，在一定條件下，用濃度來代替。第48頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四2.pH測(cè)量系統(tǒng)組成：①pH玻璃電極作指示電極；②飽和甘汞電極為外參比電極；③樣品溶液。上述三項(xiàng)組成工作電池。pH指示電極是一個(gè)對(duì)氫離子敏感的玻璃電極）第49頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四二、

PCO2電極1.PCO2電極：為一種特殊的玻璃電極。玻璃電極與參比電極被封裝在充滿碳酸氫鈉和氯化鈉溶液的電極內(nèi)。第50頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四原理：電極前端為一半透膜，半透膜不允許測(cè)量室內(nèi)血液樣品中的氫離子、碳酸氫根離子及其他帶電離子通過，只允許血液樣本中二氧化碳分子通過。二氧化碳通過半透膜進(jìn)行擴(kuò)散，直到半透膜兩側(cè)具有相同的分壓為止。第51頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四玻璃電極和參比電極將pH的變化測(cè)量出來根據(jù)Henderson-Hasselbalch方程得出PCO2數(shù)值。

pH=C-KlgPCO2C和K在一定溫度下均為常數(shù)。第52頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四三、

PO2電極PO2電極結(jié)構(gòu)：第53頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四注意：在測(cè)量前必須使用兩種已知濃度的pH溶液進(jìn)行校正，然后再進(jìn)行測(cè)量。有兩種校準(zhǔn)溶液經(jīng)常使用