Blood-Gas-Measurements血液气体测量.ppt
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1、血气测量的基本观念 二氧化碳测定和二氧化碳描记 血气生理学 二氧化碳采样技术 血液气体电极 二氧化碳描记图 血氧定量法 二氧化碳分析仪 脉搏血氧仪 经皮的血气监测 目录气体分压气体分压 当气体混合物中的某一种组分在相同的温度下占据气体混合物相同的体积时,该组分所形成的压强。气体的溶解与分压气体的溶解与分压 气体溶解于液体存在两个阶段,液体和气相。液相为氧气与和水形成的溶液,而气相为氧气和水蒸气的混合物。气液体系中,气体在液体中的溶解度与气体的平衡分压成正比,与溶剂的性质无关,即亨利定亨利定律律: Pi为气体的平衡分压,Kx被称为以摩尔分数表达的亨利常数 亨利定律表明气相中的气体分压与在液相中的
2、气分压相平衡。血气测量的基本观念ixixkp 一般而言,血气是指血液中所含的O2和CO2。血气分析包括血液的pH、PO2、PCO2的测定值,还包括经计算求得如TCO2、AB、BE、SatO2、ContO2等参数。 PO2:氧分压 PCO2:二氧化碳分压 SaO2:动脉血氧饱和度 PaO2:动脉血氧分压 PaCO2:动脉血二氧化碳分压,判断呼吸性酸碱失衡的重要指标。 PetCO2:潮气末二氧化碳分压血气测量的基本观念血气生理学氧运输氧运输 物理溶解形式:溶于血浆(占1.5%),溶解量与其气体分压大小成正比。 化学结合形式:与血红蛋白结合(占98.5%)。 Hb与O2结合的特性: 1.反应快、可逆
3、、不需要酶催化、受PO2的影响 2.是氧合而不是氧化反应 3.一分子Hb可以结合4分子的O2 4.Hb与O2的结合或解离曲线呈S型 氧解离曲线: 表明不同PO2下,Hb和O2的结合情况或者HbO2的解离情况。随着PO2的增加,氧气对血红蛋白的亲和力降低,这是由于PCO2和氢离子浓度增加,增降低了Hb自身的结构稳定性,即波尔效应波尔效应。 影响氧解离曲线位移的因素有:pH、PO2、PCO2、温度、2,3-二磷酸甘油酸及Hb自身情况。 Figure 5. 氧解离曲线血气生理学 二氧化碳运输二氧化碳运输 二氧化碳在血液中以三种形式存在:溶解,碳酸氢盐,与蛋白结合。 CO2解离曲线是表示血液中CO2含
4、量与PCO2关系的曲线。与氧离曲线不同,血液CO2含量随PCO2上升而增加,几乎成线性关系而不是s形,而且没有饱和点。 何尔登效应何尔登效应: Figure 6. 二氧化碳解离曲线O2与Hb结合将促使CO2释放,这一效应称作何尔登效应。而去氧的血红蛋白比氧化的血红蛋白可以结合更多的二氧化碳。在特定的PCO2下,Hb氧饱和度越低,CO2浓度越高。血气生理学血液气体电极血气电极的原理血气电极的原理 血液气体电极是一种可以直接测量pH值和血液气体的电化学装置,由两个电化学电池电极放置在电解质溶液中组成。常用的血液气体电极有两个电极端子,称为半电池。一个叫做工作半电池,发生实际化学变化或电化学变化的场
5、所;另一个叫参比半电池。 电化学变化发生在工作终端与参比终端进行比较,差异的大小正比于血液样本中血气的量。 电极电极 组成:阴极为Pt,阳极为Ag。 2POFigure 1. 氧分压电极 电池为铂阴极提供约700mV的能量,使氧气分子运动到阴极表面与水发生反应。 连续的得失电子反应产生了从阳极到阴极的电流。该电流正比于血液样本中溶解氧的数量,也正比于样本中PO2的量。血液气体电极氧气极谱法氧气极谱法通过测定电解过程中得到电流-电压曲线来确定溶液中被测成分的浓度。其特点是电极电位改变的速率很慢。Figure 2. 氧气极谱法 当一个特定的电压加到阴极,电流与PO2有一个直接的线性关系。为了分析氧
6、分压,需标定一个特定的电压值,而极谱图能够在恒定的PO2下,显示电压与电流的关系。电流不正比于实际的PO2浓度,但是等价于溶解氧的分压及反应的情况有关。 在平缓区给阴极提供一个固定的电压,即可进行溶解氧的线性标定。血液气体电极pHpH电极电极又称PH探头,是用来测电极电位的装置。电位分析法所用的电极被称为原电池,由两个半电池组成,其中一个为测量电极,另一个为参比半电池;它使化学反应的能量转化为电能。 它用一个电压通过未知pH值的血液样本,和以已知的参考电压(在已知pH值的溶液中测得)进行比较。 测量系统由一个酸度敏感玻璃电极和两根普通电极组成。这个玻璃电极允许氢离子从任意方向渗入。Figure
7、 3.pH计电极血液气体电极图 便携式PH计 电极电极 PCO2电极属于CO2气敏电极,主要由特殊玻璃电极、Ag/AgCl参比电极及电极缓冲液组成。 其原理与pH电极基本相同,主要区别有两点: (1)PCO2电极血液样本接触CO2渗透膜(如聚四氟乙烯,硅橡胶),而不是酸度敏感玻璃。碳酸氢盐溶液水解过程中产生的氢离子数量正比于通过硅胶模扩散的CO2。 Figure 4. 二氧化碳分压电极(2)PCO2电极有两个相似的电极(Ag-AgCl),PH电极则是不同的两个。血液气体电极2PCO血氧定量法工作原理工作原理 分光光度法:通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度,对该物质
8、进行定性和定量分析的方法。 比色法:通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法。 光电比色法:利用光电效应来进行比色分析的方法。 比尔比尔- -朗伯定律朗伯定律: 一束单色光照射于一吸收介质表面,在通过一定厚度的介质后,由于介质吸收了一部分光能,透射光的强度就要减弱。吸收介质的浓度愈大,介质的厚度愈大,则光强度的减弱愈显著。是分光光度法、比色发和光电比色发的定量基础。 透射式与反射式血氧计: 特定波长的光透过血液样本时,会被吸收或传输或反射,吸收、传输或反射的光的量取决于各种因素,包括浓度(比尔-朗伯定律)和血液样本中Hb的类型。Figure 7.透射式(上)与反射式(下)血氧
9、计 特定波长的光透过血液样本的量与被吸收或反射的光的量成反比。 透射式与反射式血氧计,两者之间的区别仅在于光电探测器的位置不同。血氧定量法脉搏血氧仪工作原理工作原理 基于动脉搏动期间光吸收量的变化。分别位于可见红光光谱(660nm)和红外光谱(940nm)的两个光源交替照射被测试区(一般为指尖或耳垂)。在这些脉动期间所吸收的光量与血液中的氧含量有关。计算R/IR比值并将结果与存在存储器里的饱和度数值表进行比较,从而得出血氧饱和度(SpO2)。 Figure 8. 脉搏血氧仪工作示意图 新技术新技术 迈心诺应用信号萃取技术设计了一款现代脉搏血氧仪(Figure 9),它搭载了一款有五个并行算法的
10、软件用以消除病人血流中的“噪音”。不仅如此,迈心诺还设计出了一款使用相同技术的手持脉氧仪(Figure 10). Figure 9. 迈心诺脉搏血氧仪Figure 10. 迈心诺手持脉搏血氧仪脉搏血氧仪 Nellcor(耐普特)利用血氧传感技术生产了一系列脉搏血氧监视器(Figure 11)和带有数字记忆芯片的传感器。 同样地,耐普特用相同技术也生产了一款手持脉氧仪(Figure 12).Figure 11. Nellcor脉搏血氧仪Figure 12. Nellcor手持脉搏血氧仪脉搏血氧仪产时胎儿脉搏血氧仪产时胎儿脉搏血氧仪 持久的胎儿血氧不足可能会导致酸中毒和神经损伤,而目前用来来确定胎
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