一種可以自動(dòng)識(shí)別呼氣末的二氧化碳分析儀

樊曉克

摘要：本文介紹了HDR-2型二氧化碳分析儀的性能參數(shù)、工作原理和臨床應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：紅外吸收、呼氣末二氧化碳濃度、自動(dòng)識(shí)別、片上系統(tǒng)、臨床診斷

HDR-2型二氧化碳分析儀（以下簡(jiǎn)稱該儀器）是吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、最新研制成功的無(wú)創(chuàng)測(cè)量智能化儀器，可以配合呼吸機(jī)或麻醉機(jī)使用，也可以單獨(dú)使用。該儀器是由兩部分組成：一部分是利用紅外吸收原理制成的傳感器;一部分是以片上系統(tǒng)為核心的二次儀表。可以實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)連續(xù)測(cè)量人體CO2濃度。克服了常規(guī)的穿刺取血樣、間斷分析所帶來(lái)的缺點(diǎn)。

醫(yī)學(xué)研究證明，對(duì)于心肺功能正常的病人，呼氣末CO2濃度等于肺泡中CO2濃度，肺泡中CO2濃度基本等于血液中CO2的濃度。可以這么說(shuō)，該儀器的測(cè)量值可同時(shí)反映三種人體參數(shù)，即呼氣末CO2濃度（FETCO2），肺泡中CO2濃度和血液中CO2濃度（PaCO2）。該儀器有兩種濃度選擇，一種是百分比濃度（%），一種分壓值（KPa）。有兩個(gè)顯示器，一個(gè)顯示呼氣末CO2百分比濃度（或分壓）的平均值;一個(gè)以光柱形式動(dòng)態(tài)顯示瞬時(shí)的CO2百分比濃度（或分壓）值，反映每次呼吸過(guò)程中CO2濃度的變化情況，每個(gè)LED代表1%（或1KPa）。

主要性能參數(shù)如下：

傳感器原理。不同的氣體對(duì)紅外線的吸收程度不同。它們都有自己的吸收譜線。該儀器使用4.2μm波長(zhǎng)，通過(guò)中紅外線光電導(dǎo)檢測(cè)器，將光能轉(zhuǎn)換成電壓。

如上圖，光源產(chǎn)生中紅外線。電阻R起限流和加熱作用。光線通過(guò)氣室，經(jīng)過(guò)斬波器斬波、調(diào)制，濾光片取出特定波長(zhǎng)的紅外線，pbSe器件將紅外線的功率轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)前置放大器放大為所需的電壓值。

該儀器的二次儀表（見(jiàn)系統(tǒng)框圖中的二次儀表部分）利用片上系統(tǒng)技術(shù)，全部采用集成電路，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，提高了性能。二次儀表分為調(diào)制、調(diào)解、歸一化、線性化、峰值檢測(cè)和顯示六部分，如圖所示：

該儀器有著廣泛的應(yīng)用，可應(yīng)用于麻醉科、 呼吸內(nèi)科、 急癥危重病人（ICU）的監(jiān)測(cè)。它有著多種用途：用來(lái)判斷呼吸性酸堿平衡情況;判斷麻醉深度;判斷是否有CO2蓄積;判斷呼吸障礙;判斷通氣不當(dāng);判斷氣管導(dǎo)管誤入食管;判斷氣管導(dǎo)管脫出喉頭;判斷麻醉機(jī)或呼吸機(jī)的機(jī)械故障等。具有特殊的臨床診斷意義及確切可靠的監(jiān)測(cè)價(jià)值。

該儀器曾在山東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院做過(guò)臨床試驗(yàn)。麻醉科應(yīng)詩(shī)達(dá)教授給該儀器很高的評(píng)價(jià)。并做了實(shí)驗(yàn)報(bào)告。共做了30個(gè)病例。在做試驗(yàn)期間，曾和西德惠普機(jī)（HPM1025A）做配對(duì)比較，證實(shí)了該儀器所測(cè)得的PETCO2或FETCO2值正確、可信。對(duì)其中五例病人做了特別監(jiān)測(cè)，很能說(shuō)明該儀器的功能。現(xiàn)摘錄一例。

[例一]周某，麻醉后施行血液稀釋自體輸血法，麻醉手術(shù)時(shí)間6h15min，全程IPPV控制呼吸，并監(jiān)測(cè)FETCO2。麻醉前FETCO2為5.12%。麻醉誘導(dǎo)后在35min內(nèi)間斷引出自體血1250ml，同時(shí)間內(nèi)輸畢平衡鹽液3000ml。手術(shù)中FETCO2維持在3.39%～3.49%之間。術(shù)畢前輸回全部自體血1250ml后，F(xiàn)ETCO2恢復(fù)到4.99%～5.33%。

分析：①隨著血液稀釋，在35min內(nèi)輸入冷液體3000ml，體溫下降，基礎(chǔ)代謝率降低，同時(shí)伴稀釋貧血，使體內(nèi)CO2生成減少，因此呼吸CO2減少，F(xiàn)ETCO2值偏低。②隨著回輸自體血和排除體內(nèi)水分，貧血糾正，體溫回升，CO2生成相應(yīng)增加，F(xiàn)ETCO2值也相應(yīng)恢復(fù)至正常范圍。

總之，HDR—2型二氧化碳分析儀作為一種無(wú)創(chuàng)實(shí)施的監(jiān)測(cè)用醫(yī)療電子儀器，可以為醫(yī)師們提供確切可靠地判斷依據(jù)。

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