專利名稱：：用于測量血氧值的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于確定中心和外周血氣體數(shù)值的系統(tǒng)和方法。尤其是，本發(fā)明涉及一種用于實時確定患者混合靜脈血中的氧分壓的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)時代困擾醫(yī)務(wù)人員的一個問題就是如何不依賴于有創(chuàng)方法而精確地測量患者組織中的氧合狀態(tài)。這在許多醫(yī)療過程中是非常重要的，因為當(dāng)要給患者輸注藥物或輸血時醫(yī)務(wù)人員需要知道。當(dāng)患者組織中的氧合狀態(tài)較低時，醫(yī)務(wù)人員可能希望輸血或其它含氧載體以提高氧輸送率。目前，大部分醫(yī)務(wù)人員依賴于肺動脈導(dǎo)管術(shù)直接測量手術(shù)中其患者的混合靜脈血的氧合狀態(tài)，然后醫(yī)務(wù)人員從測得的血氧含量推斷出患者組織中的氧合狀態(tài)。由于在靜脈血和組織的氧分壓(Po2)之間存在平衡性，因此，醫(yī)務(wù)人員可通過了解混合靜脈血的氧分壓(Pvo2，也稱混合靜脈血氧壓力)來推斷患者組織內(nèi)的氧合狀態(tài)。由于動脈血要穿過組織，因此，在進(jìn)入組織的動脈血管內(nèi)的血液Po2與組織本身的血液Po2之間存在一個局部壓力梯度。由于這個壓力梯度的緣故，氧氣從血紅細(xì)胞中的血紅蛋白以及血漿溶液中釋放出來；釋放出來的O2則擴散到組織中。從毛細(xì)血管的靜脈端流出的血液Po2將是毛細(xì)管所通過的組織的遠(yuǎn)(靜脈)端Po2的一個近似的反映。在一般狀態(tài)下，血液的Po2基本上等同于與毛細(xì)管外側(cè)接觸的間質(zhì)溶液的Po2。血液與組織之間的平衡程度可能依賴于血液通過毛細(xì)管床的速度。如果血液通過毛細(xì)血管床的速度太快，則O2可能來不及擴散到組織中。還有爭論的是，在由于嚴(yán)重貧血而導(dǎo)致的有限的氧氣傳輸?shù)那闆r下，可能沒有時間完成組織與血液中氧分壓的平衡。這種情況可能導(dǎo)致高于期望的Pvo2。然而，在臨床情況下，用于監(jiān)測氧氣供給與需求之間的整體平衡的最可靠的生理參數(shù)是Pvo2的觀點通常是可以接受的。如上面所討論的，一種測量Pvo2的機制就是通過插入一個肺動脈導(dǎo)管，在通過肺動脈瓣進(jìn)入肺動脈之前，使導(dǎo)管穿過右心房和右心室。為了全面地獲得整個體內(nèi)氧氣傳輸和輸送情況，將一個導(dǎo)管置于患者的肺動脈中，而將另一個導(dǎo)管置于一個外周動脈中。然后，從每個導(dǎo)管中抽出血樣以確定肺動脈和動脈血中的血氧值。采用熱稀釋法，利用肺動脈導(dǎo)管可以獲得患者的心輸出量。通過在一個已知的溫度下向右心房注入已知量的無菌溶液，然后測量肺動脈中血液溫度的變化，醫(yī)務(wù)人員可以確定患者的心輸出量。在這些方法已被證實比較準(zhǔn)確的同時，它們還具有相當(dāng)?shù)那趾π?。例如，采用諸如Swan-Ganz熱稀釋導(dǎo)管(BaxterInternational，SantaAna，CA)可能會導(dǎo)致感染的危險增加，由于氣胸導(dǎo)致的肺動脈出血以及其它并發(fā)癥。確定患者組織中氧合程度的另一種方法就是測量血液中循環(huán)血紅蛋白值。(P.Lundsgaard-Hansen，輸液療法(1989)16167-175.)如果患者每分升血液中的血紅蛋白值高的話，醫(yī)務(wù)人員可以推斷患者具有足夠的攜氧至組織能力。在手術(shù)過程中，該數(shù)值經(jīng)常被用作觸發(fā)器，即，如果該數(shù)值降到低于一個特定點，則將給患者輸血。令人遺憾的是，測量患者體內(nèi)的血紅蛋白值僅僅得到患者組織實際氧合程度的一個粗略的估計值。患者的心輸出量也是聯(lián)系血紅蛋白值與組織氧合狀態(tài)的一個重要參數(shù)。心輸出量或CO被定義為每單位時間(ml/min)由左心室射向主動脈的血液量并且可以利用熱稀釋導(dǎo)管進(jìn)行測量。例如，如果患者內(nèi)出血，則血液中血紅蛋白濃度可能是正常的，但是，總血量將降低。在這種情況下，由于回到心臟的靜脈血不充足，因此，心輸出量降低以便為組織提供良好的循環(huán)。為此，在評價患者實際的氧合狀態(tài)時，只測量血液中血紅蛋白的量而不測量其它如心輸出量之類的參數(shù)，通常是不充分的。然而，盡管如此，由于其它方法的過于傷害性，大多數(shù)醫(yī)務(wù)人員仍然依賴于血紅蛋白的測量值來判斷手術(shù)中患者的氧合作用是否穩(wěn)定。Fick公式(Fick，A.Wurzburg，PhysikalischedizinischeGesellschaftSitzungsbericht16(1870))將患者的動脈氧濃度，靜脈氧濃度和心輸出量與總體氧消耗量聯(lián)系起來并且該公式被表示如下其中CaO2是動脈氧含量，CvO2是靜脈氧含量，CO是心輸出量，以及VO2代表整個體內(nèi)氧消耗量。VO2值可以從吸入和混合的呼出氧氣與通氣量之間的差值計算出來。其它人已試圖通過測量動脈血壓而不依賴于熱稀釋導(dǎo)管來無創(chuàng)地推斷心輸出量。例如，Kraiden等人(U.S.PatentNo.5,183,051)利用一個血壓監(jiān)測器連續(xù)地測量動脈血壓。然后，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成脈沖輪廓線波形。由這個波形中，Kraiden等人計算出患者的心輸出量。在血液稀釋過程中，無論是作為血液自身生存規(guī)律的一部分，還是在手術(shù)出血之后保持血量正常，Hb濃度和CaO2都將下降。由于紅細(xì)胞濃度降低，就會出現(xiàn)全血黏度下降。這一因素，以及同步的靜脈回血的增加將造成CO的增加。CO的增加又導(dǎo)致了輸送給組織(DO2)的O2的改善。出現(xiàn)這種生理補償?shù)某潭然旧弦蕾囉贑O對于紅細(xì)胞集團降低的反應(yīng)。一些權(quán)威人士已總結(jié)出Hb濃度的下降與CO的增加之間的關(guān)系是線性的(Fanetal，Am.J.Physiol.1980；H545-H552；RobertieandGravlee，InternationalAnesthesiologyClinics199028(4)197-204)，而另一些人則堅持呈曲線關(guān)系的觀點(LundsgaardHansen，P.，Vox.Sang.1979，36321336)。然而，所發(fā)現(xiàn)的曲度是非常微小的，這就引來許多研究人員進(jìn)行多種計算以假設(shè)一種線性關(guān)系(Hint，H.，ActaAnaesthesiologicaBelgica1968，2119-138)。對于人類來說，當(dāng)Hb濃度降低時CO上升的程度隨著Hb的下降而在0.25-0.70L/min/g之間改變。因此，心輸出量對于血液稀釋的響應(yīng)隨著患者的不同而不同，進(jìn)而影響到需要血液具有攜帶多余氧氣能力時的Hb值。CO對于Hb下降的響應(yīng)的可變性是Hb測量值并非患者組織氧合程度的一個良好反映的一個原因。輸入血紅細(xì)胞的必要性還根據(jù)這類參數(shù)而變化將造成影響整個系統(tǒng)阻力的黏度變化的血管彈性，以及在較低Hb值時心肌的工作能力。在緩慢的血液稀釋過程中，心肌血流相應(yīng)地增加而高于總的CO，并因此，在不發(fā)生嚴(yán)重的冠狀動脈粥樣硬化的情況下，不會出現(xiàn)心肌缺血。然而，已經(jīng)表明，較低的手術(shù)后血細(xì)胞比容(Hct)可能與具有全身性動脈硬化患者術(shù)后局部缺血有關(guān)。血細(xì)胞比容一般被定義為在血樣離心之后堆積的血紅細(xì)胞的體積百分比。盡管有許多研究人員試圖定義有關(guān)嚴(yán)格的Hct值，但是，多數(shù)權(quán)威人士贊同不管是基于Hb或Hct，應(yīng)避免經(jīng)驗主義的自動輸注觸發(fā)且應(yīng)該根據(jù)不同的患者制定紅細(xì)胞輸注方案。因此，輸注觸發(fā)應(yīng)根據(jù)患者自身對貧血的反應(yīng)而不是根據(jù)任何預(yù)定值而被啟動。對于麻醉的患者來說，要求在沒有危險的情況下，不需要輸注，而與血紅蛋白值無關(guān)。如果PvO2作為患者安全性的合理參數(shù)是可以接受的話，那么，就產(chǎn)生了什么才是構(gòu)成該參數(shù)的“安全”值的問題。盡管在動物模型的臨界的氧傳輸值方面存在許多數(shù)據(jù)參數(shù)，但是，幾乎沒有實例表明在臨床情況下可能存在臨界的PvO2?？色@得的數(shù)據(jù)參數(shù)表明這個值是千變?nèi)f化的。例如，在經(jīng)受心肺分流術(shù)的患者中，臨界的PvO2在約30mmHg和45mmHg之間變化(Shibutanietal.，Crit.CareMed.1983，11(8)640-643)；在正常狀態(tài)下的數(shù)值范圍內(nèi)，后面的值可以很好地適合患者。而且，組織中的血液分流將造成PvO2值升高，正如在敗血癥性休克的患者中所發(fā)現(xiàn)的，以及將造成O2供應(yīng)的依賴性(Moshenifaretal，CHEST1983，84(3)267-271)。可以認(rèn)為一個35mmHg或更高的PvO2值表示整個組織的供氧是足夠的，但是，這無疑是針對一個未受損傷的和活動的血管舒縮系統(tǒng)而言的。該PvO2值在具有良好的心肺功能的患者中達(dá)到約4g/dL的Hb值。在手術(shù)過程中，有必要保持一個較寬的安全界限，并且最好選擇一個患者顯然處于一個良好狀態(tài)同時考慮到氧合動態(tài)的PvO2輸注觸發(fā)點。在實際應(yīng)用中，只有某些患者需要采用肺動脈導(dǎo)管進(jìn)行監(jiān)測。因此，PvO2將并非對所有患者都適用，大多數(shù)患者采用并不完善的Hb濃度觸發(fā)方法進(jìn)行監(jiān)測。過去為解決這些問題所作的努力尚未被證明是成功的。例如，F(xiàn)aithfull等人(OxygenTransporttoTissueXVI，Ed.M.Hogan，PlenumPress，1994，pp.41-49)描述了一個在任何條件下獲得組織的氧合狀態(tài)的模型。然而，該模型只是一種靜態(tài)模擬，允許操作人員判斷改變中的各種心血管或物理參數(shù)將對組織的氧合作用具有什么影響。不能對連續(xù)地獲得數(shù)據(jù)和評估以便提供實際可能發(fā)生的動態(tài)模型作出保證。因此，該模型不能被用來在變化中的臨床條件下對患者組織的氧合作用提供實時測量。所以，需要一種能夠精確地實時估價患者PvO2的系統(tǒng)。發(fā)明概述已經(jīng)研究出一種在各種臨床條件下實時估價患者PvO2的系統(tǒng)和操作方法。作為對患者氧合程度的一種指示，該系統(tǒng)能夠有利地替代通常不夠準(zhǔn)確的血細(xì)胞比容或血紅蛋白測量。在該申請中被稱為“Oxyflow”的該系統(tǒng)不可預(yù)測地采用了多個相對無創(chuàng)的取自患者的輸入以便實時地提供PvO2的計算值。在獲得所希望的PvO2值的過程中，該系統(tǒng)測量出優(yōu)選地從取自患者的動脈壓信號中得到的CO。一種諸如ModelflowTMsystem(TNO-BiomedicalInstrometation，Amsterdam)的系統(tǒng)可以與本發(fā)明一起使用以便連續(xù)實時地提供CO的測量值。該系統(tǒng)還可測定患者的動脈氧含量(CaO2)。優(yōu)選地，采用能夠連續(xù)測量動脈血氣和血紅蛋白濃度的血液化學(xué)檢測器以便實時地提供確定(CaO2)所需要的測量值。此外，還可以通過氣體分析或代謝率(VO2)確定患者的氧消耗量。必須強調(diào)的是，盡管本發(fā)明的優(yōu)選實施例包括了一種血液化學(xué)檢測器和/或壓力傳感器，但是它們不是所公開裝置必需的部件，而且也不是實現(xiàn)所公開分方法所必需的。例如，一個醫(yī)務(wù)人員可以人工測量血氣值，體溫，及Hb濃度并將這些信息通過鍵盤輸入到該Oxyflow系統(tǒng)中。從獲得的數(shù)值(CaO2，VO2，和CO)中，本發(fā)明解出了Fick方程式[]并計算出患者的靜脈血氧含量(CvO2)。一旦確定了CvO2，則可以利用計算氧合血紅蛋白解離曲線位置的算法，如Kelmam公式(Kelman，J.Appl.Physiol，1966，21(4)1375-1376)，計算出PvO2。因此，本發(fā)明的一個實施例就是一種實時測定患者的PvO2的方法。該方法包括以下步驟將氧合常數(shù)存入第一計算機存儲器中；實時測量患者的心輸出量數(shù)值(CO)，其中將心輸出量數(shù)值存入一個第二計算機存儲器中；將對應(yīng)于所述患者的全身氧消耗量(VO2)的一個數(shù)值存入一個第三計算機存儲器中；測定所述患者的動脈血氧含量(CaO2)；和實時地計算出患者的混合靜脈血氧分壓(PvO2)。優(yōu)選地，在上面的方法中所討論的第一計算機存儲器是一個隨機存取存儲器(RAM)。類似地，上述方法中的第二計算機存儲器和第三計算機存儲器最好也是隨機存取存儲器。如將要在下面更詳細(xì)討論的，氧合常數(shù)是一個基本上與患者氧載體的物理特性或患者的生理特性有關(guān)的數(shù)值。該氧合常數(shù)包括，但不局限于此，血容量，血漿中的氧溶解度，和所希望的單位飽和氧合血紅蛋白的氧含量。在優(yōu)選實施例中，將采用從一個血液化學(xué)檢測器中得到的數(shù)值實時測定患者的CaO2。這些數(shù)值一般包括對應(yīng)于患者的血紅蛋白濃度，動脈血氧分壓(PaO2)，動脈血二氧合碳分壓(PaCO2)，動脈血pH值以及體溫的一些數(shù)值。優(yōu)選地，這些所需的數(shù)值是與心輸出量數(shù)值的測量同步得到的。本發(fā)明的另一個實施例是一個用于實時測定患者PvO2的裝置。該裝置包括一個用于存儲氧合常數(shù)的第一計算機存儲器；一個實時反映患者心輸出量(CO)數(shù)值的輸入信號，其中所述的心輸出量數(shù)值被存儲在一個第二計算機存儲器中；用于將一個對應(yīng)于所述患者的全身氧消耗量(VO2)的數(shù)值存儲到一個第三存儲器中的第一指令；用于獲得所述患者的動脈血氧含量(CaO2)的第二指令；和在所述存儲器中用來實時計算患者的混合靜脈血氧分壓(PvO2)的第三指令。對于該實施例來說，氧合常數(shù)如前所述。優(yōu)選地，第一計算機存儲器，第二計算機存儲器中和第三計算機存儲器中均為隨機存取存儲器。此外，第一計算機存儲器也可以是一個計算機硬盤。而且，反映心輸出量的輸入信號優(yōu)選地可以從動脈壓傳輸線，傳感器或壓力放大器中得到。在另一個優(yōu)選實施例中，第二指令可以被存儲在一個血液化學(xué)檢測器中。此外，第二指令優(yōu)選地包括Fick公式的一種應(yīng)用。優(yōu)選地，第三指令采用由Kelman公式得到的用來計算氧合血紅蛋白解離曲線位置的算法。在優(yōu)選實施例中，第二指令可包括用來獲得所述患者血紅蛋白濃度，動脈血氧分壓(PaO2)，動脈血二氧合碳分壓(PaCO2)，動脈血pH值和體溫的指令。這些數(shù)值可以從血液化學(xué)檢測器中得到或可以人工輸入。特別優(yōu)選的實施例采用了一個血液化學(xué)檢測器以便與心輸出量測量值同步地獲得所希望的數(shù)值。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，考慮到下面結(jié)合首先將要簡要描述的附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它目的，特征和優(yōu)點將變得顯而易見。附圖簡述圖1是包括一臺計算機，一個轉(zhuǎn)換器箱，一個血液化學(xué)檢測器和一位患者的Oxyflow系統(tǒng)的示意圖。圖2是運行Oxyflow系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)的一個簡圖。圖3是詳述運行Oxyflow系統(tǒng)的整個軟件程序的流程圖。圖4是在所選擇的本發(fā)明的實施例中進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和計算的簡圖。發(fā)明詳述本發(fā)明是一個可以被用來準(zhǔn)確地估價患者PvO2被稱作Oxyflow的系統(tǒng)和軟件程序。該系統(tǒng)可以被用來，例如，在手術(shù)過程中幫助醫(yī)務(wù)人員確定進(jìn)行輸血或注入血液替代物的適當(dāng)時間。通過在各種臨床條件下連續(xù)地計算患者的PvO2，該系統(tǒng)代替了作為組織氧合程度指示的并不完善的血紅蛋白測量方法。從廣義上講，本發(fā)明的系統(tǒng)從患者體內(nèi)獲得數(shù)據(jù)并提供PvO2的實時計算值。重要的是，本發(fā)明的系統(tǒng)相對于已有的測量患者組織的氧合程度的方法具有許多優(yōu)點。例如，該系統(tǒng)不需要采用一種有創(chuàng)的，且具有潛在危險的方法，如肺動脈導(dǎo)管術(shù)，來確定PvO2。如上所述，如肺動脈導(dǎo)管術(shù)這類有創(chuàng)方法可能會導(dǎo)致患者嚴(yán)重的并發(fā)癥。這些并發(fā)癥包括增加了感染的發(fā)病率，氣胸導(dǎo)致的出血和其它與該方法有關(guān)的并發(fā)癥。該系統(tǒng)具有幾個部分，這些部分共同作用，構(gòu)成了整個發(fā)明。1.系統(tǒng)概貌在優(yōu)選實施例中，Oxyflow系統(tǒng)是對心輸出量(CO)和混合靜脈血的氧分壓(PvO2)的一個在線實時檢測器?，F(xiàn)在參照附圖1，Oxyflow系統(tǒng)100為醫(yī)務(wù)人員提供了與患者的氧合狀態(tài)有關(guān)的實時數(shù)據(jù)。如前面談到的，該系統(tǒng)通過從患者體內(nèi)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行工作而不必采取諸如肺動脈導(dǎo)管術(shù)這類有創(chuàng)方法。如圖1所示，患者110通過動脈壓傳輸線130與接口盒120和檢測患者動脈脈搏的傳感器132相連。接口盒120具有一個通過串行電纜142與計算機140相連的RS232串行接口(未示出)。接口盒120還可以包括一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器以便將來自傳感器132的動脈壓輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。然后，將該數(shù)字信號通過串行線142送到計算機140中。來自動脈壓傳輸線130的模擬信號通常是在100Hz下以送到RS232串行線的2.5mV的分辨率進(jìn)行采樣得到的，并且此后被存入到計算機存儲器內(nèi)的緩沖器中。采樣信號被周期性地從計算機存儲器中存入到計算機的硬盤中。來自動脈壓傳輸線130的數(shù)據(jù)可以被用來計算如下所述的心臟參數(shù)，收縮壓，舒張壓和平均壓，脈搏間期，心率，射血時間以及最終心輸出量。此外，可以采樣計算機140從主動脈輸入阻抗的模擬模型中計算出連續(xù)的主動脈血流信號。來自動脈壓信號的數(shù)據(jù)還可被用來確定左心室射血量，可以對每一次心跳的這個值進(jìn)行積分以確定系統(tǒng)的血管阻力。這些計算值被存儲在計算機存儲器的緩沖器中并且然后周期性地被存入到計算機硬盤中。如下面要討論的，在本發(fā)明中心輸出量(CO)被用來測定患者的PvO2。在接口盒120后部的第二RS232串行接口從一個已經(jīng)連接在附加的血液化學(xué)檢測器150上的第二串行電纜144獲得數(shù)據(jù)。該血液化學(xué)檢測器150通過一個動脈檢測傳輸線160接收患者動脈血中特定成分的轉(zhuǎn)換濃度的數(shù)據(jù)。血液化學(xué)檢測器150測量出血液成分的濃度和一些物理參數(shù)，如pH值，血紅蛋白值，動脈氧分壓和動脈二氧合碳分壓。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將知道，通過血液化學(xué)檢測器150采集的信息還可被人工輸入到系統(tǒng)中。例如，一位醫(yī)務(wù)人員可以從患者體內(nèi)采集血液樣本，并利用常規(guī)分析方法確定由血液化學(xué)檢測器150測得的相同血液成分的濃度和物理參數(shù)。然后，將這些值通過鍵盤輸入到Oxyflow系統(tǒng)中。動脈檢測傳輸線160反復(fù)地采集患者的血樣并將這些樣本送到血液化學(xué)檢測器150的傳感器。一種優(yōu)選的血液化學(xué)檢測器是VA1-01檢測器(VIAMedical，SanDiego，CA.)。然而，可以預(yù)期其它相同類型的血液化學(xué)檢測器也可以相同的方式工作。將所有這些硬件部分聯(lián)系起來的是Oxyflow系統(tǒng)的軟件。軟件控制從動脈血壓傳輸線130和血液化學(xué)檢測器150采集的數(shù)據(jù)。然后，這些數(shù)據(jù)被用來獲得混合靜脈血的氧分壓以便為醫(yī)務(wù)人員提供一個實時的，準(zhǔn)確的讀出數(shù)據(jù)。更特別地，Oxyflow軟件從患者體內(nèi)獲取動脈血壓數(shù)據(jù)并利用這些數(shù)據(jù)確定患者的心輸出量。實際用于測定CO的方法是不嚴(yán)格的，并且可以采用各種方法獲得有關(guān)數(shù)據(jù)。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都明白任何相對無創(chuàng)的心輸出量測量裝置都可以與本發(fā)明結(jié)合起來使用。在優(yōu)選實施例中，可以采用Modelflow軟件或如在授予Kraiden的美國專利第5,183,051號中所描述的方法進(jìn)行心輸出量測量。與CO一道，可以優(yōu)選地從血液化學(xué)檢測器的輸入測量出動脈pH，血紅細(xì)胞比容(或血紅蛋白)值，PaO2，PaCO2和體溫。這些值在測定動脈血氧含量(CaO2)時是有用的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都清楚，血液化學(xué)檢測器可以在設(shè)定的時間點處連續(xù)地采集患者動脈血樣以便識別出血氣和/化學(xué)數(shù)值的改變。如果在由血液化學(xué)檢測器測得的這些數(shù)值中的任何一個中發(fā)生了改變的話，則可以將一個新的數(shù)值輸入給計算機以便測量出一個新的動脈血氧含量。除了心輸出量以外，可以假設(shè)患者總的氧消耗量(VO2)或通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的常規(guī)方式進(jìn)行測量。例如，可以采用PhysioMedicalSystem(HAARLEM，Netherlands)的Physioflex系統(tǒng)測量患者的VO2。在任何情況下，在確定了VO2，心輸出量(CO)，和動脈氧含量(CaO2)之后，本發(fā)明的軟件將這些值應(yīng)用于Fick公式中以便確定混合靜脈血含量(CvO2)。下面將更詳細(xì)地解釋該方法。一旦得到了CvO2，就可以獲得混合靜脈血氧分壓(PvO2)。假設(shè)混合靜脈血pH值和PCO2為一個分別于動脈血pH值和PaCO2有關(guān)的常數(shù)(但是是可修改的)并與其它變量一道，被應(yīng)用于Kelman公式中以便確定氧合血紅蛋白解離曲線的位置。知道了Hb濃度之后，則可得到PvO2，隨后提供一個與由Fick公式測量出的CvO2值相同的CvO2值(其中包括Hb，血漿和PFC的成分)。然后對PvO2值進(jìn)行實時校正以便使醫(yī)務(wù)人員總能夠了解到患者的氧合狀態(tài)。下面將更詳細(xì)地描述完成這些功能的方法。II.硬件描述參照圖2，表示控制外周血檢測系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)155的一個實施例。系統(tǒng)155可以在一個單機配置中操作或作為計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的一部分。系統(tǒng)155是一個從患者采集數(shù)據(jù)并向操作者顯示這些數(shù)據(jù)的整體系統(tǒng)。桌上系統(tǒng)155包括計算機160中的在6.2版本或更新版本的MS-DOS環(huán)境下工作的Oxyflow血液檢測軟件，MS-DOS是可從微軟公司獲得的操作系統(tǒng)。盡管該實施例是采用個人計算機上的MS-DOS環(huán)境進(jìn)行描述的，但是，其它的實施例可以采用不同的操作環(huán)境或不同的計算機或二者都不同。在本發(fā)明的一個變換實施例中，計算機160可以通過一種廣域網(wǎng)(WAN)連接而與其他的醫(yī)務(wù)人員和其它醫(yī)院聯(lián)網(wǎng)。與其它醫(yī)療機構(gòu)的WAN連接使得在手術(shù)過程中或在集中護(hù)理單位可以實時地觀察患者的情況。再參照圖2，目前優(yōu)選的系統(tǒng)155包括一臺計算機160，其中具有一個最小的英特80486芯片或類似的以33MHz運行的微處理器。計算機160包括最小的四兆字節(jié)(MB)的RAM存儲器(未示出)。系統(tǒng)155包括一個與處理器170相連的硬盤驅(qū)動器165。硬盤驅(qū)動器165在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中是可任意選擇的，即，工作站采用了在文件服務(wù)器中的硬盤或其它存儲裝置。如果在單機配置中采用計算機160的話，則硬盤驅(qū)動器165優(yōu)選地為100兆字節(jié)或更高。計算機160與一組計算機外圍設(shè)備構(gòu)成一體，并且與一個標(biāo)準(zhǔn)的VGA(視頻圖像陣列)顯示器或更好的彩色視頻監(jiān)視器175相連。與IBMAT型計算機兼容的鍵盤180與計算機160相連。還有一個指示裝置185，如兩個或三個按鈕的鼠標(biāo)器與計算機160相連。參考使用鼠標(biāo)器并不意味著不可使用其它類型的指示裝置。計算機160與一臺打印機190相連以便提供一種產(chǎn)生硬拷貝輸出的方式，如文件記錄的打印輸出。在該配置中，優(yōu)選地與計算機160相連的是一臺備份裝置195，如可由ColoradoMemorySystems得到的一臺Jumbo250Mb穿孔帶筒備份裝置。在單機配置中還需要一臺硬盤驅(qū)動器165或其它類似裝置。在單機配置或作為一個網(wǎng)絡(luò)配置的工作站之一的另一實施例中，系統(tǒng)155可以包括一臺便攜式計算機，如一臺手提式計算機或一臺筆記本計算機，如從ASTResearch得到的PremiumExecutive386SX/20或可由許多銷售商那里得到的其它計算機。該便攜式計算機(未示出)配備有類似于所述與計算機160相連的部件。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解的是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解的是，被編程的計算機還可以完全地或部分地采用用戶電路系統(tǒng)來實現(xiàn)。因此，這種選擇性的實現(xiàn)裝置不應(yīng)被認(rèn)為是任何方式的限制。III.軟件概述如上所述，本發(fā)明的Oxyflow系統(tǒng)從患者體內(nèi)采集數(shù)據(jù)并確定患者的實時混合靜脈血氧分壓(PvO2)?，F(xiàn)在參照圖3，當(dāng)使用者在啟動階段200將一個啟始信號輸入到系統(tǒng)中時，程序就開始了。該起始信號可以是一個使軟件程序開始采集數(shù)據(jù)的鼠標(biāo)敲擊命令。在階段200下接收到起始命令之后，在階段202下從患者體內(nèi)采集動脈壓數(shù)據(jù)。動脈壓數(shù)據(jù)的采集是利用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的常規(guī)方式，通過將患者向上連接到一個動脈壓檢測器上進(jìn)行的。一旦在階段202下采集到患者的數(shù)據(jù)，在判斷階段204處作出數(shù)據(jù)是否“在范圍內(nèi)”(datainrange)的判斷。在此階段，軟件程序類在階段202處采集的數(shù)據(jù)與已知的動脈壓值的適當(dāng)范圍進(jìn)行比較。例如，動脈壓數(shù)據(jù)的適當(dāng)范圍在70/40和250/140之間。如果在處理步驟200處采集的數(shù)據(jù)不在判斷指令204所設(shè)定的范圍內(nèi)的話，則在階段206處開始錯誤/例外處理程序。階段206處的錯誤處理程序?qū)④浖绦蚍祷氐教幚聿襟E202以便重新采集動脈壓數(shù)據(jù)。以此方式，錯誤的動脈壓數(shù)據(jù)讀數(shù)將不會被通過進(jìn)入到后續(xù)程序中。如果在判斷階段204處由處理步驟202采集的數(shù)據(jù)在正確的范圍內(nèi)，則程序指針移向包含采集動脈數(shù)據(jù)指令的處理步驟208。優(yōu)選地，收集到的數(shù)據(jù)將包括患者體溫，動脈pH值，血紅蛋白值，PaO2和PaCO2。此外，優(yōu)選地通過利用一個附設(shè)的血液化學(xué)檢測器采集數(shù)據(jù)。在該實施例中，采用通過串行連接接收數(shù)據(jù)流的方式將數(shù)據(jù)從血液化學(xué)檢測器采集到計算機中?；蛘?，從由鍵盤人工輸入的存取數(shù)據(jù)中獲得有關(guān)的數(shù)值。如前所述，優(yōu)選地，血液化學(xué)檢測器不斷地從患者體內(nèi)采集動脈血樣以便從每個血樣中確定患者血液中的幾種特性。核實在處理步驟208處由血液化學(xué)檢測器得到的對應(yīng)于每個特性的數(shù)據(jù)以使其在判斷階段210的范圍內(nèi)。正確的pH值范圍是7.15到7.65。正確的血紅蛋白值范圍是0到16g/dL。正確的PaO2范圍是50mmHg到650mmHg。PCO2的正確范圍是15mmHg到75mmHg。如果在判斷階段210處數(shù)據(jù)不在每個特定變量的正確范圍內(nèi)的話，則在階段212處開始錯誤/例外處理程序。階段212處的錯誤/例外處理程序獨立地分析在階段208處采集的變量以確定其是否在范圍內(nèi)。如果選出的在階段208處采集的數(shù)據(jù)不在正確的范圍內(nèi)，則錯誤/例外處理程序212將軟件程序的指針指回到階段208以采集準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。如果所選擇的數(shù)據(jù)在判斷方框210的范圍內(nèi)的話，則軟件程序在階段214處從前面得到的動脈壓數(shù)據(jù)中得出CaO2值以及心輸出量(CO)。如所討論的，心輸出量可以從采用多種方法測量出的動脈壓測量值中得到。例如，TNOBiomedical的Modelflow系統(tǒng)可以從有關(guān)動脈壓信號中實時得到心輸出量信號。如上討論的其它方法也可被用在處理步驟214中以確定心輸出量。一旦在處理步驟214處確定了心輸出量，則可以在階段216處測量或輸入患者的VO2。利用前面所述的方法計算患者的VO2或通過將患者向上與一個適當(dāng)?shù)暮粑飨噙B并通過一個如上述Physioflex這類系統(tǒng)測量患者攝取的氧氣的方式測量VO2。通過測定吸入和呼出的氧氣量，呼吸器可以被用來計算患者吸入的氧氣總量。當(dāng)在處理步驟216處確定了患者的VO2之后，在階段218處將這些變量應(yīng)用于Fick公式中以提供實時CvO2。上面給出了Fick公式。一旦得出了CvO2，在階段220處可以得到混合靜脈血氧分壓(PvO2)。如前所述，假設(shè)混合靜脈血pH值和PCO2是一個分別與動脈血pH值和PCO2有關(guān)的常數(shù)(但是，是可變的)，并將這些值與其它變量一道應(yīng)用于Kelman公式中以確定氧合血紅蛋白解離曲線的位置。已知了Hb濃度之后，則可以得出PvO2，PvO2提供了與由Fick公式測定的CvO2相等的總的CvO2(其中包括Hb，血漿和RFC成分)。如果CvO2值不“符合”Fick公式，則選擇另一個PvO2值。重復(fù)該步驟直到Fick公式兩邊平衡并得出真正的PvO2。在得到了患者血液的PvO2之后，該數(shù)值在階段222處被顯示在計算機屏幕上。如果在階段224處軟件程序沒有接收到鍵盤或鼠標(biāo)輸入而停止采集數(shù)據(jù)的話，則指針將程序循環(huán)回到處理步驟202以便開始再次采集動脈血壓數(shù)據(jù)。以此方式，不間斷地進(jìn)行實時數(shù)據(jù)循環(huán)以使患者的局部靜脈血氧壓力不斷地被更新并在階段222中被顯示在計算機上。如果軟件程序在判斷階段224處從鍵盤或鼠標(biāo)輸入中接收到有關(guān)停止命令，則將開始執(zhí)行終止程序226。IV.軟件實現(xiàn)對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說已知有多種不同的方法來完成本發(fā)明的軟件程序。例如，可以采用如C++，Basic，Cobol，F(xiàn)ortran或Modula-2這類的程序語言將本發(fā)明的特征總合成有關(guān)軟件包，另一種可生成本發(fā)明的軟件程序的方法是采用spreadsheet程序采集數(shù)據(jù)并實時地確定患者的PvO2。下面將詳細(xì)地描述該方法。下列系統(tǒng)利用了一個大型MicrosoftExcelspreadsheet從患者采集信息并獲得PvO2。在接收到心血管和氧合變量的實時輸入信號之前，向系統(tǒng)輸入多個氧合常數(shù)。這些常數(shù)優(yōu)選地包括患者的血容量，血漿中的氧溶解度和1g飽和氧合血紅蛋白中的氧含量。隨后將氧合常數(shù)存儲在計算機的存儲器中以用于后面的計算。表1表示完成采集患者的數(shù)據(jù)并得出PvO2值的部分MicrosoftExcelspreadsheet的命令。為在整個軟件程序中使用的各種氧合常數(shù)提供命名而啟動程序。在所示的實施例中，輸入所有的氧合常數(shù)，它們對應(yīng)于血容量(BV)，在全氟碳乳劑中的氧溶解度(02SOL)，任何全氟碳乳劑的比重(SGPFOB)，一種全氟碳乳劑的血管內(nèi)的半衰期(HL)，一種全氟碳乳劑的重量/容積比(CONC)，海平面處的氣壓計壓力(BARO)，每克飽和血紅蛋白的氧毫升數(shù)(HbO)和每100mm汞柱每100ml血漿的氧毫升數(shù)(PIO)。表1還示出了Kelman公式的起始數(shù)值的一個實例，氧合常數(shù)的子集合。在后面的計算中應(yīng)用這些起始數(shù)值來得出患者混合靜脈血的氧合狀態(tài)。對于其它氧合常數(shù)來說，Kelman常數(shù)也如表1中所示進(jìn)行命名。表1假設(shè)起始值Kelman常數(shù)起始值在g/kgPFC中的氧的總劑量＝單位體積PFB的重量*血管內(nèi)氧HT劑量(ml/kg)PFC的1/2壽命＝-0.038819+(1.6403*氧的總劑量)+(0.248*氧的總劑量^2)在命名了包括Kelman常數(shù)的氧合常數(shù)之后，可以開始從動脈壓傳輸線和血液化學(xué)檢測器實時輸入并開始提供數(shù)據(jù)。如表2所示，在該實施例中所示的系統(tǒng)接收與動脈血氧飽和度百分比(SaO2)和混合靜脈血氧飽和度百分比(SvO2)有關(guān)的數(shù)據(jù)。特別是，從動脈和靜脈血氧分壓(PaO2和PvO2)，pH(pHa和pHv)，二氧合碳分壓(PaCO2)和PvCO2)，和體溫(TEMP)數(shù)據(jù)中得出飽和度百分比。如上所述，PvO2和pHv值分別以一個固定值與PaO2和pHa值相關(guān)。還可以輸入心輸出量(CO)以及VO2。圖4提供了該方法和所得數(shù)據(jù)的圖解表示。當(dāng)向程序中輸入了(自動地或人工地)動脈和混合靜脈血氣和酸/堿參數(shù)之后，則可以確定包含Hb的紅細(xì)胞和血漿中的O2傳輸和消耗的參數(shù)。還可以確定與基于氧載體的PFC或Hb有關(guān)的那些參數(shù)。再參照圖4，用于計算CaO2的數(shù)值涉及Hb濃度，動脈血氧分壓(PaO2)，動脈二氧合碳分壓(PaCO2)，動脈pH(pHa)和體溫。利用作為氧合常數(shù)輸入到程序中的Kelman公式計算出氧合血紅蛋白解離曲線的位置。這些計算值得出一條曲線，該曲線在O2分壓的生理范圍內(nèi)與Severinghaus(J.Appl.Physiol.1966，211108-1116)提出的原始曲線難以區(qū)分。如圖4所示，可以采用迭代法計算PvO2，得到其在Hb，血漿和碳氟化合物中產(chǎn)生所需的混合靜脈血氧含量以滿足Fick公式。表2輸入起始</tables></tables></tables></tables>表3說明結(jié)果血漿的VO2百分比＝(血漿的耗氧量/常用輸入的總的耗氧量)*100PFB的VO2百分比＝100*(Perflubron的耗氧量/常用輸入的總的耗氧量)血漿和PFB的VO2百分比＝100*((血漿的耗氧量+Perflubron的耗氧量/常用輸入的總的耗氧量)*100表4說明結(jié)果<p><p>在所提供的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，程序如表2所示實時計算并顯示PvO2。如前面所提到的，這一數(shù)值可以幫助醫(yī)務(wù)人員確定是否要給患者輸血或以其它方式改變患者的臨床處理。表3和表4示出了可由本發(fā)明提供的附加信息以進(jìn)一步說明其實用性和適應(yīng)性。尤其是，表3給出了多種氧合數(shù)值，這些數(shù)值可以采用這里所公開的方法進(jìn)行計算，而表4給出了在優(yōu)化患者的治療方案時非常有用的氧消耗量和氧傳輸量的其它參數(shù)。表3的一個更為接近的檢驗表明可以采用本發(fā)明的系統(tǒng)提供在混合攜氧系統(tǒng)中不同組分的氧含量。特別是，表3給出了可以分別得出循環(huán)的血紅蛋白，血漿和氟化物的動脈或靜脈血氧含量的計算值。當(dāng)在手術(shù)過程中要靜脈輸入含氟化合物乳劑的血液替代物時，這些數(shù)據(jù)尤為有用。為了將患者的血液稀釋到一個特定Hb濃度可計算出所必需抽取的血量并且在表3中還示出了在血液稀釋過程中抽取的血液“單位”中存在的Hb量。表4說明本發(fā)明還可以被用來實時提供有關(guān)氧消耗量和氧傳輸量的信息。如上所述，Hb或Hct測量值并非組織氧合作用的一個合適的反映。這主要因為它們只給出了潛在的動脈氧含量(CaO2)，而沒有提供關(guān)于O2傳輸?shù)剿獞?yīng)用它們的組織中的信息。然而，如表4所示，本發(fā)明通過在線提供基于CaO2和心輸出量(CO)得出的氧傳輸信息而解決了這一問題。特別是，可以利用本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供實時的DO2動脈血氣和CO(以及所有其它的已討論過的血液動態(tài)信息，如，BP，心率，系統(tǒng)血管阻力和心功能)。如表3所示，該實施例還可被用來為DO2提供Hb，血漿和PFC(如果在循環(huán)內(nèi)的話)的單獨的讀數(shù)。這些數(shù)據(jù)在手術(shù)室(OR)和重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU)中尤為有用以便根據(jù)患者的氧合作用情況為其提供一個安全的心內(nèi)膜墊。即，顯示出可能由于缺氧，貧血或心輸出量CO不足造成的DO2的降低并立即指示造成這種降低的原因。因此，護(hù)理人員可以及早地采取行動以改變這種情況并且進(jìn)行比此前可能已經(jīng)進(jìn)行的診斷更嚴(yán)格的診斷。此外，對于某些在ICU中的患者來說使DO2為最大值的重要性已在最近的研究中予以強調(diào)。本發(fā)明還可被用來確定何時開始介入并提供為獲得所需結(jié)果必需的數(shù)據(jù)。一旦已知了DO2，則有可能計算出對某個固定的(和可變的)PvO2來說可以耐受的最大耗氧量(VO2)。例如，對于健全的25歲的患者來說，可以選擇36mmHg的PvO2，而對于患有彌漫性動脈粥樣硬化或具有冠狀動脈粥樣化或心肌局部缺血跡象的一個老年患者來說可選擇42mmHg或更高的PvO2。麻醉狀態(tài)下的耗氧量是變化的，但幾乎總是在1.5-2.5ml/kg/min的范圍內(nèi)。如果在選擇的PvO2下可耐受的VO2正好在該范圍內(nèi)時，則一切正常且不必采取應(yīng)急措施?？赡褪艿腣O2越是接近VO2的正常范圍，考慮此措施就越早。通過采用為手術(shù)患者編制的大型VO2數(shù)據(jù)庫，可以很容易地確定PvO2的適當(dāng)?shù)陌踩秶?。如上所述，本發(fā)明的系統(tǒng)使醫(yī)務(wù)人員在手術(shù)過程中能夠?qū)崟r確定患者組織的氧合狀態(tài)。此外，提供了對組織耗氧量的在線監(jiān)測并能夠選擇最佳氧傳輸。在上述實施例中，本發(fā)明采用了MicrosoftExcelspreadsheet。然而，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以將上述spreadsheet與Modelflow系統(tǒng)結(jié)合起來并且仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，采用諸如C++，Cobol，F(xiàn)ortran和Basic這類的其它語言編寫的軟件指令也可以完成與在此所公開的Excelspreadsheet相似的功能。因此，本發(fā)明不局限于在此所公開的Oxyflow系統(tǒng)的實施例。不如說，本發(fā)明的范圍將只由所附的權(quán)利要求書及其相當(dāng)?shù)牡韧锼_定。權(quán)利要求1.一種實時測定患者的混合靜脈血中氧分壓(PvO2)的方法，其中包括以下步驟將氧合常數(shù)存入一個第一計算機存儲器中；實時測量患者的心輸出量(CO)，其中，將心輸出量的數(shù)值存入一個第二計算機存儲器中；將對應(yīng)于所述患者的全身耗氧量(VO2)的一個數(shù)值存入一個第三計算機存儲器中；確定所述患者的動脈氧含量(CaO2)；以及實時地計算出患者的實時混合靜脈血氧分壓(PvO2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氧合常數(shù)包括對應(yīng)于血容量，血漿中的氧溶解度及所需單位的飽和氧合血紅蛋白中氧含量的數(shù)值。3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的動脈氧含量是利用對應(yīng)于患者的血紅蛋白濃度，動脈氧分壓(PaO2)，動脈二氧合碳分壓(PaCO2)，動脈pH值和體溫的數(shù)值確定的。4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述數(shù)值是與所述測量心輸出量值同時確定的。5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一計算機存儲器是一個隨機存取存儲器。6.根據(jù)利要求1的方法，其中所述第二計算機存儲器是一個隨機存取存儲器。7.根據(jù)權(quán)利要求1方法，其中所述第三計算機存儲器是一個隨機存取存儲器。8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述確定步驟采用了一個血液化學(xué)檢測器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其中所述計算步驟包括Fick公式的應(yīng)用。10.一種實時確定患者PvO2的裝置，包括一個用于存儲氧合常數(shù)的第一計算機存儲器；一個實時反映患者心輸出量(CO)數(shù)值的輸入，其中所述心輸出量數(shù)值被存儲于一個第二計算機存儲器中；用于將一個對應(yīng)于所述患者全身耗氧量(VO2)的數(shù)值存入一個第三計算機存儲器的第一指令；用于獲得所述患者動脈氧含量(CaO2)的第二指令；以及在所述存儲器中用于實時計算患者混合靜脈血氧分壓(PvO2)的第三指令。11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中所述氧合常數(shù)包括對應(yīng)于血容量，血漿中的氧溶解度及所需單位飽和氧合血紅蛋白中氧含量的數(shù)值。12.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中所述第二指令包括利用對應(yīng)于患者的血紅蛋白濃度，動脈氧分壓(PaO2)，動脈二氧合碳分壓(PaCO2)，動脈pH值和體溫的數(shù)值獲得動脈氧含量。13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中所述第二指令包括求解Fick方程。14.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中所述第一計算機存儲器是一個隨機存取存儲器。15.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中所述第二計算機存儲器是一個隨機存取存儲器。16.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中所述第三計算機存儲器是一個隨機存取存儲器。17.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中所述計算機存儲器是一個硬盤。18.如權(quán)利要求10所述裝置，其中所述輸入是一個動脈壓傳輸線。19.如權(quán)利要求10所述裝置，其中所述第二指令被存儲于一個血液化學(xué)檢測器中。20.如權(quán)利要求10所述裝置，其中所述第三指令包括應(yīng)用Kelman方程。21.如權(quán)利要求10所述裝置，其中所述第二指令包括用于從一個鍵盤輸入中獲得所述患者的血紅蛋白濃度，動脈氧分壓(PaO2)，動脈二氧合碳分壓(CO2)，動脈pH值和體溫的指令。22.如權(quán)利要求10所述裝置，其中所述第二指令包括用于從一個血液化學(xué)檢測器中獲得所述患者的血紅蛋白濃度，動脈氧分壓(PaO2)，動脈二氧合碳分壓(CO2)，動脈pH值和體溫的指令。全文摘要本發(fā)明描述了一種用來實時計算患者體內(nèi)的混合靜脈氧分壓的系統(tǒng)和軟件。該系統(tǒng)采用計算機,動脈壓傳輸線和血液化學(xué)檢測器以便通過一個在線系統(tǒng)幫助醫(yī)務(wù)人員準(zhǔn)確地確定何時為患者輸血或改變患者的臨床處理方案。文檔編號A61B5/145GK1192130SQ96195916公開日1998年9月2日申請日期1996年6月7日優(yōu)先權(quán)日1995年6月7日發(fā)明者N·法福爾,G·霍爾德斯申請人:聯(lián)合藥品公司