wyk12.doc

Diagnostyka płuc

·       Mechanika oddychania

·       Dyfuzja przez barierę pęcherzykowo-kapilarną

·       Krążenie płucne

Uwzględnienie wszystkich czynników  ®  pomiar szybkości wchłaniania CO

·       Bardzo efektywnie wychwytywany przez hemoglobinę

·       Prosto można określić zawartość CO w mieszaninie gazów  ®  CO silnie absorbuje promieniowanie IR dla wybranych długości fali  ®  układ pomiarowy składa się z włókna, komórki optycznej z badanym gazem i czujnika temperatury (element półprzewodnikowy)

Uwaga:

Podobne własności posiada CO2

Przebieg badania

1)   Dysponujemy specjalnie przygotowaną mieszanką CO (~0.5%), He (~15%), O2 i N2

2)   Badany wykonuje maksymalny wydech  ®  RV

3)   Badany wdycha znaną zawartość mieszanki VI o znanej koncentracji COI i HeI

4)   Badany wstrzymuje oddech na około 10 s

5)  
Następuje wydech i mierzę stężenie końcowe COF i HeF

Uwaga:

W badaniu potrzebny jest analizator He  ®  działanie oparte na pomiarze przewodności cieplnej gazu  ®  naświetlanie szerokim widmem promieniowania IR  ®  pomiar czujnikiem ciepła (element półprzewodnikowy)

Ilościowy opis zachodzących procesów

              HeI*VI  =  HeF*(RV + VI)  =  HeF*VA

Stężenie po czasie t CO w pęcherzykach

Szybkość wchłaniania CO

Uwaga:

Analogiczną informację mogę uzyskać stosując izotop promieniotwórcze 133Xe (T1/2  =  5.2 d, Eg  =  81 keV)

Stężenie O2 we krwi

Klasycznie  ®  pobieramy małą próbkę krwi  ®  wykonuje pomiar stosując dowolną metodę spektrometryczną lub elektrochemiczną

Metody nieinwazyjne  ®  wykorzystują dyfuzje gazów przez skórę silnie zależną od temperatury  ®  stosowane u noworodków

Hemoglobina  ®  oksyhemoglobina

Widmo absorpcyjne He i HeO

Prawo Lamberta-Beera

              I(t)  =  I(0)exp( - ect)

c  ®  stężenie

e  ®  molowy współczynnik absorpcji  -  [e] = 1/cm*mol

t  ®  grubość warstwy absorbującej

Prawo Lamberta-Beera dla mieszaniny He i HeO

              I(t)  =  I(0)exp( - eHecHet)*exp( - eHeOcHeOt)

              eHecHe + eHeOcHeO

Pomiar absorpcji dla 2 długości fali (l1  =  660 nm i l2  =  805 nm)  ®  źródło LED  +  fotodetektor

              R1  =  eHe1cHe + eHeO1cHeO

R2  =  eHe2cHe + eHeO2cHeO

Wartości ei są znane  ® mierząc Ri mogę wyznaczyć po rozwiązaniu układu równań cHe i cHeO

Uwaga:

Tak napisane równania nie uwzględniają absorpcji w innych substancjach niż He i HeO  ®  miejsce pomiaru

Możliwe dwa rozwiązania

1)           Wprowadzenie współczynników korekcyjnych  ®  wyznaczenie SO2 inną metodą dla grupy osób i obliczenie średniego współczynnika korekcyjnego

2)           Impulsowa oksymetria

Uwzględniamy zmiany absorpcji w cyklu pracy serca  ®  niewielkie zmiany przepływu objętościowego (1-5 %)  ®  pomiar transmisyjny (ucho, palec u ręki  lub nogi) dla 2 długości fali (660 nm i 805 nm)

Uwaga:

Przerwanie osi „y” dla uwidocznienia zmian

Wyznaczenie stężenia He i HeO oparte na pomiarze amplitudy zmian absorpcji

·       Napływająca krew zawiera tylko He  ®  duże zmiany dla 660 nm

·       Napływająca krew zawiera tylko HeO  ®  duże zmiany dla 805 nm

Uwaga:

Istnieją układy mierzące promieniowanie odbite

Defibrylator  ®  krótkotrwały szok elektryczny blokuje pracę serca

Defibrylacja przez elektrody na ścianie klatki piersiowej wymaga dużego prądu (do 50 A)  ®  znacznie mniejsze prądy gdy stosujemy w chirurgii serca

Kształt stosowanych impulsów  ®  wynika ze sposobu wytwarzania

Uwaga:

Inne kształty impulsów stosujemy w elektro-terapii

Średnia długość trwania impulsu  =  ~4 ms  odpowiada minimalnej energii koniecznej do wywołania defibrylacji

              Energia  =  I2 R D

I  ®  natężenie prądu

R  ®  opór elektryczny

D  ®  czas trwania impulsu

W obliczeniach trzeba uwzględnić zależność I od D  ® I maleje jak D rośnie

Moc elektryczna konieczna do defibrylacji 

              P  =  I2R  =  (50 A)2 (50 W)  =  125 kW

Uwaga:

Zbyt duża moc aby podłączyć do zasilania elektrycznego

Konstrukcja defibrylatora

Stosowane napięcie

              V  =  I R  =  (50 A)*(50 W)  =  2500 V

Mogę także obliczyć  C  ®  C  =  80 mF

Płuco-serce  ®  czasowe zastąpienie funkcji serca

Pobór krwi  ®  żyła główna + krew odsysana z klatki piersiowej

Oksygenator  ®  wymiana gazowa  ®  O2 (+) i CO2 (-)

·       Pęcherzykowy  ®  krew przedmuchiwana O2  ®  bezpośredni kontakt krew-gaz  ®  powstawanie piany  ®  powierzchnie pokryte Si  ®  możliwa denaturacja białek i powstawanie skrzepów

·       Membranowy  ®  kontakt przez membranę

Wymiennik ciepła  ®  ogrzewanie/ochładzanie krwi  ®  pośrednio przez zastosowanie wody

Pompa  ®  10 l/min, 180 mmHg

Sztuczna nerka  (Kolff – 1943)

Dyfuzja przez błonę wywołana różnicą stężeń w dializacie i krwi

Membrana (celuloza, octan celulozy, materiały syntetyczne) o grubości (10-20) mm i porach ~0.5 mm  ®  cząsteczki o

·       M  <  5000 przechodzą łatwo

·       M  =  (5000 – 40000) wolne przenikanie

·       M > 40000 nie penetrują

Uwaga:

Mocznik  ®  M  =  60, bilirubina  M  =  600, aminokwasy  M  =  (75 – 204)

Uwaga:

Membrana jest formowana w formę płaszczyzn lub wężownicy

Dializat  ®  tworzę przez dodanie koncentratu do wody destylowanej  ®  skład dializatu steruje przenikaniem przez błonę  ®  koncentracja mocznika, kreatyniny lub kwasu moczowego  =  0, a koncentracja Na  =  130 mMol/L (w surowicy (132 – 142) mMol/L

Uwaga:

Poziom pH steruje pośrednio  ®  dodanie mleczanów lub octanów do dializatu  ®  wnikają do krwi i są rozkładane w wątrobie  ®  produkcja CO2

Zużycie dializatu przy jednokrotnym przejściu przez wymiennik wynosi około 240 L  (8 h x 0.5 L/min)

Uwaga:

Problem pierwiastków śladowych  ®  na przykład Al  ®  zmiany w mózgu

Ciśnienie dializatu jest utrzymywany poniżej żylnego  (maksymalna różnica  ~400 mmHg)  ®  problem przenikania wody w wyniku osmozy  ®  konieczny pomiar 2 ciśnień i możliwość regulacji różnicy ciśnień

Detektor erytrocytów  ®  krew dociera do dializatu  ®  źródło światła i fotodetektor  ®  kontrola szczelności  ®  włączenie alarmu

Densytometria

Hydroksyapatyt  ®  r...