Luận văn Monitor theo dõi bệnh nhân

trên một nửa của mỗi bình ngưng. Bộ dò gồm có 2 phần giống hệt nhau được cách biệt bởi một lớp kim loại mỏng. Các đầu dò được làm đầy bởi các mẫu CO2 tinh khiết. Do sự tập trung của khí CO2 trong tế bào phân tích nên chùm tia trên bề mặt thử nghiệm của đầu dò sẽ yếu hơn là mặt xem xét. Do đó khí ở bề mặt xem xét sẽ được đốt nóng hơn ở bề mặt phân tích. Màng ngăn ở đây là một tấm của tụ điện. Các chùm tia hồng ngoại được chặn ở tần số 25Hz và tín hiệu xoay chiều xuất hiện ở đầu dò sẽ được khuếch đại phù hợp để đưa ra nhịp thở tương ứng. Hình 1. 15 Sơ đồ khối của quá trình phân tích khí CO2 trong hơi thở I.3.7 Ghi tín hiệu điện tim ECG Ghi tín hiệu điện tim Điện tim ECG là các hoạt động điện của tim được tạo ra bởi quá trình co bóp của cơ tim. Việc theo dõi điện tim ECG nhằm kiểm tra một số chức năng của tim là rất quan trọng trong việc theo dõi tình trạng của bệnh nhân trong suốt quá trình gây mê bệnh nhân trong phòng mổ. Việc theo dõi ECG được sử dụng để tính nhịp tim, phân tích chứng tạo nhịp, phát hiện chức năng tạo nhịp và chứng thiếu máu. Tín hiệu điện tim được lấy trên da bệnh nhân thông qua hệ thống điện cực ECG và cáp nối. Số điện cực có thể là 3,5 hay 12 điện cực tuỳ theo loại máy. Càng nhiều điện cực thì thông tin đo được càng chính xác. Tuy nhiên hầu hết các Bedside thường sử dụng cáp điện tim tiêu chuẩn 3 hoặc 5 điện cực.Vị trí đặt điện cực trên người bệnh nhân tuỳ thuộc vào số điện cực của cáp điện tim. Với hệ thống 3 điện cực ( 3 đạo trình ) các điện cực này sẽ được gắn ở R/RA( right arm), L/LA ( left arm), F/LL( left leg) của bệnh nhân. Đối với cáp điện tim 5 điện cực thì thêm các vị trí C/V(chest) và N/RL(right leg). Số lượng đạo trình phụ thuộc vào số điện cực. Các điện cực ECG gắn trên da bệnh nhân để thu nhận các tín hiệu điện ECG và được nối với một mạch đầu vào của monitor bằng các dây dẫn/ cáp. Các tín hiệu ECG thu được sẽ được khuếch đại và xử lý bởi modul hoặc khối đo ECG và sau đó dữ liệu được chuyển tới BSM và hiển thị dạng sóng ECG trên màn hình. Hình 1. 16 Các đạo trình chuẩn Hình 1. 17 Các đạo trình chi đơn cực Hình 1. 18 Các đạo trình trước ngực Nếu sử dụng cáp điện tim 12 điện cực ta sẽ đo được dạng sóng của 12 đạo trình trên. Nếu sử dụng cáp 3 hoặc 5 điện cực có dạng sóng của 3 đạo trình hoặc 6 đạo trình. Hình 1. 19 Điện tim 12 kênh ghi Hình 1. 20 Điện tim 6 kênh ghi Hình 1. 21Điện tim 3 kênh ghi Hình 1. 22 Điện tim 3 kênh ghi + 1 nhịp tim chuẩn Các điện cực ECG gắn trên da bệnh nhân để thu nhận các tín hiệu điện ECG và được kết nối với một mạch đầu vào của monitor bằng các dây dẫn/ cáp. Mạch đầu vào bao gồm mạch cách ly và mạch bảo vệ. Mạch cách ly có chức năng cách ly bệnh nhân khỏi các dòng điện nguy hiểm có thể phát ra trong quá trình thu tín hiệu ECG và mạch bảo vệ để tránh monitor không bị phá hỏng bởi các điện áp cao có thể xuất hiện trong quá trình khử rung tim bệnh nhân. Bộ khuếch đại ECG gồm bộ tiền khuếch đại và bộ khuếch đại điều khiển. Các tín hiệu ECG thu được ban đầu có biên độ rất nhỏ sẽ được khuếch đại vi sai có hệ số khuếch đại rất lớn. Bộ khuếch đại này có trở kháng đầu vào lớn và tỉ số Mode chung CMRR cao. Bộ khuếch đại điều khiển sẽ khuếch đại các tín hiệu ECG tới một biên độ đủ lớn và truyền tín hiệu ECG này tới bộ chuyển đổi AD và khối xử lý trung tâm, sơ đồ khối được mô tả như hình dưới Hình 1. 23 Sơ đồ khối của việc thu nhận và xử lý tín hiệu ECG Nhiễu điện tim Các loại nhiễu 1- Nhiễu từ các nguồn bên ngoài cơ thể bệnh nhân • Các nguồn tĩnh điện - Bệnh nhân hoạt động như một mặt phẳng của tụ điện - Khi một vật thể được nạp điện được mang lại gần một vật không nạp điện thì vật không mang điện có điện áp cân bằng và đối ngược tăng lên - Ví dụ, nếu một cơ thể không tiếp đất đặt gần một dây cab hoặc nguồn sáng mà được kết nối với mạng lưới, thì điện tích bề mặt của điện áp cân bằng và đối ngược tăng lên mặc dù không có dòng chạy giữa 2 cơ thể. - Khi điện thế mạng lưới có tần số 50Hz, thì điện áp cảm ứng cũng bao gồm tần số này - Các nguồn nạp tĩnh điện khác bao gồm bàn mổ, những bệnh nhân khác, các thiết bị điện tử • Kích thích điện từ - Nhiễu xảy ra ở gần các dây mang dòng điện xoay chiều - Hậu quả của nhiễu tần số 50Hz - Do sự phát sinh của từ trường bởi dòng điện chạy thì tất cả các vật dẫn mang dòng điện lưới được bao quanh bởi trường điện từ - Nhiễu tần số 50Hz là một sự sai lệnh về điện thế liên quan tới mặt đất mà được hiểu là bất kì vật nào gần với dây mang dòng xoay chiều, vật đó mang điện áp không phải của đất hoặc của đường dây mà là điện áp ở một vài nơi giữa chúng. Khi dòng điện tiện ích dao động thì điện áp của vật thể cũng dao động. - Tác động được giảm tối thiểu bởi thực tế là trường điện từ phát ra bởi dây được tích điện tăng lên tới mức lớn hơn mà bị loại bỏ bởi đường dây cáp trung hoà gần với dây cáp được tích điện nhưng đi theo hướng ngược lại. Tuy nhiên, nếu hiện tượng dò dòng điện xuất hiện, thì 2 dòng không còn cân bằng và tự triệt tiêu lẫn nhau nữa do đó tạo ra một suất điện động Tác động bị tăng lên nếu các dây nối được cuốn; các dây dẫn chính nối các điện cực bệnh nhân với những bộ khuếch đại nhạy sẽ thường xuyên bị nhiễu. • Nhiễu tần số radio(>100hz) - có thể vào thông qua: + Hệ thống phân phối chính hỗn hợp với dòng có tần số 50Hz, các nguồn bao gồm phép điện nhiệt, các moto điện + Sự truyền sóng radio nhờ cực điện nhiệt bị kích hoạt trong không khí như một anten phát radio trong khi đạo trình ECG bệnh nhân hoạt động như một dây anten thu. • Giải pháp - Bộ phân tích vi sai - Tỉ số nén mode chung CMRR cao - Các mạch bảo bệ bệnh nhân có phủ đồng hoặc nhôm - RL ECG “Floating” - Bao quanh mỗi điện cực có tấm chắn phủ đồng tối thiểu hóa sự cảm ứng tĩnh điện. - Giữ các điện cực càng ngắn càng tốt - Giảm bớt ảnh hướng của trường điện từ bằng cách đảm bảo tất cả các đạo trình bệnh nhân có chiều dài như nhau, gần sát nhau thậm chí xoắn vào nhau cho đến khi gần sát cực điện do đó đảm bảo được rằng tín hiệu cảm ứng được xác định và bởi vậy chịu được tỉ số CMRR. - Loại bỏ nguồn bức xạ điện trường không mong muốn 2- Nhiễu từ bệnh nhân • Điện cơ học (EMG) - Sự chồng chéo tần số giữa EEG và ECG - Tín hiệu có thể lớn hơn rất nhiều ( tăng mV) so với EEG hoặc ECG - Các hoạt động của cơ ( đặc biệt là run rẩy) có thể dẫn tới nhiễu - Nhiễu cơ • Giải pháp - Giảm thiểu sự cử động của bệnh nhân tức là nghỉ ngơi - Giảm thiểu sự run cơ - Tránh vùng cơ để đặt điện cực, sử dụng các vùng thịt nhô lên 3- Nhiễu do sự tiếp xúc giữa điện cực và bệnh nhân • Các điện cực ghi không hoạt động như một vật dẫn thụ động - Việc sắp đặt một kim loại gần với một dung dịch chất điện phân như nhìn thấy trên bề mặt da tạo ra một nửa vùng điện hóa do đó phát sinh ra một lực điện từ. - Nếu bộ khuếch đại vi sai được nối với một cặp điện cực như vậy thì điện thế đầu ra của chúng được so sánh là: + Nếu các tế bào giống hệt nhau, các đầu ra sẽ loại bỏ điểm 0 + Nếu các tế bào không giống nhau, sự sai lệch điện thế giữa 2 tế bào sẽ bị khuếch đại 1) ngoài ra, dòng điện nhỏ tạo ra do điện thế bù có thể dẫn tới phân cực 2) các điện cực bị phân cực sẽ gây nhiễu bất kì một tín hiệu nào - Sự dịch chuyển cơ học của các điện cực ghi gây ra các thay đổi điện thế + do sự thay đổi kích thước vật lý của các điện cực da do đó thay đổi điện thế tế bào và trở kháng giữa điện cực và da. • Giải pháp - Làm sạch da, loại bỏ lông, cho ruợu cồn để đảm bảo sự dính chặt của điện cực - Sử dụng điện cực Ag/AgCl mà không phân cực Giải pháp khắc phục nhiễu tín hiệu tần số 50Hz Phương pháp loại bỏ nhiễu tần số 50Hz Sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để khuếch đại tín hiệu ECG. Bộ khuếch đại này cho đầu vào khác nhau có thể khuếch đại tín hiệu ECG nhỏ ( <4mV), loại bỏ thành phần một chiều, nhiễu tần số cao và tần số 50Hz. Hình 1. 24 Tín hiệu điện tim đặc trưng Tín hiệu điện tim là tín hiệu điện được tạo bởi nhịp tim mà có thể được sử dụng làm công cụ chuẩn đoán các chức năng của tim. Có dải đo 0.5 – 4 mV và dải tần số 0.0.1 – 250Hz. Tín hiệu ECG đặc trưng cơ bản là PQRS và T Có rất nhiều nhân tố được đưa vào trong thiết kế bộ khuếch đại ECG, như nhiễu tần số, nhiễu tập trung, nhiễu do các thiết bị điện và các nguồn khác. Quan trọng nhất là nhiễu tần số 50Hz, do sử dụng bộ lọc thông dải có thể dễ dàng loại bỏ cả nhiễu một chiều và nhiễu tần số cao. a) Nhiễu tần số 50Hz; b) nhiễu điện cơ trong tín hiệu ECG Nhiễu do cơ thể dịch chuyển, điện cực hô hấp bị tuột Hình 1. 25 Nhiễu do hoạt động mạnh ( kiểm tra dây đất, điều kiện điện cực) Để loại bỏ các nhiễu được kể trên, có thể sử dụng các bộ khuếch đại vi sai như trong hình 3.32. Đầu ra của mạch này: ).)(21( 21 1 2 3 4 vv R R R Rvv refout −+=− Nếu đầu vào có điện áp chung (v1 = v2) thì vout = 0. Nếu v1 ≠ v2 thì điện áp khác nhau (v1-v2) đưa ra một hệ số khác. Do nhiễu chủ yếu là điện áp mode chung, bộ khuếch đại vi sai có thể loại bỏ chúng. Mạch khuếch đại 3 bộ khuếch đại thuật toán thường được gọi là bộ khuếch đại đo. Nó có trở kháng đầu vào cao, tỉ số mode chung CMRR cao, và hệ số khuếch đại có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh R1. Mạch này thường để đo điện thế sinh học bởi vì nó loại bỏ phần lớn điện áp mode chung 50Hz tồn tại trong cơ thể. Hình 1. 26 Mạch khuếch đại vi sai gồm 3 bộ khuếch đại thuật toán Trong nhiều hệ thống điện tim đồ, bệnh nhân đang sử dụng hệ thống điều khiển chân phải. Bệnh nhân không được nối đất tất cả. Thay vào đó, điện cực chân phải được nối với đầu ra phụ của khuếch đại thuật toán. Điện áp mode chung trên bệnh nhân được hiểu bởi 2 điện trở trung bình Ra, được đảo, khuếch đại và hồi tiếp về chân phải. Do hồi tiếp âm nên điện áp mode chung ở mức thấp. Nó cũng có thể cung cấp điện an toàn bởi vì khuếch đại thuật toán phụ sẽ làm bão hòa khi điện áp cao khác thường xuất hiện giữa bệnh nhân và đất. Hình 1. 27 Mạch điều khiển chân phải để tối thiểu hóa nhiễu mode chung Để đạt các yêu cầu của bộ khuếch đại ECG như được nói trên, cần thiết kế một mạch tầng bao gồm một bộ khuếch đại vi sai ( bộ khuếch đại đo), một bộ lọc thông thấp, một bộ lọc thông cao và một tầng khuếch đại. Tùy theo yêu cầu của các tầng này là dựa trên sự suy giảm nhiễu. Ví dụ, trong chuỗi tầng sau nhiễu đầu ra là: ((n1*A1+n2)*+n3)*A3 = A1A2A3*n1+A2A3*n2+A3*n3 Vì vậy sự sắp xếp tốt nhất của ba tầng là : A1>A2>A3 Hình 1. 28 Ví dụ về sự giảm nhiễu trong thiết kế một hê thống đa tầng Hình trên là sự sắp xếp của các tầng theo thiết kế mà cơ bản các tầng có hệ số khuếch đại cao gần nhau trên đường tín hiệu. Tuy nhiên, tầng bộ lọc thông cao được thay thế trực tiếp sau bộ khuếch đại vi sai để cắt thành phần một chiều ở đầu ra của nó. Mặt khác, thành phần một chiều này sẽ được khuếch đại bởi tầng khuếch đại và có thể tập trung sau các bộ khuếch đại thuật toán. Bảng 1. 5 Sự sắp xếp của các tầng Tầng khuếch đại vi sai Loại bỏ chế độ nhiễu ở chế độ mode chung trong khi khuếch đại tín hiệu vi sai cần được quan tâm. Nhiễu thấp tới mức nào ở đầu ra phụ thuộc vào sự loại bỏ nhiễu ở chế độ mode chung của bộ khuếch đại vi sai lớn tới mức ấy. Burr – Brown sử dụng INA 118 như một bộ khuếch đại đo. Hệ số khuếch đại được xác định bởi điện trở Rg. Hình 1. 29 Sơ đồ mạch bên trong của INA 118 Bộ lọc Sallen – Key Các bộ lọc thông thấp và thông cao Sallen – Key Butterworth 4 cực thông qua theo thiết kế. Bộ lọc 4 cực được tạo từ 2 bộ lọc 2 cực được nối tầng. Hệ số khuếch đại của các bộ lọc 2 cực được xác định lần lượt là 1.152 và 2.235 theo Dr. Hambley. Lý do để thiết kế một hệ số khuếch đại tổng khoảng 2.5 là đạt được hệ số phẩm chất Q thấp ( Q= 1/(3 –K)), mà các bộ lọc thường được thiết kế nhất. Tần số cắt của bộ lọc Salley-Key là 21212 1 CCRR fc π= . và với bệnh nhân thường chọn R1=R2=R; C1=C2=C để đơn giản hóa thiết kế ( như trong hình 1.30). Hình 1. 30 Ví dụ đơn giản về mạch lọc thông cao Sallen-Key 2 cực Các giá trị tụ và điện trở trong mạch được chọn bởi một chương trình máy tính từ thiết bị Texas để yêu cầu đáp ứng tần số tốt hơn và điều khiển hệ số phẩm chất Q linh động hơn. Sự suy giảm nhiễu tần số 50Hz Để giảm nhiễu tần số 50Hz, bộ pin được sử dụng như nguồn cấp và các tụ lọc được cắm ngang qua đường chắn tại mỗi IC. Các tụ này được nối kín có thể để điện áp V+ và V- của mỗi chíp mà hiệu quả lọc của chúng là lớn nhất. Các kết quá kiểm tra tần số Trong hình dưới là đáp ứng tần số thực nghiệm của mạch mẫu. Chú ý rằng kết quả thực nghiệm trong khoảng tần số cao được mô phỏng tốt, nhưng đáp ứng tần số ở mức thấp kết quả mô phỏng không chính xác. Hình 1. 31 Đáp ứng tần số của bộ khuếch đại điện tim Quá trình kiểm tra mô phỏng tín hiệu ECG Từng bước để tối thiểu hóa nhiễu tần số 50Hz bao gồm xoắn hai đầu vào của ECG để giảm nhiễu từ trường và kết nối đất trong mạch ECG để dẫn tốt hơn, giảm diện tích của nó. Cuối cùng kiểm tra mô phỏng tín hiệu ECG thấy rằng tần số 50Hz rất nhỏ. Hình 1. 32 Mô phỏng kết quả kiểm tra Kết luận Một bộ khuếch đại điện tim được thiết kế và thực hiện trong phần này. Hệ số khuếch đại có thể điều chỉnh được và đủ để khuếch đại các tín hiệu ECG nhỏ. Các bộ lọc thông cao và thông thấp Sallen-Key 4 cực loại bỏ hầu hết thành phần 1 chiều và nhiễu tần số cao của tín hiệu điện tim đầu vào. Nhiễu tần số 50Hz được tối thiểu hóa bằng cách sử dụng pin và tụ lọc. Sự xoắn dây đầu vào và tăng diện tích tiếp đất cũng có lợi. I.3.8 Độ bão hòa oxi trong máu SpO2 Hemoglobin là một loại protein và là thành phàn chính của các tế bào hồng cầu, nó vận chuyển oxi từ phổi nơi nồng độ hay áp lực oxi SpO2 rất cao, tới các mô nơi mà nồng độ oxi thấp. Độ bão hòa oxi SpO2 trong máu được định nghĩa là tỉ số giữa lượng oxi tới hạn với tỏng khả năng có thể chứa oxi của máu động mạch, tức là tỉ số giữa oxi hêmoglobin với tổng số hemoglobin trong máu động mạch theo công thức: [ ] [ ] [ ]HHbHbO HbOSpO += 2 2*100(%)2 [O2Hb]: nồng độ oxi hemoglobin [HHb]: nồng độ deoxigenhemoglobin( không mang oxi) Độ bão hòa ôxi được tính để xác định hiệu quả cảu việc điều trị , chẩn đoán, đồng thời cũng cần cho theo dõi tình trạng và sự phát triển của một số lọai bệnh. Để đo độ bão hòa ôxi người ta sử dụng pulse oximetor, cảm biến của thiết bị này gồm nguồn sáng kép, phôtodetector. Bảng 1. 6 Sơ đồ khối xử lý tín hiệu của Pulse Oximetor Nguyên lý đo SpO2 Ánh sáng đỏ và tia hồng ngoại được phát ra liên tục từ nguồn sáng kép đi xuyên qua mô. Xương, mô, sắc tố da và máu động mạch sẽ hấp thụ một lượng ánh sáng cố định theo thời gian. Còn động mạch thường sẽ đập và hấp thụ các lượng ánh sáng khác nhau trong các quá trình tâm thu và tâm trương do dung lượng màu sẽ tăng và giảm trong các quá trình này. Tỉ số ánh sáng được hấp thụ tại thời điểm tâm thu và tâm trương sẽ được chuyển đổi sang việc đo nồng độ bão hòa oxi. Các mô có cấu trúc mỏng thường được chọn để đo: ngón tay, ngón chân và tai. Phần ánh sáng đi qua mô sẽ được thu nhận bởi phôtôdetector và được chuyển đổi thành tín hiệu điện, cường độ ánh sáng thu được càng lớn thì tín hiệu điện càng mạnh. Photodetector gửi các tín hiệu điện chứa thông tin về cường độ ánh sáng này tới oximetor, oximetor sử dụng các thông tin này để tính toán phần trăm tương đối của HbO2 và HHb, độ bão hòa oxi SpO2 và nhịp mạch thông qua bộ vi xử lý tín hiệu. Hình 1. 33 Hình sự hấp thụ ánh sáng hồng ngoại của máu tĩnh mạch, mô, xương và da Tuy nhiên ánh sáng khi xuyên qua vị trí đo không chỉ bị hấp thụ bởi máu động mạch mà còn bởi máu tĩnh mạch và các mô khác. Do đó, các thông tin mà oximeter thu được bao gồm thông tin từ máu động mạch và các tổ chức khác ngoài máu động mạch được đo. I.3.9 Đo cung lượng tim CO Cung lượng tim là lượng máu tim bơm vào động mạch trong một phút. Cung lượng tim phụ thuộc vào thể tích tâm thu và nhịp tim. Giá trị bình thường của cung lượng tim 4.5 – 6lit/phút, còn khi vận động nhiều thì có thể lên đến 20 lit/phút. Theo dõi cung lượng tim để biết được lượng máu qua tim tăng hay giảm. Có 3 phương pháp xác định cung lượng tim phưong pháp Fick, phương pháp pha loãng chất mầu, phương pháp pha loãng nhiệt. Trong đó phương pháp pha loãng nhiệt là phổ biến nhất • Phương pháp Fick: Đây là phương pháp đo độ chênh lệch hàm lượng oxi giữa động mạch và tĩnh mạch. Phương pháp này dùng Oxi như chất chỉ thị và tăng hàm lượng oxi trong máu tĩnh mạch do nó đi qua phổi dọc theo ống thông ôxi thở, do đó hàm lượng cần để xác định cung lượng tim là CO = nồng độ O2 trong ống thông/A – VO2 khác. Ống thông oxi ( mL/phút) được đo bằng một thiết bị đo dung tích phổi được điền đầy oxi chứa một thiết bị hút CO2. A – VO2 khác được xác định từ hàm lượng oxi(mL/100mL máu) từ bất kì một mẫu máu động mạch nào và hàm lượng oxi (ml/100ml) của máu động mạch phổi. Hàm lượng oxi trong máu thường rất khó để đo. Tuy nhiên, các máy phân tích khí trong máu mà đo nồng độ pH, nồng độ O2, nồng độ CO2, tỉ lệ thể tích huyết cầu và hemoglobin cung cấp giá trị cho hàm lượng O2 bằng cách tính toán sử dụng đường cong phân tích oxi. Có một kĩ thuật chuyên môn nhỏ bao gồm cách xác định ống thông oxi bởi vì oxi bị hấp thụ ở nhiệt độ cơ thể nhưng đo được ở nhiệt độ phòng trong thiết bị đo dung tích phổi. Vì vậy, thể tích của oxi bị hấp thụ trong một phút được nhân với hệ số F. Hình 1. 34 Sự đo Oxi trong ống với một dung kế (phải) và phương pháp sử dụng tính toán đo thể tích Hình trên là phế dung đồ biểu diễn sự liên quan thể tích trên một đường dốc cơ bản thể hiện mức độ ngừng thở(REL). Độ dốc nhận biết ống thông oxi ở nhiệt độ phòng. Trong vấn đề này, sự hấp thụ oxi không chính xác là 400mL/phút ở 260C trong thiết bị đo dung tích phổi. Với một khí áp với áp suất 750mHg, hệ số chuyển đổi để đúng với thể tích , nhiệt độ cơ thể 370C và làm bão hòa hơi nước là : 47273 37273 2 − − + += b b s P OPHPx T F Trong đó Ti là nhiệt độ dung kế, Pb là áp suất khí áp, và PH2O ở Ts được lấy từ bảng hơi nước (bảng…). Bảng 1. 7 Áp suất khí áp của nước Một ví dụ tính toán đơn giản cho hệ số chính xác F được đưa ra trong hình mà tính ra giá trị của F là 1.069. Tuy nhiên, dễ dàng để sử dụng bảng 3.1 chứa hệ số chính xác. Ví dụ, cho một dung kế nhiệt độ 260C và áp suất khí áp 750mHg, F = 1.0691. Chú ý rằng hệ số dúng F trong trường hợp này chỉ đúng 6.9%. Lỗi đụng độ có thể ít hơn lỗi sử dụng trong tất cả các lần đo khác. Một ví dụ được lựa chọn trong đó A – VO2 khác là 20 – 15 mL/100mL, máu và nồng độ O2 trong ống thống là 400 x 1.069; do đó cung lượng tim là: phútmLxCO /8552 100/)1520( 069.1400 =−= Phương pháp này chỉ có tính chất nghiên cứu trong lý thuyết rất khó áp dụng trong thực tế. • Phương pháp pha loãng chất mầu Phương pháp pha loãng chất màu( thuốc nhuộm) là một dạng của phương pháp pha loãng chất chỉ thị. Dùng dung dịch xanh Methylene hoặc xanh Indocianine sau khi trộn hoàn toàn trong tuần hoàn phổi sẽ vào máu động mạch. Mẫu máu động mạch được đo liên tục nồng độ chất mầu bằng việc phân tích quang phổ khi máu qua nguồn sáng hồng ngoại. Chất màu dùng cho phép đo lưu lượng phải hòa tan trong nước, không độc, vô trùng và cho phép xác dịnh nồng độ trong màu hay huyết tương ( cung lượng tim). Để ghi lại đường cong pha loãng có thể dùng quang mật độ kế loại ống thủy tinh hay loại earpiece hoặc ống sợi quang. Quang mật độ kế ống thủy tinh là một dụng cụ đo nồng độ thuốc nhuộm trong mạch máu một cách liên tục thông qua một ống trong mạch. Khi nồng độ thuốc nhuộm đủ nhỏ và phân tán đều trong máu, thì theo luật Lamber – Beer ta có quan hệ giữa mật độ quang I và nồng độ chất màu (thuốc nhuộm) : II I Icd logloglog 00 −=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=ε Trong đó: ε: hệ số hấp thụ d: độ dày của lớp máu c: khối lượng chất chỉ thị I0: mật độ quang khi c = 0 Tuy mật độ quang là hàm phi tuyến đối với nồng độ thuốc nhuộm nhưng vẫn đạt được đầu ra tuyến tính theo đặc tính loga của ống nhân quang khi dòng anot không đổi. Độ nhạy của quang mật độ kế có thể hiệu chuẩn bằng cách đưa máu chứa thuốc nhuộm với nồng độ xác định vào ống thủy tinh. Mức độ hiệu chuẩn có thể bị thay đổi bởi các giá trị hematocrit. Tuy vậy, nếu dùng quang mật độ kế lưỡng sắc sử dụng 2 bước sóng trong đó một bước sóng thì nhạy với thuốc nhuộm còn bước sóng còn lại thì không nhưng cả hai đều nhạy với hematocrit thì có thể bù được sự thay đổi đó. Ống sợi quang cũng có thể sử dụng để ghi đường cong pha loãng chất màu trong cơ thể. Tại đầu ống, máu được chiếu sáng bởi một chùm tia sáng truyền qua bó sợi quang và phần ánh sáng tán xạ ngược được dẫ tới bộ tách sóng quang nhờ một bó sợi quang khác. Tuy khác với quang mật độ kế loại ống thủy tinh và loại cài tai mà ánh sáng đi qua một lớp có chiều dày xác định nhưng nó vẫn đạt được đường cong hiệu chuẩn tương tự giữa nồng độ thuốc nhuộm trong máu và sự thay đổi cường độ ánh sáng tán xạ. So sánh với quang mật độ kế trong phép đo về tim thì kết quả thu được có hệ số tương quan vào khoảng 0.9. Một ưu điểm của ống sợi quang là nó có phép ghi lại đường cong pha loãng trong các mạch máu lớn mà không bị méo giống như ở quang mật độ kế lọai ống thủy tinh ( do phân bố vận tốc trong ống thủy tính) . Có thể chế tạo ống sợi quang đủ nhỏ đẻ sử dụng ở trẻ sơ sinh. Tuy nhiên phương pháp này cũng ít khi sử dụng. • Phương pháp pha loãng nhiệt Phương pháp này sử dụng một chất chỉ thị khộng độc chuyển hóa là NaCl 0.9% hoặc Dextrose 5% được làm lạnh trong nước (D5W) có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của máu và được tiêm vào nhĩ phải. Trong phương pháp này thường dùng chất lỏng lạnh làm chất chỉ thị do chất lỏng lạnh ít gây tổn hại cho máu và mô hơn so với chất lỏng nóng. Hình 3.43 minh họa phương pháp và đường cong pha loãng nhiệt đặc trưng. Phương pháp pha loãng nhiệt dựa trên nhiệt độ thay đổi đo được trong Cl và phương trình sau bao gồm điều kiện xác định rõ nhiệt độ (C) và khối lượng (S) của chất chỉ thị (i) và máu (b). Ở đầu Cathete tiêm dung dịch này có gắn một cảm biến nhiệt độ để xác định được nhiệt độ của dung dịch tiêm. Sự thay đổi nhiệt độ của máu do tiêm dịch lạnh này được đo ở động mạch phổi nhở một bộ cảm biến nhiệt thứ 2. Hai tín hiệu này được chuyển đổi thành tín hiệu điện và được tích phân theo thời gian để cho một giá trị cung lượng tim tương đương với cung lượng tim hệ thống. Có biểu thức : F CS CS A TTV CO bb iiib ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −= 60)( Trong đó: V: thể tích chất chỉ thị được tiêm (mL) Tb: nhiệt độ trung bình của máu động mạch phổi (0C) 60: hệ số nhân khi chuyển đổi mL/s sang mL/phút A: vùng dưới đường cong pha loãng ( s.0C), ∫∞ Δ= 0 dtTA b , ∆Tb: độ thay đổi nhiệt độ máu của cơ thể C: nhiệt độ chính xác của chất chỉ thị (i) và máu (b) ( SiCi/SbCb = 1.08 cho Dextrose 5% và máu thể tích hồng cầu đặc 40%) F: hệ số đúng cho nhiệt độ truyền qua ống tiêm ( cho ống có đường kính 7F, F = 0.825) Hệ số cung lượng tim là: A TTVCO ib 46.53)( −= Trong đó CO: cung lượng tim (mL/ phut) 53.46 = 60*1.08*0.825 Để minh họa một đường cong pha loãng nhiệt, cung lượng tim được tính toán bằng cách sử dụng đường cong pha loãng như trong hình 3.43(B). V = 5mL của Dextrose 5% trong nước Tb = 370C, Ti = 00C, A = 1.590Cs phútmLCO /6220 59.1 46.53)037(5 =−= Hình 1. 35 Phương pháp pha loãng nhiệt (a), và đường cong đặc trưng (b) Mặc dù phương pháp pha loãng nhiệt là một phương pháp chuẩn trong y học lâm sàng, nó có một vài khuyết điểm bởi vì nhiệt độ giảm nhanh qua thành ống, khi tiêm 5mL chất chỉ thị cần phài có giá trị phù hợp với cung lượng tim. Nếu cung lượng tim thấp, tức là, đường cong pha loãng rất rộng, nó khó có một giá trị chính xác với cung lượng tim. Có một sự thay đổi do cảm ứng thở gây ra trong nhiệt độ máu PA mà làm xáo trộn đường cong pha loãng khi nó có biên độ thấp. Mặc dù ở nhiệt độ phòng D5W có thể được sử dụng, D5W được làm lạnh cung cấp một đường cong pha loãng tốt hơn và giá trị cung lượng tim đáng tin cậy hơn. Hơn nữa, rõ ràng nếu nhiệt độ của chất chỉ thị bằng nhiệt độ của máu thì sẽ không có đường pha loãng. Tuy nhiên phương pháp này vẫn có một vài ưu điểm: chất chỉ thị không có hại nên có thể thực hiện lặp lại các phép đo, đường cong pha loãng được ghi lại dễ dàng như một điện trở nhiệt đặt trong mạch máu và thành phần quay vòng là đủ nhỏ để tích phân của đường cong pha loãng là chính xác. Giả thiết cơ bản của phương pháp pha loãng chất chỉ thị là chất chỉ thị không được thoát khỏi hệ thống mạch máu giữa vị trí truyền vào và vị trí đo bởi vì nhiệt có thể truyền qua thành mạch máu. Ảnh hưởng này không đáng kể trong các mạch máu lớn vì tỉ số giữa diện tích bề mặt trên thể tích trong một đơn vị chiều dài là nhỏ. Vì thế phương pháp pha loãng nhiệt vẫn thích hợp cho các phép đo ở các mạch máu lớn. Sự quay vòng chất chỉ thị M