三、医学气体监测
医学气体监测是采集含有患者生理信息和医学管理信息的气体，通过仪器检测有关气体含量，指导医学干预的监测技术。与临床麻醉相关的医学气体有生理气体和麻醉气体两类。生理气体主要包括氧气、二氧化碳。麻醉气体包括氧化亚氮和各种挥发性吸入麻醉药（如氟烷、安氟烷、异氟烷、七氟烷、地氟烷等）。
医学气体监测的第一环节是气体的采集，由于最能反映患者生理状态和麻醉管理水平的是患者呼末气体和肺泡气体。所以医学气体监测仪都以呼末气体为监测对象，有主流、旁流和截流三种气体采集方法；①主流式气体采集：检测传感器位于患者气道出口处，直接测量通过传感器的呼吸气流。②旁流式气体采集：检测器位于气体监测仪内，在患者气道出口处接采气三通管，采气泵持续采集患者的呼吸气体送入监测仪完成检测，是目前最常见的气体采集技术。③截流式气体采集：在旁流采集技术的基础上，于呼气末阻断麻醉回路与患者气道的联系，采集患者肺泡气体完成检测。
由于无效腔气的影响，主流和旁流呼末气体检测值总是低于血气分析结果。在严重通气不足或呼吸道不全梗阻情况下，由于肺泡气不能充分排出，主流和旁流采气的检测结果会提示低二氧化碳状态，与真实情况相反。而截流采气检测结果能够避免这种影响，检测值非常接近血气分析结果。
（一）氧气测量
目前氧气测量主要采用电化学和顺磁两种气体分析技术。(https://www.daowen.com)
1.电化学测氧技术
氧化还原反应存在着电子传递过程，其电量变化与参加反应的氧气含量成比例，可据此原理分析混合气体中的氧气浓度。
Galvanic电池又称燃料电池，由金质阴电极和浸在氢氧化钾电解膏中的铅阳电极组成。检测气体在分压梯度做用下通过电池通透膜，氧气分子在阴极得到电子，生成氢氧离子。氢氧离子扩散到阳极释放电子，生成氧化铅。电池内部的电子传递在外电路形成电流，其电流强度与被检气体的氧气分压成正比。极谱电极又称Clark电极，由银/氯化银阳极、金或铂阴极、饱和氯化钾电解液和气体通透膜构成。在外电场极化电压做用下，两极之间产生的氧化还原电流与气体氧分压成正比。经电子放大和显示电路处理，即可读出检测气体的氧气浓度。极谱电极在没有极化电压的情况下电极不消耗，所以寿命较长。电化学测氧原理存在气体跨膜扩散过程，反应速度慢，检测结果受大气压的影响。主要用来检测麻醉回路中的平均氧浓度。
2.顺磁测氧技术
能够增强周围磁场的物质称为顺磁物质，医用气体中只有氧气具有顺磁性质。在交变磁场中，设计两条流阻相同的通道，以相同的流速分别通过参比空气和测量气体。由于氧气分子在交变磁场中随磁场变化翻动造成气流扰动，使氧气含量较高的气流通道阻力变大，在两条气体通道之间出现压强差。差压信号与两路气体的氧气浓度差相关。经电子放大、计算机信号处理即可读出检测气体的氧气浓度。
顺磁测氧原理没有气体跨膜扩散过程，反应速度快。采用空气参比定标，测量值不受环境大气压的影响。由于这种测氧技术传感器不损耗，且可以连续观察呼吸气体的氧气浓度曲线，常与红外线分析技术组合为多功能麻醉气体监测仪。
（二）二氧化碳和麻醉气体的测量
具有两个以上不同元素的气体分子（如CO2以及卤素麻醉气体）都具有特定的红外线吸收光谱，吸光度与吸光物质的浓度成比例。而单元素的氧气、氮气等不吸收红外线，不能采用红外技术测量。
红外线气体分析传感器由红外光源、测量室和光电换能器组成。红外光源发出的红外线透射测量室气体到达对侧的光电换能器，产生的电流与被检测气体浓度成比例。经电子放大、信号处理、显示系统即可连续测量呼吸气体中的二氧化碳和各种吸入麻醉气体的浓度。通常采用4.3μm波长的红外线检测CO2，采用3.3μm波长的红外线检测吸入麻醉药。
（三）医学气体监测的影响因素
1.大气压
气体分压和百分浓度之间通过大气压进行换算，一定浓度的气体在不同大气压下分压值不同，一定分压的气体在不同大气压下浓度不同。影响大气压的因素除海拔高度外，还有气温、湿度、季节等气象条件，所以需要进行浓度一分压换算的气体监测仪，应具备实时测量大气压的功能。
2.水蒸气
患者呼出气体是体温状态下水蒸气饱和的湿润气体，其饱和水蒸气压理论值为47mmHg（6.3kPa）。水蒸气污染检测室会影响测量值，而且水蒸气红外线吸收带与二氧化碳和麻醉气体的吸收带部分重叠会影响测定结果。为此，气体监测仪器都要对采集气体采取除水措施。主流采气的气体监测仪采用传感器38℃恒温的方法降低水汽干扰，旁流采气的监测仪采用4种除水原理：①自然降温，冷凝引流；②疏水膜过滤；③nation管蒸发；④检测器38℃恒温。
体内气体交换是在体温状态水蒸气饱和的条件下进行的，除水以后的检测值会高于实际值，为了纠正这种人为误差，在二氧化碳浓度-分压换算时，常使用如下校正公式：
PCO2＝FCO2×(PB—47)
式中PCO2为二氧化碳分压（mmHg），FCO2为二氧化碳浓度（V/V%），PB为当时当地大气压（mmHg），47为体温下饱和水蒸气分压（mmHg）。
3.仪器漂移
气体监测仪内的光学和电子元器件在长时间使用以后，会发生特性改变。这些变化的综合效应是仪器的准确度和稳定性降低形成系统误差。系统误差太大会影响临床判断。减少这种系统误差的基本方法是定期利用已知浓度的标准气体进行仪器校准。