非稳态麻醉中的气体动力学和代谢

在临床麻醉期间，令人惊讶的是，CO2 监测主要包括呼气末 PCO2 以确认气管插管和估计通气量，而 O2 监测包括单次 PO2 测量以检测低氧混合气体。 更好地了解 O2 和 CO2 动力学监测如何定义系统病理生理学将通过检测关键事件（例如腹部手术期间腔静脉压缩引起的心输出量 (Q.T) 突然下降、腹腔镜检查期间 CO2 肺栓塞的发生、轻度麻醉期间组织 O2 消耗 (V.O2) 上升，无氧代谢开始（V.CO2 不成比例地高于 V.O2）。

在上一个资助期内，非稳态期间 CO2 动力学的发现揭示了对 O2 动力学的理解存在重大差距。 为此，开发了非稳态期间体内气体动力学的 5 室肺模型，该模型结合了肺、血液和组织中 O2 和 CO2 之间的复杂相互作用。 该计算机模型用于制定以下假设，并将阐明麻醉患者随后测量数据的潜在机制。

研究人员已经开发出两种对 V.O2 测量必不可少的创新设备：快速响应温度和湿度传感器，以及用于测量混合气体分数的混合设备（bymixer），专为麻醉系统设计。 研究人员还设计了一个复杂的工作台系统来验证这两种设备，这表明我们的测量具有高精度和高性能。

将在我们的整体研究主题中检验的假设包括：

• 麻醉患者的肺吸氧量 (V.O2) 远低于文献中引用的值。
• 吸入麻醉对 V.O2 的影响不同于全静脉麻醉 (TIVA)。
• 心输出量 (Q.T) 的急剧下降（通过患者体位改变）会暂时降低 V.O2，但 CO2 清除率 (V.CO2) 的下降会持续，因为组织中的 CO2 储存量比 O2 大一百倍（请参阅前面的内容）批准的 IRB 协议，HS# 2000-1325）。
• 呼气末正压 (PEEP) 降低 V.O2 和 V.CO2，这是由于 Q.T 和肺泡通气量 (V.A) 的减少，以及高通气-灌注 (V.A/Q.) 单位的出现（请参阅之前批准的IRB 协议，HS# 2000-1325）。
• 由于 Q.T. 的增加，特伦德伦堡（低头）姿势会增加 V.O2 和 V.CO2。
• V.O2可以帮助确定输血的必要性。
• 连续测量呼吸商 (RQ=V.CO2/V.O2) 可以检测到无氧代谢的转变。
• 呼吸 RQ 的连续测量可以很好地替代动脉血气采样。
• 呼吸 RQ 的连续测量可以确定长时间操作期间营养支持的必要性。

在本协议中，研究人员将研究这些测量的临床意义，认为它们是麻醉监测中缺失的环节。 阐明这种急性病理生理学的潜在机制将促进对非稳态期间 O2 和 CO2 动力学的理解，并允许在临床麻醉期间对关键事件进行非侵入性诊断，从而提高安全性，尤其是对于仅接受非稳态麻醉的大多数健康患者而言-侵入性监测。

该研究的一个单独部分是使用便携式质谱仪检查呼吸气体，以检测厌氧代谢过程中的挥发性有机化合物，该部分补充了通过混合流系统进行的代谢气体交换研究。 实验性厌氧模型是接受需要止血带的手术的成年患者。 无氧代谢将通过酸碱平衡血液测试、bymixer流量测量和质谱仪检测。 麻醉将通过全静脉麻醉 (TIVA) 维持，每位患者都会有一条动脉管路。 不会采取其他干预措施。 这是一项观察性研究。