用于测量血氧值的系统的制作方法

专利名称：：用于测量血氧值的系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于确定中心和外周血气体数值的系统和方法。尤其是，本发明涉及一种用于实时确定患者混合静脉血中的氧分压的系统和方法。
背景技术：
：在现代医学时代困扰医务人员的一个问题就是如何不依赖于有创方法而精确地测量患者组织中的氧合状态。这在许多医疗过程中是非常重要的，因为当要给患者输注药物或输血时医务人员需要知道。当患者组织中的氧合状态较低时，医务人员可能希望输血或其它含氧载体以提高氧输送率。目前，大部分医务人员依赖于肺动脉导管术直接测量手术中其患者的混合静脉血的氧合状态，然后医务人员从测得的血氧含量推断出患者组织中的氧合状态。由于在静脉血和组织的氧分压(Po2)之间存在平衡性，因此，医务人员可通过了解混合静脉血的氧分压(Pvo2，也称混合静脉血氧压力)来推断患者组织内的氧合状态。由于动脉血要穿过组织，因此，在进入组织的动脉血管内的血液Po2与组织本身的血液Po2之间存在一个局部压力梯度。由于这个压力梯度的缘故，氧气从血红细胞中的血红蛋白以及血浆溶液中释放出来；释放出来的O2则扩散到组织中。从毛细血管的静脉端流出的血液Po2将是毛细管所通过的组织的远(静脉)端Po2的一个近似的反映。在一般状态下，血液的Po2基本上等同于与毛细管外侧接触的间质溶液的Po2。血液与组织之间的平衡程度可能依赖于血液通过毛细管床的速度。如果血液通过毛细血管床的速度太快，则O2可能来不及扩散到组织中。还有争论的是，在由于严重贫血而导致的有限的氧气传输的情况下，可能没有时间完成组织与血液中氧分压的平衡。这种情况可能导致高于期望的Pvo2。然而，在临床情况下，用于监测氧气供给与需求之间的整体平衡的最可靠的生理参数是Pvo2的观点通常是可以接受的。如上面所讨论的，一种测量Pvo2的机制就是通过插入一个肺动脉导管，在通过肺动脉瓣进入肺动脉之前，使导管穿过右心房和右心室。为了全面地获得整个体内氧气传输和输送情况，将一个导管置于患者的肺动脉中，而将另一个导管置于一个外周动脉中。然后，从每个导管中抽出血样以确定肺动脉和动脉血中的血氧值。采用热稀释法，利用肺动脉导管可以获得患者的心输出量。通过在一个已知的温度下向右心房注入已知量的无菌溶液，然后测量肺动脉中血液温度的变化，医务人员可以确定患者的心输出量。在这些方法已被证实比较准确的同时，它们还具有相当的侵害性。例如，采用诸如Swan-Ganz热稀释导管(BaxterInternational，SantaAna，CA)可能会导致感染的危险增加，由于气胸导致的肺动脉出血以及其它并发症。确定患者组织中氧合程度的另一种方法就是测量血液中循环血红蛋白值。(P.Lundsgaard-Hansen，输液疗法(1989)16167-175.)如果患者每分升血液中的血红蛋白值高的话，医务人员可以推断患者具有足够的携氧至组织能力。在手术过程中，该数值经常被用作触发器，即，如果该数值降到低于一个特定点，则将给患者输血。令人遗憾的是，测量患者体内的血红蛋白值仅仅得到患者组织实际氧合程度的一个粗略的估计值。患者的心输出量也是联系血红蛋白值与组织氧合状态的一个重要参数。心输出量或CO被定义为每单位时间(ml/min)由左心室射向主动脉的血液量并且可以利用热稀释导管进行测量。例如，如果患者内出血，则血液中血红蛋白浓度可能是正常的，但是，总血量将降低。在这种情况下，由于回到心脏的静脉血不充足，因此，心输出量降低以便为组织提供良好的循环。为此，在评价患者实际的氧合状态时，只测量血液中血红蛋白的量而不测量其它如心输出量之类的参数，通常是不充分的。然而，尽管如此，由于其它方法的过于伤害性，大多数医务人员仍然依赖于血红蛋白的测量值来判断手术中患者的氧合作用是否稳定。Fick公式(Fick，A.Wurzburg，PhysikalischedizinischeGesellschaftSitzungsbericht16(1870))将患者的动脉氧浓度，静脉氧浓度和心输出量与总体氧消耗量联系起来并且该公式被表示如下其中CaO2是动脉氧含量，CvO2是静脉氧含量，CO是心输出量，以及VO2代表整个体内氧消耗量。VO2值可以从吸入和混合的呼出氧气与通气量之间的差值计算出来。其它人已试图通过测量动脉血压而不依赖于热稀释导管来无创地推断心输出量。例如，Kraiden等人(U.S.PatentNo.5,183,051)利用一个血压监测器连续地测量动脉血压。然后，将这些数据转化成脉冲轮廓线波形。由这个波形中，Kraiden等人计算出患者的心输出量。在血液稀释过程中，无论是作为血液自身生存规律的一部分，还是在手术出血之后保持血量正常，Hb浓度和CaO2都将下降。由于红细胞浓度降低，就会出现全血黏度下降。这一因素，以及同步的静脉回血的增加将造成CO的增加。CO的增加又导致了输送给组织(DO2)的O2的改善。出现这种生理补偿的程度基本上依赖于CO对于红细胞集团降低的反应。一些权威人士已总结出Hb浓度的下降与CO的增加之间的关系是线性的(Fanetal，Am.J.Physiol.1980；H545-H552；RobertieandGravlee，InternationalAnesthesiologyClinics199028(4)197-204)，而另一些人则坚持呈曲线关系的观点(LundsgaardHansen，P.，Vox.Sang.1979，36321336)。然而，所发现的曲度是非常微小的，这就引来许多研究人员进行多种计算以假设一种线性关系(Hint，H.，ActaAnaesthesiologicaBelgica1968，2119-138)。对于人类来说，当Hb浓度降低时CO上升的程度随着Hb的下降而在0.25-0.70L/min/g之间改变。因此，心输出量对于血液稀释的响应随着患者的不同而不同，进而影响到需要血液具有携带多余氧气能力时的Hb值。CO对于Hb下降的响应的可变性是Hb测量值并非患者组织氧合程度的一个良好反映的一个原因。输入血红细胞的必要性还根据这类参数而变化将造成影响整个系统阻力的黏度变化的血管弹性，以及在较低Hb值时心肌的工作能力。在缓慢的血液稀释过程中，心肌血流相应地增加而高于总的CO，并因此，在不发生严重的冠状动脉粥样硬化的情况下，不会出现心肌缺血。然而，已经表明，较低的手术后血细胞比容(Hct)可能与具有全身性动脉硬化患者术后局部缺血有关。血细胞比容一般被定义为在血样离心之后堆积的血红细胞的体积百分比。尽管有许多研究人员试图定义有关严格的Hct值，但是，多数权威人士赞同不管是基于Hb或Hct，应避免经验主义的自动输注触发且应该根据不同的患者制定红细胞输注方案。因此，输注触发应根据患者自身对贫血的反应而不是根据任何预定值而被启动。对于麻醉的患者来说，要求在没有危险的情况下，不需要输注，而与血红蛋白值无关。如果PvO2作为患者安全性的合理参数是可以接受的话，那么，就产生了什么才是构成该参数的“安全”值的问题。尽管在动物模型的临界的氧传输值方面存在许多数据参数，但是，几乎没有实例表明在临床情况下可能存在临界的PvO2。可获得的数据参数表明这个值是千变万化的。例如，在经受心肺分流术的患者中，临界的PvO2在约30mmHg和45mmHg之间变化(Shibutanietal.，Crit.CareMed.1983，11(8)640-643)；在正常状态下的数值范围内，后面的值可以很好地适合患者。而且，组织中的血液分流将造成PvO2值升高，正如在败血症性休克的患者中所发现的，以及将造成O2供应的依赖性(Moshenifaretal，CHEST1983，84(3)267-271)。可以认为一个35mmHg或更高的PvO2值表示整个组织的供氧是足够的，但是，这无疑是针对一个未受损伤的和活动的血管舒缩系统而言的。该PvO2值在具有良好的心肺功能的患者中达到约4g/dL的Hb值。在手术过程中，有必要保持一个较宽的安全界限，并且最好选择一个患者显然处于一个良好状态同时考虑到氧合动态的PvO2输注触发点。在实际应用中，只有某些患者需要采用肺动脉导管进行监测。因此，PvO2将并非对所有患者都适用，大多数患者采用并不完善的Hb浓度触发方法进行监测。过去为解决这些问题所作的努力尚未被证明是成功的。例如，Faithfull等人(OxygenTransporttoTissueXVI，Ed.M.Hogan，PlenumPress，1994，pp.41-49)描述了一个在任何条件下获得组织的氧合状态的模型。然而，该模型只是一种静态模拟，允许操作人员判断改变中的各种心血管或物理参数将对组织的氧合作用具有什么影响。不能对连续地获得数据和评估以便提供实际可能发生的动态模型作出保证。因此，该模型不能被用来在变化中的临床条件下对患者组织的氧合作用提供实时测量。所以，需要一种能够精确地实时估价患者PvO2的系统。发明概述已经研究出一种在各种临床条件下实时估价患者PvO2的系统和操作方法。作为对患者氧合程度的一种指示，该系统能够有利地替代通常不够准确的血细胞比容或血红蛋白测量。在该申请中被称为“Oxyflow”的该系统不可预测地采用了多个相对无创的取自患者的输入以便实时地提供PvO2的计算值。在获得所希望的PvO2值的过程中，该系统测量出优选地从取自患者的动脉压信号中得到的CO。一种诸如ModelflowTMsystem(TNO-BiomedicalInstrometation，Amsterdam)的系统可以与本发明一起使用以便连续实时地提供CO的测量值。该系统还可测定患者的动脉氧含量(CaO2)。优选地，采用能够连续测量动脉血气和血红蛋白浓度的血液化学检测器以便实时地提供确定(CaO2)所需要的测量值。此外，还可以通过气体分析或代谢率(VO2)确定患者的氧消耗量。必须强调的是，尽管本发明的优选实施例包括了一种血液化学检测器和/或压力传感器，但是它们不是所公开装置必需的部件，而且也不是实现所公开分方法所必需的。例如，一个医务人员可以人工测量血气值，体温，及Hb浓度并将这些信息通过键盘输入到该Oxyflow系统中。从获得的数值(CaO2，VO2，和CO)中，本发明解出了Fick方程式[]并计算出患者的静脉血氧含量(CvO2)。一旦确定了CvO2，则可以利用计算氧合血红蛋白解离曲线位置的算法，如Kelmam公式(Kelman，J.Appl.Physiol，1966，21(4)1375-1376)，计算出PvO2。因此，本发明的一个实施例就是一种实时测定患者的PvO2的方法。该方法包括以下步骤将氧合常数存入第一计算机存储器中；实时测量患者的心输出量数值(CO)，其中将心输出量数值存入一个第二计算机存储器中；将对应于所述患者的全身氧消耗量(VO2)的一个数值存入一个第三计算机存储器中；测定所述患者的动脉血氧含量(CaO2)；和实时地计算出患者的混合静脉血氧分压(PvO2)。优选地，在上面的方法中所讨论的第一计算机存储器是一个随机存取存储器(RAM)。类似地，上述方法中的第二计算机存储器和第三计算机存储器最好也是随机存取存储器。如将要在下面更详细讨论的，氧合常数是一个基本上与患者氧载体的物理特性或患者的生理特性有关的数值。该氧合常数包括，但不局限于此，血容量，血浆中的氧溶解度，和所希望的单位饱和氧合血红蛋白的氧含量。在优选实施例中，将采用从一个血液化学检测器中得到的数值实时测定患者的CaO2。这些数值一般包括对应于患者的血红蛋白浓度，动脉血氧分压(PaO2)，动脉血二氧合碳分压(PaCO2)，动脉血pH值以及体温的一些数值。优选地，这些所需的数值是与心输出量数值的测量同步得到的。本发明的另一个实施例是一个用于实时测定患者PvO2的装置。该装置包括一个用于存储氧合常数的第一计算机存储器；一个实时反映患者心输出量(CO)数值的输入信号，其中所述的心输出量数值被存储在一个第二计算机存储器中；用于将一个对应于所述患者的全身氧消耗量(VO2)的数值存储到一个第三存储器中的第一指令；用于获得所述患者的动脉血氧含量(CaO2)的第二指令；和在所述存储器中用来实时计算患者的混合静脉血氧分压(PvO2)的第三指令。对于该实施例来说，氧合常数如前所述。优选地，第一计算机存储器，第二计算机存储器中和第三计算机存储器中均为随机存取存储器。此外，第一计算机存储器也可以是一个计算机硬盘。而且，反映心输出量的输入信号优选地可以从动脉压传输线，传感器或压力放大器中得到。在另一个优选实施例中，第二指令可以被存储在一个血液化学检测器中。此外，第二指令优选地包括Fick公式的一种应用。优选地，第三指令采用由Kelman公式得到的用来计算氧合血红蛋白解离曲线位置的算法。在优选实施例中，第二指令可包括用来获得所述患者血红蛋白浓度，动脉血氧分压(PaO2)，动脉血二氧合碳分压(PaCO2)，动脉血pH值和体温的指令。这些数值可以从血液化学检测器中得到或可以人工输入。特别优选的实施例采用了一个血液化学检测器以便与心输出量测量值同步地获得所希望的数值。对于本领域的普通技术人员来说，考虑到下面结合首先将要简要描述的附图对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的其它目的，特征和优点将变得显而易见。附图简述图1是包括一台计算机，一个转换器箱，一个血液化学检测器和一位患者的Oxyflow系统的示意图。图2是运行Oxyflow系统的计算机系统的一个简图。图3是详述运行Oxyflow系统的整个软件程序的流程图。图4是在所选择的本发明的实施例中进行数据输入和计算的简图。发明详述本发明是一个可以被用来准确地估价患者PvO2被称作Oxyflow的系统和软件程序。该系统可以被用来，例如，在手术过程中帮助医务人员确定进行输血或注入血液替代物的适当时间。通过在各种临床条件下连续地计算患者的PvO2，该系统代替了作为组织氧合程度指示的并不完善的血红蛋白测量方法。从广义上讲，本发明的系统从患者体内获得数据并提供PvO2的实时计算值。重要的是，本发明的系统相对于已有的测量患者组织的氧合程度的方法具有许多优点。例如，该系统不需要采用一种有创的，且具有潜在危险的方法，如肺动脉导管术，来确定PvO2。如上所述，如肺动脉导管术这类有创方法可能会导致患者严重的并发症。这些并发症包括增加了感染的发病率，气胸导致的出血和其它与该方法有关的并发症。该系统具有几个部分，这些部分共同作用，构成了整个发明。1.系统概貌在优选实施例中，Oxyflow系统是对心输出量(CO)和混合静脉血的氧分压(PvO2)的一个在线实时检测器。现在参照附图1，Oxyflow系统100为医务人员提供了与患者的氧合状态有关的实时数据。如前面谈到的，该系统通过从患者体内采集数据进行工作而不必采取诸如肺动脉导管术这类有创方法。如图1所示，患者110通过动脉压传输线130与接口盒120和检测患者动脉脉搏的传感器132相连。接口盒120具有一个通过串行电缆142与计算机140相连的RS232串行接口(未示出)。接口盒120还可以包括一个模数转换器以便将来自传感器132的动脉压输出的模拟信号转换成数字信号。然后，将该数字信号通过串行线142送到计算机140中。来自动脉压传输线130的模拟信号通常是在100Hz下以送到RS232串行线的2.5mV的分辨率进行采样得到的，并且此后被存入到计算机存储器内的缓冲器中。采样信号被周期性地从计算机存储器中存入到计算机的硬盘中。来自动脉压传输线130的数据可以被用来计算如下所述的心脏参数，收缩压，舒张压和平均压，脉搏间期，心率，射血时间以及最终心输出量。此外，可以采样计算机140从主动脉输入阻抗的模拟模型中计算出连续的主动脉血流信号。来自动脉压信号的数据还可被用来确定左心室射血量，可以对每一次心跳的这个值进行积分以确定系统的血管阻力。这些计算值被存储在计算机存储器的缓冲器中并且然后周期性地被存入到计算机硬盘中。如下面要讨论的，在本发明中心输出量(CO)被用来测定患者的PvO2。在接口盒120后部的第二RS232串行接口从一个已经连接在附加的血液化学检测器150上的第二串行电缆144获得数据。该血液化学检测器150通过一个动脉检测传输线160接收患者动脉血中特定成分的转换浓度的数据。血液化学检测器150测量出血液成分的浓度和一些物理参数，如pH值，血红蛋白值，动脉氧分压和动脉二氧合碳分压。本领域的普通技术人员将知道，通过血液化学检测器150采集的信息还可被人工输入到系统中。例如，一位医务人员可以从患者体内采集血液样本，并利用常规分析方法确定由血液化学检测器150测得的相同血液成分的浓度和物理参数。然后，将这些值通过键盘输入到Oxyflow系统中。动脉检测传输线160反复地采集患者的血样并将这些样本送到血液化学检测器150的传感器。一种优选的血液化学检测器是VA1-01检测器(VIAMedical，SanDiego，CA.)。然而，可以预期其它相同类型的血液化学检测器也可以相同的方式工作。将所有这些硬件部分联系起来的是Oxyflow系统的软件。软件控制从动脉血压传输线130和血液化学检测器150采集的数据。然后，这些数据被用来获得混合静脉血的氧分压以便为医务人员提供一个实时的，准确的读出数据。更特别地，Oxyflow软件从患者体内获取动脉血压数据并利用这些数据确定患者的心输出量。实际用于测定CO的方法是不严格的，并且可以采用各种方法获得有关数据。因此，本领域的普通技术人员都明白任何相对无创的心输出量测量装置都可以与本发明结合起来使用。在优选实施例中，可以采用Modelflow软件或如在授予Kraiden的美国专利第5,183,051号中所描述的方法进行心输出量测量。与CO一道，可以优选地从血液化学检测器的输入测量出动脉pH，血红细胞比容(或血红蛋白)值，PaO2，PaCO2和体温。这些值在测定动脉血氧含量(CaO2)时是有用的。本领域的普通技术人员都清楚，血液化学检测器可以在设定的时间点处连续地采集患者动脉血样以便识别出血气和/化学数值的改变。如果在由血液化学检测器测得的这些数值中的任何一个中发生了改变的话，则可以将一个新的数值输入给计算机以便测量出一个新的动脉血氧含量。除了心输出量以外，可以假设患者总的氧消耗量(VO2)或通过本领域普通技术人员已知的常规方式进行测量。例如，可以采用PhysioMedicalSystem(HAARLEM，Netherlands)的Physioflex系统测量患者的VO2。在任何情况下，在确定了VO2，心输出量(CO)，和动脉氧含量(CaO2)之后，本发明的软件将这些值应用于Fick公式中以便确定混合静脉血含量(CvO2)。下面将更详细地解释该方法。一旦得到了CvO2，就可以获得混合静脉血氧分压(PvO2)。假设混合静脉血pH值和PCO2为一个分别于动脉血pH值和PaCO2有关的常数(但是是可修改的)并与其它变量一道，被应用于Kelman公式中以便确定氧合血红蛋白解离曲线的位置。知道了Hb浓度之后，则可得到PvO2，随后提供一个与由Fick公式测量出的CvO2值相同的CvO2值(其中包括Hb，血浆和PFC的成分)。然后对PvO2值进行实时校正以便使医务人员总能够了解到患者的氧合状态。下面将更详细地描述完成这些功能的方法。II.硬件描述参照图2，表示控制外周血检测系统的计算机系统155的一个实施例。系统155可以在一个单机配置中操作或作为计算机系统网络的一部分。系统155是一个从患者采集数据并向操作者显示这些数据的整体系统。桌上系统155包括计算机160中的在6.2版本或更新版本的MS-DOS环境下工作的Oxyflow血液检测软件，MS-DOS是可从微软公司获得的操作系统。尽管该实施例是采用个人计算机上的MS-DOS环境进行描述的，但是，其它的实施例可以采用不同的操作环境或不同的计算机或二者都不同。在本发明的一个变换实施例中，计算机160可以通过一种广域网(WAN)连接而与其他的医务人员和其它医院联网。与其它医疗机构的WAN连接使得在手术过程中或在集中护理单位可以实时地观察患者的情况。再参照图2，目前优选的系统155包括一台计算机160，其中具有一个最小的英特80486芯片或类似的以33MHz运行的微处理器。计算机160包括最小的四兆字节(MB)的RAM存储器(未示出)。系统155包括一个与处理器170相连的硬盘驱动器165。硬盘驱动器165在网络结构中是可任意选择的，即，工作站采用了在文件服务器中的硬盘或其它存储装置。如果在单机配置中采用计算机160的话，则硬盘驱动器165优选地为100兆字节或更高。计算机160与一组计算机外围设备构成一体，并且与一个标准的VGA(视频图像阵列)显示器或更好的彩色视频监视器175相连。与IBMAT型计算机兼容的键盘180与计算机160相连。还有一个指示装置185，如两个或三个按钮的鼠标器与计算机160相连。参考使用鼠标器并不意味着不可使用其它类型的指示装置。计算机160与一台打印机190相连以便提供一种产生硬拷贝输出的方式，如文件记录的打印输出。在该配置中，优选地与计算机160相连的是一台备份装置195，如可由ColoradoMemorySystems得到的一台Jumbo250Mb穿孔带筒备份装置。在单机配置中还需要一台硬盘驱动器165或其它类似装置。在单机配置或作为一个网络配置的工作站之一的另一实施例中，系统155可以包括一台便携式计算机，如一台手提式计算机或一台笔记本计算机，如从ASTResearch得到的PremiumExecutive386SX/20或可由许多销售商那里得到的其它计算机。该便携式计算机(未示出)配备有类似于所述与计算机160相连的部件。本领域的普通技术人员将会理解的是本领域的普通技术人员将会理解的是，被编程的计算机还可以完全地或部分地采用用户电路系统来实现。因此，这种选择性的实现装置不应被认为是任何方式的限制。III.软件概述如上所述，本发明的Oxyflow系统从患者体内采集数据并确定患者的实时混合静脉血氧分压(PvO2)。现在参照图3，当使用者在启动阶段200将一个启始信号输入到系统中时，程序就开始了。该起始信号可以是一个使软件程序开始采集数据的鼠标敲击命令。在阶段200下接收到起始命令之后，在阶段202下从患者体内采集动脉压数据。动脉压数据的采集是利用本领域普通技术人员熟知的常规方式，通过将患者向上连接到一个动脉压检测器上进行的。一旦在阶段202下采集到患者的数据，在判断阶段204处作出数据是否“在范围内”(datainrange)的判断。在此阶段，软件程序类在阶段202处采集的数据与已知的动脉压值的适当范围进行比较。例如，动脉压数据的适当范围在70/40和250/140之间。如果在处理步骤200处采集的数据不在判断指令204所设定的范围内的话，则在阶段206处开始错误/例外处理程序。阶段206处的错误处理程序将软件程序返回到处理步骤202以便重新采集动脉压数据。以此方式，错误的动脉压数据读数将不会被通过进入到后续程序中。如果在判断阶段204处由处理步骤202采集的数据在正确的范围内，则程序指针移向包含采集动脉数据指令的处理步骤208。优选地，收集到的数据将包括患者体温，动脉pH值，血红蛋白值，PaO2和PaCO2。此外，优选地通过利用一个附设的血液化学检测器采集数据。在该实施例中，采用通过串行连接接收数据流的方式将数据从血液化学检测器采集到计算机中。或者，从由键盘人工输入的存取数据中获得有关的数值。如前所述，优选地，血液化学检测器不断地从患者体内采集动脉血样以便从每个血样中确定患者血液中的几种特性。核实在处理步骤208处由血液化学检测器得到的对应于每个特性的数据以使其在判断阶段210的范围内。正确的pH值范围是7.15到7.65。正确的血红蛋白值范围是0到16g/dL。正确的PaO2范围是50mmHg到650mmHg。PCO2的正确范围是15mmHg到75mmHg。如果在判断阶段210处数据不在每个特定变量的正确范围内的话，则在阶段212处开始错误/例外处理程序。阶段212处的错误/例外处理程序独立地分析在阶段208处采集的变量以确定其是否在范围内。如果选出的在阶段208处采集的数据不在正确的范围内，则错误/例外处理程序212将软件程序的指针指回到阶段208以采集准确的数据。如果所选择的数据在判断方框210的范围内的话，则软件程序在阶段214处从前面得到的动脉压数据中得出CaO2值以及心输出量(CO)。如所讨论的，心输出量可以从采用多种方法测量出的动脉压测量值中得到。例如，TNOBiomedical的Modelflow系统可以从有关动脉压信号中实时得到心输出量信号。如上讨论的其它方法也可被用在处理步骤214中以确定心输出量。一旦在处理步骤214处确定了心输出量，则可以在阶段216处测量或输入患者的VO2。利用前面所述的方法计算患者的VO2或通过将患者向上与一个适当的呼吸器相连并通过一个如上述Physioflex这类系统测量患者摄取的氧气的方式测量VO2。通过测定吸入和呼出的氧气量，呼吸器可以被用来计算患者吸入的氧气总量。当在处理步骤216处确定了患者的VO2之后，在阶段218处将这些变量应用于Fick公式中以提供实时CvO2。上面给出了Fick公式。一旦得出了CvO2，在阶段220处可以得到混合静脉血氧分压(PvO2)。如前所述，假设混合静脉血pH值和PCO2是一个分别与动脉血pH值和PCO2有关的常数(但是，是可变的)，并将这些值与其它变量一道应用于Kelman公式中以确定氧合血红蛋白解离曲线的位置。已知了Hb浓度之后，则可以得出PvO2，PvO2提供了与由Fick公式测定的CvO2相等的总的CvO2(其中包括Hb，血浆和RFC成分)。如果CvO2值不“符合”Fick公式，则选择另一个PvO2值。重复该步骤直到Fick公式两边平衡并得出真正的PvO2。在得到了患者血液的PvO2之后，该数值在阶段222处被显示在计算机屏幕上。如果在阶段224处软件程序没有接收到键盘或鼠标输入而停止采集数据的话，则指针将程序循环回到处理步骤202以便开始再次采集动脉血压数据。以此方式，不间断地进行实时数据循环以使患者的局部静脉血氧压力不断地被更新并在阶段222中被显示在计算机上。如果软件程序在判断阶段224处从键盘或鼠标输入中接收到有关停止命令，则将开始执行终止程序226。IV.软件实现对于本领域的普通技术人员来说已知有多种不同的方法来完成本发明的软件程序。例如，可以采用如C++，Basic，Cobol，Fortran或Modula-2这类的程序语言将本发明的特征总合成有关软件包，另一种可生成本发明的软件程序的方法是采用spreadsheet程序采集数据并实时地确定患者的PvO2。下面将详细地描述该方法。下列系统利用了一个大型MicrosoftExcelspreadsheet从患者采集信息并获得PvO2。在接收到心血管和氧合变量的实时输入信号之前，向系统输入多个氧合常数。这些常数优选地包括患者的血容量，血浆中的氧溶解度和1g饱和氧合血红蛋白中的氧含量。随后将氧合常数存储在计算机的存储器中以用于后面的计算。表1表示完成采集患者的数据并得出PvO2值的部分MicrosoftExcelspreadsheet的命令。为在整个软件程序中使用的各种氧合常数提供命名而启动程序。在所示的实施例中，输入所有的氧合常数，它们对应于血容量(BV)，在全氟碳乳剂中的氧溶解度(02SOL)，任何全氟碳乳剂的比重(SGPFOB)，一种全氟碳乳剂的血管内的半衰期(HL)，一种全氟碳乳剂的重量/容积比(CONC)，海平面处的气压计压力(BARO)，每克饱和血红蛋白的氧毫升数(HbO)和每100mm汞柱每100ml血浆的氧毫升数(PIO)。表1还示出了Kelman公式的起始数值的一个实例，氧合常数的子集合。在后面的计算中应用这些起始数值来得出患者混合静脉血的氧合状态。对于其它氧合常数来说，Kelman常数也如表1中所示进行命名。表1假设起始值Kelman常数起始值在g/kgPFC中的氧的总剂量＝单位体积PFB的重量*血管内氧HT剂量(ml/kg)PFC的1/2寿命＝-0.038819+(1.6403*氧的总剂量)+(0.248*氧的总剂量^2)在命名了包括Kelman常数的氧合常数之后，可以开始从动脉压传输线和血液化学检测器实时输入并开始提供数据。如表2所示，在该实施例中所示的系统接收与动脉血氧饱和度百分比(SaO2)和混合静脉血氧饱和度百分比(SvO2)有关的数据。特别是，从动脉和静脉血氧分压(PaO2和PvO2)，pH(pHa和pHv)，二氧合碳分压(PaCO2)和PvCO2)，和体温(TEMP)数据中得出饱和度百分比。如上所述，PvO2和pHv值分别以一个固定值与PaO2和pHa值相关。还可以输入心输出量(CO)以及VO2。图4提供了该方法和所得数据的图解表示。当向程序中输入了(自动地或人工地)动脉和混合静脉血气和酸/碱参数之后，则可以确定包含Hb的红细胞和血浆中的O2传输和消耗的参数。还可以确定与基于氧载体的PFC或Hb有关的那些参数。再参照图4，用于计算CaO2的数值涉及Hb浓度，动脉血氧分压(PaO2)，动脉二氧合碳分压(PaCO2)，动脉pH(pHa)和体温。利用作为氧合常数输入到程序中的Kelman公式计算出氧合血红蛋白解离曲线的位置。这些计算值得出一条曲线，该曲线在O2分压的生理范围内与Severinghaus(J.Appl.Physiol.1966，211108-1116)提出的原始曲线难以区分。如图4所示，可以采用迭代法计算PvO2，得到其在Hb，血浆和碳氟化合物中产生所需的混合静脉血氧含量以满足Fick公式。表2输入起始</tables></tables></tables></tables>表3说明结果血浆的VO2百分比＝(血浆的耗氧量/常用输入的总的耗氧量)*100PFB的VO2百分比＝100*(Perflubron的耗氧量/常用输入的总的耗氧量)血浆和PFB的VO2百分比＝100*((血浆的耗氧量+Perflubron的耗氧量/常用输入的总的耗氧量)*100表4说明结果<p><p>在所提供的数据的基础上，程序如表2所示实时计算并显示PvO2。如前面所提到的，这一数值可以帮助医务人员确定是否要给患者输血或以其它方式改变患者的临床处理。表3和表4示出了可由本发明提供的附加信息以进一步说明其实用性和适应性。尤其是，表3给出了多种氧合数值，这些数值可以采用这里所公开的方法进行计算，而表4给出了在优化患者的治疗方案时非常有用的氧消耗量和氧传输量的其它参数。表3的一个更为接近的检验表明可以采用本发明的系统提供在混合携氧系统中不同组分的氧含量。特别是，表3给出了可以分别得出循环的血红蛋白，血浆和氟化物的动脉或静脉血氧含量的计算值。当在手术过程中要静脉输入含氟化合物乳剂的血液替代物时，这些数据尤为有用。为了将患者的血液稀释到一个特定Hb浓度可计算出所必需抽取的血量并且在表3中还示出了在血液稀释过程中抽取的血液“单位”中存在的Hb量。表4说明本发明还可以被用来实时提供有关氧消耗量和氧传输量的信息。如上所述，Hb或Hct测量值并非组织氧合作用的一个合适的反映。这主要因为它们只给出了潜在的动脉氧含量(CaO2)，而没有提供关于O2传输到所要应用它们的组织中的信息。然而，如表4所示，本发明通过在线提供基于CaO2和心输出量(CO)得出的氧传输信息而解决了这一问题。特别是，可以利用本发明的优选实施例提供实时的DO2动脉血气和CO(以及所有其它的已讨论过的血液动态信息，如，BP，心率，系统血管阻力和心功能)。如表3所示，该实施例还可被用来为DO2提供Hb，血浆和PFC(如果在循环内的话)的单独的读数。这些数据在手术室(OR)和重症监护病房(ICU)中尤为有用以便根据患者的氧合作用情况为其提供一个安全的心内膜垫。即，显示出可能由于缺氧，贫血或心输出量CO不足造成的DO2的降低并立即指示造成这种降低的原因。因此，护理人员可以及早地采取行动以改变这种情况并且进行比此前可能已经进行的诊断更严格的诊断。此外，对于某些在ICU中的患者来说使DO2为最大值的重要性已在最近的研究中予以强调。本发明还可被用来确定何时开始介入并提供为获得所需结果必需的数据。一旦已知了DO2，则有可能计算出对某个固定的(和可变的)PvO2来说可以耐受的最大耗氧量(VO2)。例如，对于健全的25岁的患者来说，可以选择36mmHg的PvO2，而对于患有弥漫性动脉粥样硬化或具有冠状动脉粥样化或心肌局部缺血迹象的一个老年患者来说可选择42mmHg或更高的PvO2。麻醉状态下的耗氧量是变化的，但几乎总是在1.5-2.5ml/kg/min的范围内。如果在选择的PvO2下可耐受的VO2正好在该范围内时，则一切正常且不必采取应急措施。可耐受的VO2越是接近VO2的正常范围，考虑此措施就越早。通过采用为手术患者编制的大型VO2数据库，可以很容易地确定PvO2的适当的安全范围。如上所述，本发明的系统使医务人员在手术过程中能够实时确定患者组织的氧合状态。此外，提供了对组织耗氧量的在线监测并能够选择最佳氧传输。在上述实施例中，本发明采用了MicrosoftExcelspreadsheet。然而，但是，本领域的普通技术人员可以将上述spreadsheet与Modelflow系统结合起来并且仍然在本发明的范围内。例如，采用诸如C++，Cobol，Fortran和Basic这类的其它语言编写的软件指令也可以完成与在此所公开的Excelspreadsheet相似的功能。因此，本发明不局限于在此所公开的Oxyflow系统的实施例。不如说，本发明的范围将只由所附的权利要求书及其相当的等同物所确定。权利要求1.一种实时测定患者的混合静脉血中氧分压(PvO2)的方法，其中包括以下步骤将氧合常数存入一个第一计算机存储器中；实时测量患者的心输出量(CO)，其中，将心输出量的数值存入一个第二计算机存储器中；将对应于所述患者的全身耗氧量(VO2)的一个数值存入一个第三计算机存储器中；确定所述患者的动脉氧含量(CaO2)；以及实时地计算出患者的实时混合静脉血氧分压(PvO2)。2.根据权利要求1的方法，其中所述氧合常数包括对应于血容量，血浆中的氧溶解度及所需单位的饱和氧合血红蛋白中氧含量的数值。3.根据权利要求1的方法，其中所述的动脉氧含量是利用对应于患者的血红蛋白浓度，动脉氧分压(PaO2)，动脉二氧合碳分压(PaCO2)，动脉pH值和体温的数值确定的。4.根据权利要求3的方法，其中所述数值是与所述测量心输出量值同时确定的。5.根据权利要求1的方法，其中所述第一计算机存储器是一个随机存取存储器。6.根据利要求1的方法，其中所述第二计算机存储器是一个随机存取存储器。7.根据权利要求1方法，其中所述第三计算机存储器是一个随机存取存储器。8.根据权利要求1的方法，其中所述确定步骤采用了一个血液化学检测器。9.根据权利要求1所述方法，其中所述计算步骤包括Fick公式的应用。10.一种实时确定患者PvO2的装置，包括一个用于存储氧合常数的第一计算机存储器；一个实时反映患者心输出量(CO)数值的输入，其中所述心输出量数值被存储于一个第二计算机存储器中；用于将一个对应于所述患者全身耗氧量(VO2)的数值存入一个第三计算机存储器的第一指令；用于获得所述患者动脉氧含量(CaO2)的第二指令；以及在所述存储器中用于实时计算患者混合静脉血氧分压(PvO2)的第三指令。11.根据权利要求10的装置，其中所述氧合常数包括对应于血容量，血浆中的氧溶解度及所需单位饱和氧合血红蛋白中氧含量的数值。12.根据权利要求10的装置，其中所述第二指令包括利用对应于患者的血红蛋白浓度，动脉氧分压(PaO2)，动脉二氧合碳分压(PaCO2)，动脉pH值和体温的数值获得动脉氧含量。13.根据权利要求12的装置，其中所述第二指令包括求解Fick方程。14.根据权利要求10的装置，其中所述第一计算机存储器是一个随机存取存储器。15.根据权利要求10的装置，其中所述第二计算机存储器是一个随机存取存储器。16.根据权利要求10的装置，其中所述第三计算机存储器是一个随机存取存储器。17.根据权利要求10的装置，其中所述计算机存储器是一个硬盘。18.如权利要求10所述装置，其中所述输入是一个动脉压传输线。19.如权利要求10所述装置，其中所述第二指令被存储于一个血液化学检测器中。20.如权利要求10所述装置，其中所述第三指令包括应用Kelman方程。21.如权利要求10所述装置，其中所述第二指令包括用于从一个键盘输入中获得所述患者的血红蛋白浓度，动脉氧分压(PaO2)，动脉二氧合碳分压(CO2)，动脉pH值和体温的指令。22.如权利要求10所述装置，其中所述第二指令包括用于从一个血液化学检测器中获得所述患者的血红蛋白浓度，动脉氧分压(PaO2)，动脉二氧合碳分压(CO2)，动脉pH值和体温的指令。全文摘要本发明描述了一种用来实时计算患者体内的混合静脉氧分压的系统和软件。该系统采用计算机,动脉压传输线和血液化学检测器以便通过一个在线系统帮助医务人员准确地确定何时为患者输血或改变患者的临床处理方案。文档编号A61B5/145GK1192130SQ96195916公开日1998年9月2日申请日期1996年6月7日优先权日1995年6月7日发明者N·法福尔,G·霍尔德斯申请人:联合药品公司