Ссылка на первоисточник
"Измерение химических параметров крови"
(Part of article)


Terry L. Rusch, et. al.
http://www.engnetbase.com

78.3 Методы измерения

      Существует несколько типичных методов измерения, которые дают аналогичные результаты. Каждая методика дает информацию о различных физических параметрах, таких как эффективная работа сердца или кислородное насыщение тканей. Например, насыщенность кислорода и парциальное давление кислорода тесно связаны между собой. Однако, точные показатели зависят от pH-фактора и температуры. Выступления Кеннета Макклатчи на Клинической Лабораторной Медицине, Международная Федерация Клинической Химии (IFCC), и руководства по системам диагностики - хорошие основания для лабораторных методик по отбору проб и образцов [9,10]. Подробно описан типовой порядок подготовки и обработки проб, так же как и стандартные приемы измерения физических величин с учетом влияющих факторов. Диапазон, цена, и производители оборудования разнообразны. Стандартный средний лабораторный газоанализатор крови может стоить от 5000$ до 50000$. Наиболее распространенные измерения описаны ниже.

Концентрация гемоглобина и гематокрита

     Полная концентрация гемоглобина (CtHb) или гематокрита (Hct) показывает кислородонесущий потенциал крови. Совлкупность количества гемоглобина, парциального давления кислорода или процентной насыщенности кислородом, и нормы содержания гемоглобина определяет количество и эффективность кислородонасыщения ткани. Инвазивно отобранные образцы обычно используются для измерения содержания гематокрита и гемоглобина в крови.


Гемоглобин

     Полная концентрация гемоглобина - это не то же самое, что и количество красных кровяных клеток, потому что красные кровяные клетки имеют различные степени содержания гемоглобина. Полная концентрация гемоглобина устанавливается за счет измерения интенсивности поглощения оптического излучения. Закон Ламберта-Бера, также названный законом Бера, показанный в Уравнении 78.1 описывает поглощающую способность вещества.

Закон Ламберта-Бера

It - количество прошедшего через образец излучения, I 0 - количество падающего на образец излучения,
D - расстояние, которое прошло излучение через вещество,
C - концентрация вещества, и L e - коэффициент поглощения при заданной длине волны.

     Диапазон измерения - длина волны, в которой исчезает кривая поглощения оксигемоглобина и уменьшается кривая поглощения гемоглобина. Длина волны 805 нанометоров - точка измерения, и в этой длине волны поглощение не зависит от типа гемоглобина. Если кровь, как предполагают, содержит только O2Hb и RHb, тогда спектральная поглощающая способность в точке измерения определяет полную концентрацию Hb. Самая большую ошибку в измерение O2Hb и RHb вносит наличие COHb. COHb, однако, вообще оптически неразличим от O2Hb для поглощения. Альтернативный подход к измерению состоит в том, чтобы учесть COHb. Учитывая только O2Hb и RHb, полная концентрация Hb - просто сумма этих двух концентраций. Более точное вычисление показано в уравнении 78.2.

Вычисление концентраций

     Здесь учитываются четыре самых важных производных Hb, чтобы вычислить более точную концентрацию CtHb. Измерения некоторых производных Hb рассмотрены ниже.


Гематокрит

     Гематокрит - объемная фракция, содержащая красные кровяные клетки и в общем случае измеряется через проводимость. Гематокрит может быть определен с помощью измерения проводимости, основанной на плазменном содержании иона. Гематокрит не влияет на проводимость и поэтому обратно пропорционален проводимости. Гематокрит может также быть определен различными оптическими методами. С помощью одного способа измеряются оптические плотности, где полная оптическая плотность - сумма оптической спектральной поглощающей способности и оптической плотности рассеивания. Полная оптическая плотность линейно пропорциональна Hct, и, нормальная концентрация Hct составляет 20 - 40 %, рассеивание преобладает над поглощением.
     Различные исследования и оптимизация показали, что оптимальная длина волны 624 нанометоров, излучение должно падать на образец под прямым углом; на выходе фотоприемника получаем обратную линейную зависимость интенсивности уровня Hct [11].

Напряженность кислорода

     Напряженность кислорода или парциальное давление кислорода (PO2)-один и тот же параметр при измерении кислородонасыщения. Парциальное давление кислорода в гемоглобине определяет, на сколько хорошо кислород поставляются в ткани тела. Более точная характеристика парциального давления - артериальное парциальное давление кислорода (PaO2).Если парциальное давление кислорода выше чем в ткани, кислород переходит к ткани. Если парциальное давление ниже чем парциальное давление ткани, кислород не растворяется в ткани, и может начаться повреждение ткани. Уравнение 78.3 отображает закон Генри.

закон Генри

     C - концентрация кислорода(O2),
      Ls - коэффициент растворимости, и
     PO2 - парциальное давление кислорода.

     При распространении, устанавливается равновесие парциального давления между тканью и кровью. Отдача кислорода кровью тканям будет происходить, пока эти два парциальных давления не будут равны. Уравнение 78.4 показывает равновесие парциального давления крови и ткани.

равновесие парциального давления крови и ткани
Электрод Кларка, необходимый для измерения PO2
РИСУНОК 78.3 - Электрод Кларка, необходимый для измерения PO2.

      Взаимодействие кислорода через мембранный наконечник позволяет измерять концентрацию ионов кислорода с помощью различных металлов.

      Норма распространения кислорода зависит от разницы в парциальном давлении. Чем больший разница в парциальном давлении, тем быстрее происходит насыщение.
     Различие парциального давления может быть определено по значению поставки кислорода (D0). Поставка кислорода может быть определена как разность концентрации артериального и венозного кислорода, на время кровотока (R), как показано в Уравнении 78.5.

Поставка кислорода может быть определена как разность концентрации артериального и венозного кислорода, на время кровотока (R)

     CaO2 - концентрация кислорода в артериальной крови, и
     CvO2 - концентрация кислорода в венозной крови.
     Но не весь поставленный кислород попадает в ткани. Небольшое количество кислорода выводится через кожу. Оставшийся кислород позволяет приближенно измерять артериальную напряженность кислорода - это более общее измерение напряженности кислорода. Напряженность кислорода может быть измерена электрохимическим, неинвазивным способом, или оптическим.