稍微进阶的解释麻醉循环呼吸系统的概念

丁忠运

重要事项：

在您阅读本节“稍微进阶”概念之前，请先阅读解释麻醉循环呼吸系统的基础部分。
循环呼吸系统与气体的流动有关。从物理学的角度来看，气体被认为是“流体”，不幸的是，流体的物理学极其复杂(大多超出了我的脑细胞所能应付的范围)。

然而，有一些关于循环系统的重要概念需要理解才能正确使用。在本节中，我将尝试介绍其中的一些概念。

• 上升时间问题
  
• 新鲜气体流量能降到多低？
  
• 麻醉剂清除
  

我发现解释这些概念很有挑战性。如果你听不懂我的解释，请不要坚持，因为我很可能没有解释清楚!在你阅读完成后，如果您能后台给我反馈，我将不胜感激。谢谢你，祝你好运！

“上升时间（延迟）”的问题

在任何时候，你都需要控制病患吸入麻醉剂的浓度。但是，非常重要的是要记住，在循环系统中，在挥发罐上设置浓度(红色箭头)和患者吸入设置的浓度(绿色箭头)之间有一段时间延迟。

这种反应延迟不仅仅是因为麻醉气体从红色箭头到绿色箭头需要时间！原因有点复杂，但是不要担心，我将在接下来的部分中解释原因。

现在我将向你们解释我所称的循环系统“上升时间”的概念。让我们想象我们有了一种新的想象麻醉剂，叫做“Prasflurane”(Prasflurane的前几个字母来自原作者自己的名字，Pras !)下面是一个假想的可以释放Prasflurane的挥发罐，你把它的刻度调到2%。

假设Prasflurane挥发罐连接到循环系统，如前所述，已经将刻度盘设置到百分之二(下面的粉红色线显示挥发罐设置)。麻醉(和手术！)已经顺利进行了一段时间，患者吸入的Prasflurane浓度为2 %(蓝线)。

现在让我们想象一下，外科医生做了一些对病患非常刺激的事情。 这使我们的患者移动，因此，为了加深麻醉，立即将 Prasflurane 挥发罐从 2% 调至 4%（红色箭头）。 但是，我们的病患还在移动！ 这是因为，使用循环系统，在设置挥发罐浓度（红色箭头）和患者吸入该浓度（绿色箭头）之间存在时间延迟。 我想将此延迟称为“上升时间”（注意力“上升”到所需水平所需的时间）。

解释为什么循环系统可以有一个缓慢的上升时间。了解原因将有助于使用能够缩短上升时间的方法。为了理解上升时间的问题，将首先介绍下面显示的各种概念。不要担心！我将一个接一个地解释每一个要点。

通过挥发罐的新鲜气体流量:

让我们从“新鲜气体通过挥发罐”的概念开始讨论。
从我们之前的讨论中你会知道，我们需要给循环系统提供新鲜气流。新鲜气流通过挥发罐。挥发罐将麻醉剂“添加”到通过它的新鲜气流中。

我现在想用更简单的图表来解释事情。首先，让我们思考一下“流动”是什么意思。流动是一定体积的物质在一段时间内的运动(例如ml/min)。为了讨论的目的，我想让你想象一下，新鲜的气体是从小杯子里的流量计里出来的！让我们想象一下，每个杯子的体积是100ml。因此，在下面的例子中，新鲜气体流量为400ml/min。

类似地，以下示例显示了800ml/min的新鲜气体流量。

如前所述，新鲜的气体流经过挥发罐。在下面的例子中，新鲜的气体流动杯正在通过添加麻醉剂的Prasflurane挥发罐。

由于来自流量计的所有新鲜气体流都经过挥发罐，从现在起，我将“新鲜气体流”命名为“通过挥发罐的新鲜气体流”。

挥发罐输出浓度:

现在让我们来理解“挥发罐输出浓度”的概念。

“挥发罐输出浓度”是在挥发罐上设置的“浓度”。 来自挥发罐的新鲜气流（即挥发罐输出）将具有设置的浓度。

那么什么是浓度？ 浓度是“单位体积中物质的量”。 在我们的示例中，我们将“单位体积”设为 100 mL 杯子。 下面是两个“Prasflurane”挥发罐。 在上部挥发罐中，您已将挥发罐输出浓度设置为“1 分子/杯”，因此挥发罐将一个分子放入每个 100 mL 杯中。 在下部挥发罐中，您已将挥发罐输出浓度设置为“2 个分子/杯”，因此它会将两个分子放入每个杯中。

挥发罐输出量：

“挥发罐输出量”是在给定时间内从挥发罐出来的物质总量。 正如将要解释的，它取决于通过挥发罐的新鲜气体流量和挥发罐输出浓度。

看看下面的例子。通过挥发罐的新鲜气体流量为每分钟两杯。挥发罐输出浓度已被您设置为“每杯2个分子”。因此，挥发罐每分钟的输出量为“4个分子”。你可以看到挥发罐输出量由两个因素决定:通过挥发罐的新鲜气体流量和挥发罐输出浓度。

这是另一个例子。这次挥发罐的输出量是12个分子。

请注意，“挥发罐输出量”与“挥发罐输出浓度”并不相同。

挥发罐输出量的概念非常重要，我们将在后面的讨论中再回到这个问题上。现在让我们看看其余的概念。


循环系统体积:

我们现在来看看循环系统体积的问题。

如您所知，循环系统具有长管、气囊和 CO2 吸收器。 所有这些部分的体积加起来就构成了“循环系统”体积。 正如后面将要解释的，这个“体积”是导致循环系统上升时间缓慢的主要原因。

为了更容易理解，从现在开始，我将把循环系统的体积表示为一个大容器。

循环系统数量:

在任何给定的时间，循环系统都会有一定量的麻醉剂在里面。我将此数量称为“循环系统数量”。在这个例子中，循环系统的量是6个分子。

在这种情况下，循环系统的数量是12。

循环系统浓度:

循环系统中麻醉剂的数量（循环系统数量）分布在其整个体积内。“循环系统浓度”告诉你，在循环系统的体积中，麻醉剂的数量是多么“紧密”。

你会记得，当我们谈到挥发罐输出浓度时，我们说过“浓度”是“单位体积中物质的量”。 我们选择“单位体积”为 100 mL 杯子。

我们也可以用一个100 mL的杯子来描述循环系统浓度。我们将一个假想的杯子放入循环系统体积中，看看有多少分子扩散到杯子中。然后我们可以像对挥发罐那样表示浓度。在下面的示例中，我们有8个分子的圆形系统数量分布在圆形系统体积中。将我们的100毫升量杯浸入循环系统体积中，我们会看到循环系统的浓度为每100ml2个分子。请不要过度分析这些杯子的描述，因为它们只是给你一个大概的概念。

让我们把循环系统的数量增加一倍，看看循环系统的浓度会发生什么变化。

可以看到，增加循环系统的数量会增加循环系统的浓度。

吸入浓度:

在我们讨论循环系统上升时间之前，我们需要了解的事情终于接近了列表的末尾。最后要了解的是病患吸入麻醉剂的浓度。

我们最终希望麻醉剂是由患者吸入。患者从循环系统中吸气，因此麻醉剂的吸入浓度基本上与循环系统的浓度相同。

循环系统浓度越高，吸入浓度越高。

上升时间慢的原因:

我们现在准备讨论关于循环系统上升时间的问题。在理想情况下，当改变挥发罐输出浓度时，希望患者立即吸入设定的浓度。

实际上，当使用循环系统时，在设置挥发罐输出浓度和患者吸入设置的浓度之间存在延迟。我喜欢将这种延迟称为“上升时间”(即吸入浓度与设定的挥发罐输出浓度相匹配所需的时间)。

现在让我们想象一下，我们想要迅速加深病患的麻醉程度。也就是说，我们希望快速增加吸入的浓度。

为了增加吸入的浓度，我们需要增加循环系统的浓度。我们如何做到这一点？在接下来的几张图片中，我会用我们到目前为止学到的概念来解释。

我们做的第一件事是提供一个挥发罐输出量。我们在挥发罐上设置了挥发罐输出浓度。我们也让新鲜气体流过挥发罐。结果是有一个挥发罐输出量。

现在我们有两个量:挥发罐输出量和循环系统量。

挥发罐输出量被添加到现有的循环系统量中。这增加了循环系统的数量。

增加的循环系统量增加了循环系统浓度(因为在相同的循环系统体积中有更多的“分子”)。

然后，患者会吸入这种更高的浓度。

现在我们终于可以问的问题是，为什么会缓慢上升？ 让我们再次想象一下，我们想要快速增加循环系统的浓度。

我们将流量计设置为每分钟 1 杯，并将挥发罐输出浓度设置为 1。

你可以看到，在低新鲜气体流量“1杯/分钟”和挥发罐输出浓度设置为“1分子/杯”时，挥发罐输出量只有1分子/分钟。
在如此低的挥发罐输出量（每分钟 1 个分子）下，循环系统体积（相当大）需要很长时间才能充满麻醉剂分子。 这就是循环系统的上升时间缓慢的原因。

这里用“文字”说的是同一个东西。

如何减少“上升时间”:

缩短上升时间的关键是增加挥发罐的输出量。较大的挥发罐输出量将更快地填充循环系统，减少上升时间。

可以通过增加挥发罐输出浓度或通过挥发罐的新鲜气体流量或同时增加这两者来增加挥发罐输出量。我们接下来将讨论这些选项。

增加挥发罐输出量:

让我们首先选择仅增加挥发罐输出浓度，同时保持较低的新鲜气体流量。虽然杯子的速度很慢(新鲜气体流量低)，但每个杯子都装满了。你可以看到，这增加了挥发罐的输出量，这将导致循环系统浓度的上升。

另一种选择是仅增加通过挥发罐的新鲜气体流量。虽然每个“杯子”只能得到少量的麻醉剂，但是每分钟大量的这些杯子出来增加了挥发罐的输出量。

最后的选择是增加通过挥发罐的新鲜气体流量和挥发罐输出浓度。现在杯子装满了，你有很多杯子了。这导致挥发罐输出量的最大增加。

您已经了解了如何通过调整通过挥发罐的新鲜气体流量和挥发罐输出浓度来增加挥发罐的输出量。 然而，每一种都有一些问题需要考虑。我们接下来将讨论其中的两个问题:“通过挥发罐的新鲜气体流量成本”和“挥发罐输出浓度极限”。

通过挥发罐的新鲜气体流量过高的问题

使用通过挥发罐的高新鲜气体流量伴随着一定量的浪费(成本)。我们将进一步讨论这个问题。

要了解高新鲜气体流量成本问题，让我们回到我们希望快速提高吸入浓度的患者朋友身上。 为了快速填充循环系统，我们通过增加通过挥发罐的新鲜气体流量来增加挥发罐的输出量。

然而，使用高流量确实有“经济”的考虑。如果你回到我们讨论循环系统的早期部分，你会记得多余的新鲜气流被抛出APL流出阀(红色箭头)。这种排出的气体含有麻醉剂，这种麻醉剂将永远丢失，因此被认为是“浪费”。

当使用高流量时，循环系统中会有更多多余的麻醉气体。因此，更多的气体从APL阀排出，导致更多的“浪费”。循环系统的主要吸引力在于经济（即不扔东西）。 出于这个原因，有时当我们使用高新鲜气体流量时，我们可以说循环系统运行“不太经济”。

挥发罐输出浓度限值:

在上一节中，您看到了使用大量新鲜气体流过挥发罐会导致浪费。所以你可能想知道，为什么不保持低新鲜气体流量，而是使用非常高的挥发罐输出浓度来增加挥发罐输出量？

问题是许多挥发罐(可能由于工程问题或安全考虑)不能将挥发罐的输出浓度增加到超过一定的量。即挥发罐输出浓度有一个上限。这意味着，在新鲜气体流量较低的情况下，您的挥发罐输出浓度极限可能会使其无法提供足够的挥发罐输出量，以足够快地增加循环系统的浓度。

对于循环系统浓度的缓慢增加，您的挥发罐输出浓度，即使它可能受到限制，也可能是足够的。 但是，如果需要更快地提高循环系统浓度，可能还必须增加新鲜气体流量以补偿有限的挥发罐输出浓度。

让我们总结一下要点。为了提高吸入的浓度，需要提高循环系统的浓度。循环系统浓度取决于循环系统容积中存在的麻醉剂量。我们可以通过增加挥发罐的输出量来增加循环系统的量(从而增加循环系统的浓度)。挥发罐的输出量取决于通过挥发罐输送的新鲜气体流量和设置的挥发罐输出浓度。

当我们想要提高患者吸入浓度时，在我们设置挥发罐输出浓度的时间和患者吸入该浓度的时间之间存在延迟(上升时间)。这是因为挥发罐的输出量被“稀释”到大的循环系统容积中。

可以通过增加挥发罐输出量来缩短上升时间(即更快)。

可以通过增加通过挥发罐的新鲜气体流量和/或挥发罐输出浓度来增加挥发罐输出量。在新鲜气体流量较低的情况下，挥发罐的最大输出浓度可能不足以快速增加挥发罐的输出量。在这种情况下，你也必须增加新鲜气体流量。在新鲜气体流量较高时，循环系统会通过APL流出阀浪费一些麻醉剂，在这种情况下，可以认为循环系统运行“不太经济”。

在这一点上，作者不得不向大家做出一些道歉。 上面的概念一旦理解就很简单了，但是为了解释它们，使用了很多想象的东西。 首先，在现实生活中，气体不会从小杯子里流出！ 此外，Prasflurane并不存在，挥发罐输出浓度不以“每杯分子数”表示！ 最后，循环系统不是一个矩形容器。 请不要在回答考试时提及这些虚构的事情。 但是，希望这些虚构的东西至少让您了解了围绕使用循环系统的各种问题。

关于新鲜气体流量和经济性（成本）的更多信息：

在我们之前的讨论中，我经常提到当使用高新鲜气体流量时，APL 流出阀会浪费一些麻醉气体。

但是，非常重要的是要注意，我并不是说永远不应该使用高新鲜气体流量！ 例如，在麻醉过程中，有时会想要增加循环系统的浓度并加深患者麻醉。 对于缓慢增加，仅增加挥发罐输出浓度可能就足够了，但如果需要快速增加，可能还必须使用高新鲜气体流量。 换句话说，虽然目标可能是尽可能降低新鲜气体流量，但临床需求有时会偏离该目标。

我想说的是，有时候，使用高新鲜气量是合适的，即使在那些时候，循环系统运行的经济性较低。你不能总是把经济放在第一位，就像下面的那个家伙用他的妻子为他的拖拉机省下买前轮的钱!

例如，在麻醉开始时，必须使用高新鲜气体流量。因为麻醉时，循环系统是“空的”。

为了填补“空”循环系统，你需要首先使用高新鲜气体流量给一个大挥发罐输出量。

在麻醉开始时需要高新鲜气体流量，这使得在短时间病例中使用循环比在长时间病例中使用循环更不经济。让我们假设你有两个使用循环系统的手术室。在一种情况下，你是麻醉医生，只有一个全天麻醉患者(绿色图)。在这个病例的开始，你会用高新鲜气体来加深麻醉。当循环浓度平衡之后，你就会减少新鲜气体流量。现在让我们看看在另一间手术室的你的同事。她有6个病患需要非常短暂的麻醉(粉色图)。每次麻醉开始时，她都需要使用高新鲜气体流量。然而，在她能显著降低新鲜气体流量之前，就要唤醒病患了!所以她的新鲜气体流量将高于你的新鲜气体流量。你可以在这个例子中看到，循环系统在长时间麻醉时比使用短时间麻醉时更“经济”。

未完待续...