Basic Physics & Measurement in Anaesthesia pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Health Science div

作者:Davis, Paul D. (EDT)/ Kenny, Gavin N. C. (EDT)

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2003-6

价格:605.00元

装帧:Pap

isbn号码:9780750648288

丛书系列:

图书标签:

• 麻醉学
• 物理学
• 测量学
• 医学物理学
• 临床医学
• 生理学
• 仪器仪表
• 生物物理学
• 医学工程
• 基础医学

《麻醉中的物理学与测量：基础与应用》 前言 麻醉学的进步离不开对基本物理原理的深刻理解以及对测量技术的精湛掌握。从气体定律在通气中的应用，到电学原理在监测心脏功能中的角色，再到流体力学在输液中的重要性，物理学为麻醉的每一个环节提供了坚实的理论基础。同时，精准可靠的测量是实施安全有效麻醉的基石，它贯穿于术前评估、术中监测直至术后护理的始终。本书旨在为麻醉科医生、麻醉技术师以及相关医务人员提供一个全面而深入的视角，系统阐述麻醉领域中涉及的关键物理学概念及其在临床测量中的实际应用。我们希望通过本书的阅读，读者能够进一步提升对麻醉过程中涉及的物理现象和测量技术的认识，从而在临床实践中做出更明智的决策，进一步保障患者的安全与舒适。 第一部分：气体定律与麻醉气体管理 气体在麻醉学中扮演着至关重要的角色。从吸入麻醉药物的输送，到患者肺部的气体交换，再到呼吸机的驱动，无一不与气体的物理性质息息相关。本部分将重点探讨与麻醉气体管理密切相关的气体定律，包括： 1. 道尔顿分压定律 (Dalton's Law of Partial Pressures)：本定律指出，混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。在麻醉中，这意味着空气（主要由氮气和氧气组成）或麻醉气体混合物的总压力可以分解为各组分气体的单独压力。理解这一原理对于计算吸入氧浓度、评估肺泡气体组成以及理解气体扩散至关重要。例如，在混合麻醉气体中，每种麻醉药的分压直接影响其在体内达到有效浓度的速率和程度。掌握道尔顿定律有助于医生精确控制吸入气体的氧含量，避免低氧血症，同时也能更好地理解麻醉气体在肺泡和血液中的分布动力学。 2. 波义耳定律 (Boyle's Law)：在恒定温度下，气体的体积与压力成反比。这一定律是理解呼吸机械和呼吸机工作的核心。当胸腔容积增大时，肺内压力降低，气体流入；当胸腔容积减小时，肺内压力升高，气体排出。在呼吸机的使用中，医生需要了解如何通过调节压力来控制潮气量，或者通过设定潮气量来控制气道压力，以避免肺部损伤。特别是在肺顺应性下降的患者中，理解波义耳定律有助于选择合适的呼吸模式和参数，如压力控制通气（PCV）或容量控制通气（VCV），以期达到最佳的通气效果同时最小化气压伤的风险。 3. 查理定律 (Charles's Law)：在恒定压力下，气体的体积与其绝对温度成正比。虽然在麻醉中气体的温度变化相对较小，但当气体通过加湿器时，温度升高会导致气体体积膨胀。更重要的是，这一原理在理解麻醉气体的储存和输送系统中有所体现。例如，储存气瓶中的气体在温度升高时，其内部压力会随之增大，这提醒我们在储存和操作气瓶时需要注意环境温度，防止发生危险。在计算气体流量时，温度的微小变化虽然不至于产生显著影响，但对于追求极致精确度的场合，也需要考虑此因素。 4. 盖-吕萨克定律 (Gay-Lussac's Law)：在恒定体积下，气体的压力与绝对温度成正比。这一定律与查理定律类似，也与气体的储存和输送相关。在密闭容器中，温度升高会导致压力升高。例如，麻醉机内部的气体管路系统，如果温度升高，会造成内部压力略微增加。对于那些对压力变化非常敏感的测量设备，例如某些流量计，理解这一原理有助于解释其读数可能出现的微小偏差。 5. 理想气体状态方程 (Ideal Gas Law)：结合了波义耳定律、查理定律和阿伏伽德罗定律，该方程描述了理想气体的压力、体积、温度和摩尔数之间的关系 (PV=nRT)。在麻醉中，我们常常将空气和麻醉气体近似视为理想气体。该方程在计算特定温度和压力下气体的摩尔数或质量具有指导意义，例如在准备配制特定浓度的麻醉气体混合物时。虽然实际气体并非完美理想，但对于临床上常见的操作条件，理想气体状态方程提供了足够精确的近似。 第二部分：流体力学与体液管理 流体力学在麻醉学的应用同样广泛，尤其是在体液管理、输血输液以及血液循环监测等方面。 1. 泊肃叶定律 (Poiseuille's Law)：该定律描述了在层流状态下，液体通过圆柱形管道的流量与管道的半径、长度、液体粘度和压差之间的关系。在临床上，这直接关系到静脉通路的选择、输液器滴速的控制以及输血的速率。例如，较细的静脉导管、较长的输液管或较高的液体粘度都会降低输液速率。反之，增加静脉压差（例如，提高输液袋的高度）可以增加流量。在紧急情况下，选择较粗的导管、缩短输液管长度，并确保足够的压差，是快速输液的关键。医生需要理解这些因素，以便在不同临床场景下选择最合适的输液方案。 2. 伯努利原理 (Bernoulli's Principle)：该原理阐述了在流体流动过程中，流速越快的地方，压力越低，反之亦然。在麻醉中，这一原理在理解某些监测设备的工作原理时有所体现。例如，在连接有导管的腔内，当血液流速加快时，导管尖端的压力会相对降低。虽然这个原理在麻醉监测中的直接应用不如泊肃叶定律广泛，但它有助于理解某些流体动力学的现象，例如血管内血流的动力学变化。 3. 雷诺数 (Reynolds Number)：该参数用于判断流体流动是层流还是湍流。当雷诺数较高时，流体流动变得不稳定，出现湍流，这会增加能量的耗散，导致压力损失增大。在麻醉中，理解雷诺数有助于解释为什么在某些情况下（例如，快速输液或通过粗大的导管）会观察到较大的压力降。特别是在输注高粘度的液体或在血流速度很高的情况下，湍流的产生会显著影响输注的效率。 4. 粘度 (Viscosity)：液体粘度是指液体抵抗流动的内部摩擦力。在输液输血时，粘度是影响流速的关键因素。例如，血液的粘度高于生理盐水，因此在相同条件下，血液的输注速率会略低于生理盐水。在输注全血或浓缩红细胞时，其较高的粘度需要更粗的静脉通路和更大的驱动力。某些药物在输注前需要稀释，也是因为它们本身粘度较高，稀释后更容易输注。 第三部分：电学原理与生理监测 电学原理在现代麻醉监测中占据核心地位，许多生命体征的监测都依赖于电信号的测量与分析。 1. 欧姆定律 (Ohm's Law)：该定律描述了电路中电压、电流和电阻之间的关系 (V=IR)。这是理解绝大多数电生理监测的基础。在心电图（ECG）监测中，心脏的电活动产生微小的电压变化，通过放置在体表的电极检测到。电阻（人体的组织电阻、电极与皮肤的接触电阻）会影响信号的传输。准确放置电极、减少接触电阻对于获得清晰的心电图信号至关重要。在除颤器的工作原理中，大电流通过人体传递，也需要精确控制电压和电流的输出。 2. 电容与电感 (Capacitance and Inductance)：虽然在基础麻醉监测中不如欧姆定律直观，但在一些高级监测设备中，电容和电感起着重要作用。例如，某些阻抗容积描记法（impedance plethysmography）就利用了人体导电性的变化来估算血容量的变化，这其中就涉及到电容的原理。快速变化的电流或电压在包含电感的电路中会产生感应电动势，这在一些信号处理和滤波技术中也有应用。 3. 生物电信号的产生与传导：心脏的跳动、神经的兴奋传递，都伴随着细胞膜内外离子浓度的变化，从而产生电位差。ECG监测的就是心脏肌细胞在去极化和复极化过程中产生的整体电活动。脑电图（EEG）监测的是大脑皮层神经元的集体电活动。理解这些生物电信号的产生机制，有助于更准确地解读监测波形，识别异常。 4. 导联与极性 (Leads and Polarity)：在ECG监测中，不同的电极组合构成了不同的导联，记录不同方向的电活动。理解导联的定义和工作原理，是正确解读ECG波形，尤其是在识别心律失常时不可或缺的。极性的正确连接也至关重要，错误的极性会导致波形异常，影响诊断。 5. 阻抗测量 (Impedance Measurement)：除了ECG，阻抗测量也被用于监测呼吸。通过在胸部放置电极，测量呼吸时胸腔容积变化引起的电阻变化，可以间接反映通气情况。这对于监测无创通气下的患者尤其有用。 第四部分：热力学与体温管理 体温是衡量生命体征的重要指标，麻醉和围术期中的体温管理至关重要，这与热力学原理紧密相连。 1. 热传导 (Conduction)：热量从一个物体传递到另一个物体，接触是其前提。在手术过程中，患者的身体会与冰冷的器械、手术台、空气发生热传导，导致体温散失。例如，暴露在空气中的体腔会迅速散热。因此，保温毯、加温输液器和加温湿化器都是为了减少热传导造成的体温下降。 2. 热对流 (Convection)：热量通过流体（气体或液体）的流动来传递。手术室内的空气流动会带走患者身体表面的热量。风扇、空调以及空气流通的速度都会影响体温散失。即使有保温措施，如果周围环境空气流动过快，也可能导致体温下降。 3. 热辐射 (Radiation)：热量以电磁波的形式传播，不需要介质。患者身体会向周围温度较低的环境辐射热量。在寒冷的手术室环境中，辐射是体温散失的重要途径。 4. 蒸发 (Evaporation)：液体转化为气体时会吸收热量，从而导致体温降低。例如，患者皮肤表面的汗液蒸发，或者手术过程中组织表面的液体蒸发，都会带走体内的热量。使用封闭的手术敷料可以减少蒸发造成的体温散失。 5. 比热容 (Specific Heat Capacity)：单位质量的物质，当温度升高（或降低）1摄氏度时，所需（或放出）的热量。不同组织的生物学特性决定了其比热容不同。虽然在临床操作中，我们不太直接计算比热容，但它在理解不同部位体温变化速率的差异时有理论指导意义。 第五部分：测量技术与仪器校准 精准的测量是安全麻醉的前提，本书将介绍一些基础的测量原理和校准方法。 1. 压力测量：从血压袖带的测量，到有创动脉压的监测，再到呼吸机气道压力的显示，压力测量贯穿于麻醉的各个环节。这些测量通常基于力学传感器，将压力转化为电信号。理解压力的单位（mmHg, kPa, cmH2O）及其换算关系至关重要。 2. 流量测量：无论是麻醉机的气体流量计，还是输液泵的流量设定，都依赖于对液体或气体流量的精确控制。气体流量计通常基于浮子在锥形管中的位置来指示流量，而输液泵则通过机械方式（如蠕动泵）来精确输送液体。 3. 温度测量：体温监测是生命体征监测的重要组成部分。常用的有体表温度计、食道温度计、直肠温度计以及肺动脉导管温度探头。这些设备通过不同的传感器（如热敏电阻、热电偶）将温度转化为可读的数值。 4. 电信号测量与放大：心电图、脉搏血氧饱和度（SpO2）等监测依赖于对微弱生物电信号的检测和处理。这需要高质量的传感器、放大器和滤波器，以去除噪声并提取有用的信息。 5. 仪器校准与质量控制：所有测量仪器都需要定期校准，以确保其准确性和可靠性。麻醉师需要了解常用监测设备的校准周期和方法，并在使用前进行必要的检查。例如，血压计的校准，呼吸机的流量和压力传感器的检查，以及氧浓度监测器的验证。 结语 麻醉学是一门高度综合性的学科，它建立在对解剖学、生理学、药理学以及物理学等基础科学深刻理解之上。掌握麻醉学中涉及的物理学原理和测量技术，不仅能帮助我们更深入地理解各种麻醉过程和监测设备的工作机制，更能使我们在临床实践中更加得心应手，做出更精准的判断和决策。我们希望本书能成为麻醉学领域从业者的一本实用工具书，帮助大家在不断发展的麻醉技术浪潮中，坚守科学的根基，为患者提供更加安全、高效和舒适的麻醉服务。

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