BASES de la ELECTROMEDICINA Unidad 8. Fundamentos de Capnografía

Concentración de CO2 en la sangre La concentración de CO2 en la sangre cambia el balance ácido – base: Mientras que el PO2 mide gases en la sangre arterial, el PCO2 mide gases en la sangre venosa y en el aire espirado. Comúnmente se mide el contenido de CO2 en el Volumen Corriente (tidal) TV final.

Espectroscopía infrarroja

La curva de disociación de la oxihemoglobina muestra el efecto del pH y la temperatura sobre la relación entre SO2 y PO2

Electrodo de pH Idealmente, el electrodo de pH obedece la ecuación de Nernst : donde E es el potencial, R es la constante universal de los gases (8,31 Joule / °K) , F es la constante de Faraday (= 96487 C/mol, C = culombio), T es la temperatura absoluta ( en grados Kelvin °K), Z es la carga iónica, ai es la actividad del ion, y K es una constante conteniendo contribuciones de diversas fuentes. El potencial puede calcularse también con: donde [H+]i es la concentración de iones de H+ dentro de la célula y [H+]o es la concentración de iones de H+ fuera de la célula.

Principio de un electrodo de pH

Electrodo de vidrio básico para pH

pH electrode

Un sensor químico con una fibra óptica reversible mide la luz difundida de un indicador mediante dilución de fenol rojo para obtener el pH

La curva de absorción contra longitud de onda del fenol rojo (en forma de base) incrementa con el pH para la luz verde, pero es constante para la roja. donde: R = I(green)/I(red) = razón medida de las intensidades luminosas D = diferencia entre pH y pK de la dilución k = I0(green)/I0(red) = razón de las intensidades de luz incidente = constante C = una constante determinada por la geometría del sensor, la concentración total de diluyente, y el coeficiente de absorción del diluyente.

La razón ( R ) luz verde a roja transmitida através de fenol rojo para formas base y ácido del contraste.  = desviación de pH del contraste pK.

Electrodo de PCO2 En el electrodo para CO2, la sangre entra en contacto con una membrana plástica. Los agujeros en la membrana permiten al gas difundir a través de ellos, pero bloquean cualquier otra difusión. El CO2 difunde hacia una cámara conteniendo un electrodo de pH, forma ácido carbónico, e incrementa la acidez. La reacción para este proceso es: CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3– Dado que la concentración de CO2 es proporcional a la concentración de H+; las mediciones del electrodo de pH brindan PCO2 .

Pricipio de un electrodo de CO2

Electrodo de PCO2

Medición de PCO2

Capnograma

Electrodo de PO2 En el electrodo de PO2, el O2 disuelto en la sangre difunde a través de una membrana permeable. La corriente es proporcional al PO2 In the PO2 electrode, O2 dissolved in the blood diffuses through a permeable membrane. Current is proportional to PO2

Sensor intravascular de fibra óptica para PO2, PCO2 y pH Un sensor de fibra óptica única intravascular para medición de gases en la sangre excita el contrasye fluorescente a una longitud de onda determinada y detecta emisiones a diferentes longitudes de onda. pH: químico – contraste pH-sensitivo acoplado a una matriz hidrofílica. PCO2: químico – buffer de bicarbonato conteniendo contraste pH-sensitivo con silicona. PO2: químico – contrasteOxígeno-sensitivo en silicona.

Fluorescencia óptica y su aplicación a un sistema de monitoreo intravascular de gases en la sangre. This pH-sensitive dye is excited at 410 and 460 nm and fluoresces at 520 nm. (A) The excitation spectrum of the acidic form of the dye; (B) the excitation spectrum of the basic form of the dye; (C) the emission spectrum of the acidic and basic forms of the dye

El espectro de emisión de contraste oxígeno -sensitivo puede separarse del espectro de excitación por un filtro.

In a fiber-optic oxygen sensor, irradiation of dyes causes fluorescence that decreases with PO2.

An intravascular blood-gas probe measures pH, PCO2, and PO2 by means of single fiber-optic fluorescent sensors

Cross-sectional view of a transcutaneous oxygen sensor

Cross-sectional view of a transcutaneous carbon dioxide sensor

In the enzyme electrode, when glucose is present it combines with O2, so less O2 arrives at the cathode. In the dual-cathode enzyme electrode, one electrode senses only O2, and the difference signal measures glucose independent of O2 fluctuations.