一种模拟人类临床相关低氧状态的模型

该模型的总体目标是在人体模型中模拟由呼吸暂停引起的低氧和高碳酸血症，重点关注睡眠呼吸暂停及气道阻塞等紧急情况下发生的间歇性呼吸暂停。该模型有助于理解在长时间呼吸暂停的情况下仍能避免脑部缺氧损伤的生理机制。该动态模型的主要优势在于，我们能够在人体中模拟具有临床相关性的低氧状态。

由呼吸暂停引起的低氧血症常导致心率下降。而因吸入气中氧浓度降低所导致的低氧则会使心率增加。因此，不同类型的低氧模型对循环系统产生相反的影响。

我们的可重复模型使我们能够研究不同的技术设备。这使我们有机会专注于呼吸暂停的不同生理学方面，而无需更改实验装置或模型。在将电极连接至受试者之前，使用70%酒精清洁连接部位。

现在，将一个 NIRS 电极放置在前额右侧眉毛上方、矢状中缝右侧的额极二号位点处，再使用第二个电极测量外周组织氧合情况，将其放置在前臂内侧。

避免将电极放置在静脉丛或动脉上方。饱和度应大于80%。在获取脑组织氧合值之前，需等待近红外光谱（NIRS）信号在至少五分钟内波动不超过3%。同样，需等待外周血氧水平信号稳定后再进行测量。

接下来，将心电图电极放置在胸部无毛发的区域。将右导联（R-导联）置于右侧胸大肌的胸肋部起点处，将左导联（L-导联）置于左侧胸大肌的胸肋部起点处。

将 C-导联置于锁骨中线第五肋间。将 F-导联置于左侧下肋缘，将 N-导联置于右侧下肋缘。现在，从用于测量外周组织氧合的同一肢体的指尖测量外周脉搏血氧饱和度。

接下来，在与外周脉搏血氧测量相对侧的肢体上使用血压袖带测量无创血压。在可编程设置中，选择一分钟间隔，并选择无创血压（NIBP）模式。在屏气开始前至少20分钟，于右臂或左臂的肘正中静脉建立静脉通路，以便在屏气期间及之后采集血样。

开始之前，同步监测设备的内部时钟，以确保测量数据的时间同步。接下来，从计算机引出一根网线连接至监测设备，并将其连接到对接站上。

然后，输入正确的网络设置，软件即可控制设备并保存数据。同时，调整显示器位置，确保受试者无法看到数据。检查来自近红外光谱（NIRS）电极的信号。

如果信号过于不稳定，需重新调整电极位置。务必避免将电极置于较大的静脉丛或任何动脉上方。信号随后应趋于稳定。

脑部近红外光谱信号的高度变化可能由过度通气引起。应指导受试者减慢呼吸频率，减少潮气量，并重新评估信号。让受试者至少俯卧休息15分钟，并指导其以每分钟15次或更少的呼吸频率正常呼吸。

在采集基线样本前，先抽取血样。需牢记两点：不要使用抽取的前5毫升血液，并且每次采集后务必使用无菌生理盐水冲洗导管。在整个试验过程中，根据需要适时采集血样。

在继续操作前，仔细检查每个设备的功能和信号质量。同时，确保在呼吸暂停测试结束时，受试者的无意识动作不会导致电极脱落。在呼吸暂停测试准备阶段的最后两分钟内，需口头倒数时间。

然后，让受试者用手指指出最近的三次吸气。最后一次呼吸的结束即为呼吸暂停的开始。在近红外光谱仪设备上记录此时间点。

应尽可能长时间地进行屏气。在屏气的后半段，胸腹部出现运动是常见现象，表明已进入挣扎期。屏气的结束以第一次吸气为标志。

在近红外光谱仪设备上记录此时间点。要处理监测设备的数据，请在计算机上打开已保存的文件。首先，单击“回顾”以进入趋势监测界面，然后在菜单子窗口中选择“工具”和“选项”。

如有需要，可通过趋势间隔更改时间间隔。现在，选择掩模趋势并保存数据。使用生成的趋势。

将数据另存为 txt 文件，以便在电子表格程序中打开并进行分析。要处理来自近红外光谱（NIRS）设备的数据，请在计算机上打开配套软件，并通过 WiFi 连接 NIRS 设备。然后，将数据从 NIRS 设备传输至计算机，并以 CSV 格式保存，以便作为电子表格打开。

在分析过程中，不要将窒息前最后三次吸气纳入基线值，也不要将窒息开始时最大吸气后的前30秒纳入分析。在一名受试者进行六分钟窒息期间，同步记录了外周血氧饱和度和近红外光谱（NIRS）。有趣的是，在窒息开始后，外周血氧饱和度监测比脑部NIRS监测更早检测到血氧饱和度的下降。

在对十名窒息潜水者的研究所中，脑部近红外光谱（NIRS）数值的显著下降时间明显晚于脉搏血氧仪测得的饱和度数值。即使与脉搏血氧仪相比，外周NIRS仍显示出最早的去饱和现象。在恢复呼吸后，脑部NIRS检测到再饱和的时间显著早于脉搏血氧仪测得的外周氧饱和度。

外周NIRS与脉搏血氧仪之间的测量时间延迟不明显。从另一个角度来看，去饱和值和总呼吸暂停时间已归一化为100%。观看本视频后，您应能够充分理解如何测量身体不同部位的氧饱和度。我们的研究揭示了避免缺氧损伤的生理机制。

在呼吸暂停的情况下，血流的重新分布有助于维持大脑充足的氧气供应，而外周组织此时已出现去饱和。