CHƯƠNG 3: SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG HAI DÒNG MÁY THỞ
3.1.2. Hệ thống cảm biến oxy
Cảm biến Oxy là một trong những linh kiện quan trọng, được sử dụng trong các máy thở hiện nay, tác dụng của cảm biến Oxy là đo nồng độ (%) oxy có trong hỗ hợp khí, trước khi hỗn hợp khí này được máy thở đưa vào phổi bệnh nhân
Hiện nay các máy thở đa phần đều sử dụng cảm biến Oxy loại điện hóa để đo nồng độ Oxy cần đặt cho bệnh nhân, có một số ít dòng máy cao cấp sử dụng cảm biến Oxy công nghệ quang học hoặc công nghệ thuận từ hai công nghệ mới và hiện đại mới được ứng dụng gần đây.Nguyên lý cấu tạo của cảm biến oxy thuận từ đã được đề cập ở chương trước trên hệ thống máy thở R860 của hãng GE.
Trong khi đó, hệ thống máy thở PB 840 sử dụng công nghệ oxy điện hóa truyền thống như các dòng máy thở khác trên thị trường. Nguyên lý và cấu tạo cơ bản của một cảm Biến oxy điện hóa. Về cảm biến Oxy sử dụng công nghệ điện hóa, Kết quả đo dựa trên phản ứng hóa học của Oxy trong hỗn hợp khí với chất điện phân bên trong cảm biến.
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 98
Cấu tạo và nguyên lý của cảm biến điện hóa như sau: hai điện cực được ngâm trong kali hydroxit, hoặc các chất điện giải khác. Khi oxy khuếch tán qua mẫu, nó tạo ra các ion hydroxyl tích điện dương ở cực âm. Các ion hydroxyl này di chuyển đến cực dương nơi chúng bị oxy hóa lại, tạo ra dòng điện tỷ lệ với nồng độ oxy.Các tín hiệu điện nhận được từ cảm biến oxy, sẽ được máy nhận về và xử lý qua bộ chuyển đổi ADC thành tín hiệu số và hiển thị lên màn hình nồng độ oxy hiện tại.
Hiệu chuẩn cảm biến, theo nguyên lý thì, điện áp hoặc dòng điện đầu ra của cảm biến là tuyến tính với nồng độ oxy do đó chỉ cần hiệu chuẩn một điểm của cảm biến.
Tuổi thọ của các cảm biến bị giới hạn bởi chất điện phân trong cảm biến.Vì phản ứng điện hóa trong cảm biến là liên tục ngay cả khi không được gắn vào thiết bị sử dụng, thời hạn sử dụng của cảm biến oxy có thể kéo dài khoảng 2 năm, hoặc tùy thuộc vào mức độ sử dụng. Để tăng thời gian sử dụng cảm biến oxy, hãy bảo quản cảm biến ở môi trường thoáng mát. Nhiệt độ thấp sẽ làm chậm các phản ứng hóa trong cảm biến, điều này sẽ giúp tang tuổi thọ cảm biến, tuy nhiên nếu để ở nhiệt độ thấp sẽ tang thời gian khởi động của cảm biến khi cần hoạt động, Do vậy trước khi hoạt động cần đưa cảm biến oxy về nhiệt độ phòng.
Hình 3.6.Cảm biến Oxy trên hệ thống thở PB840 [9]
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 99
Hệ thống R860 sử dụng công nghệ cảm biến Oxy thuận từ. Trong khi đó, các dòng máy thở trước đây sử dụng cảm biến Oxy điện hóa – gốm Galvanic. So sánh giữa dòng cảm biến Oxy thuận từ và cảm biến điện hóa sẽ thấy được sự khác biệt lớn
- Về thời gian sử dụng: Cảm biến Oxy thuận từ không phải thay thế định kỳ vì không sử dụng bất kỳ vật tư tiêu hao nào. Trong khi đó, cảm biến điện hóa sử dụng hóa chất để tạo ra phản ứng điện hóa giúp xác định nồng độ phần trăm Oxy, nên phải thay định kỳ. Thời gian thay thế của cảm biến điện hóa tùy thuộc vào thời gian và cách thức sử dụng của cảm biến.
Nếu sử dụng cảm biến điện hóa liên tục và dòng khí Oxy liên tục thì thời gian thay cảm biến sẽ nhanh hơn. Trung bình thời gian sử dụng 1 cảm biến điện hóa trong máy thở vào khoảng 1-1.5 năm.
Hình 3.7.Cảm biến Oxy thuận từ trên hệ thống máy thở R860 [14]
b. Đánh giá ảnh hưởng của cảm biến Oxy khi không thay thế, cân chuẩn
Hệ thống PB840 sử dụng công nghệ điện hóa, thời hạn sử dụng của cảm biến oxy có thể kéo dài khoảng 2 năm, hoặc tùy thuộc vào mức độ sử dụng. Trong khi đó cảm biến Oxy của hệ thống R860 là công nghệ thuận từ, không cần thay thế.
Tiến hành so sánh sai lệch giá trị nếu không thay thế hoặc cân chuẩn cảm biến Oxy trên 2 hệ thống
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 100
Đối tượng tiến hành: 3 hệ thống R860 và 3 hệ thống PB 840, thỏa các tiêu chí sau:
- Hệ thống máy chưa tiến hành cân chuẩn từ 10-12 tháng đối với dòng R860
- Hệ thống máy chưa tiến hành thay thế cảm biến Oxy từ 10-12 tháng đối với dòng PB840
- Hệ thống máy không nằm trong danh mục hợp đồng bảo trì với công ty - Hệ thống máy đảm bảo không được tiến hành trên bệnh nhân
Phương pháp đo: sử dụng máy đo rời Certifier FA Plus của hãng TSI, tiến hành đo trên chạc chữ Y với phổi giả
Cảm biến Oxy trên máy đo Certifier phải được cân chuẩn 21% và 100% trước khi đo Máy đo nồng độ Oxy với độ chính xác 2% theo datasheet của hãng
Phép đo được tiến hành trên mỗi hệ thống với 3 mức độ cài đặt khác nhau của nồng độ FiO2 là 40%, 60% và 80% trên màn hình máy thở
Tại mỗi giá trị FiO2, phép đo được thực hiện 3 lần và lấy giá trị trung bình của cho kết quả đo. Giá trị đo lấy 2 chữ số có nghĩa sau dấu thập phân
Cả 2 hệ thống đều được tiến hành trên mode thở kiểm soát thể tích, thực hiện trên phổi giả
Hình 3.8.Thiết lập hệ thống đo - tác giả
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 101 Bảng 3.2. Bảng giá trị đo được FiO2 thực tế
Kết quả thực nghiệm: Giá trị FiO2 được thực hiện 3 lần cho mỗi hệ thống Hệ thống R860 với công nghệ thuận và hệ thống PB 840 với công nghệ điện hóa Giá trị trung bình đo đạc bằng máy TSI
Bàn luận
Máy đo TSI với chức năng đo nồng độ Oxy được tiến hành đo đạc trên 2 dòng máy thở R860 và PB840. Mỗi dòng 3 máy
Số liệu được đo đạc 3 lần, và lấy giá trị trung bình cho mỗi máy
Tiến hành đo đạc với 3 ngưỡng giá trị FiO2 được cày đặt trên máy thở là FiO2 40%, 60% và 80%
Hệ thống máy thở FiO2 (40%) FiO2 (60%) FiO2 (80%)
R860 -1 40.82 % 59.68 % 78.95 %
R860 -2 40.75 % 62.35 % 83.01 %
R860 -3 41.25 % 62.03 % 81.83 %
Giá trị trung bình 40.94 % 61.35% 81.26%
PB 840-1 36.54 % 53.23 % 71.19 %
PB 840-2 33.26 % 51.82 % 69.63 %
PB 840-3 33.89 % 49.12 % 73.23 %
Giá trị trung bình 34.56 % 51.39 % 71.35 %
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 102 Hình 3.9.Tiến hành đo trên hệ thống R860 - tác giả
Hình 3.10.Tiến hành đo trên hệ thống PB840 - tác giả
Theo số liệu ghi nhận, giá trị trung bình FiO2 trên hệ thống R860 gần với giá trị cài đặt hơn là trên hệ thống PB840.
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 103
Tiến hành lấy trung bình của 3 hệ thống R860 lần lượt tương ứng với FiO2 là 40,60 và 80%
Đối với hệ thống R860, sai lệch tương đối của cảm biến ghi nhận so với giá trị cài đặt ban đầu lần lượt là
Bảng 3.3. Bảng sai lệch giá trị FiO2 của hai hệ thống máy giúp thở
Xem xét sau 1 thời gian sử dụng tương đương nhau, giá trị ghi nhận trên hệ thống R860 gần với giá trị cài đặt trên máy thở hơn là trên hệ thống PB840. Hệ thống R860 với công nghệ thuận từ ghi nhận sai lệch ít hơn so với hệ thống PB840 với công nghệ cảm biến Oxy điện hóa
Ngoài ra, sau cùng 1 thời gian như nhau không cân chuẩn, cảm biến thuận từ vẫn ghi nhận sai số ít hơn cảm biến điện hóa, chứng tỏ độ bền cao hơn của cảm biến thuận từ. Trong khi, chất lượng của cảm biến điện hóa sẽ giảm dần theo thời gian sử dụng
Kết luận, cảm biến thuận từ với độ chính xác cao hơn cảm biến điện hóa, qua đó hệ thống R860 ghi nhận FiO2 chính xác hơn hệ thống PB840.
Qua đây có thể thấy vai trò của việc thay thế cảm biến Oxy điện hóa sau 1 thời gian dài sử dụng, sai số sẽ rất lớn, có thể ảnh hưởng lớn đến kết quả lâm sàng. Với sai lệch đến gần 15% so với thông số cài đặt, giá trị FiO2 sai số sẽ ảnh hưởng nhiều đến chiến lược điều trị của bác sĩ, đặc biệt đối với những hệ thống máy thở dùng cho trẻ em, nhi sơ sinh thì vai trò của giá trị FiO2 càng quan trọng. Do đó, kiểm tra và thay thế các cảm biến Oxy điện hóa định kỳ là rất quan trọng
c. Đánh giá thời gian đáp ứng của hai cảm biến oxy
Tiến hành đánh giá thời gian đáp ứng của 2 loại cảm biến Oxy tại các mức FiO2 khác nhau Đối tượng tiến hành: 3 hệ thống R860 và 3 hệ thống PB 840, thỏa các tiêu chí sau:
Sai lệch tương đối FiO2 (40%) FiO2 (60%) FiO2 (80%)
Hệ thống R860 2.35 % 2.25 % 1.57 %
Hệ thống PB840 13.60 % 14.35 % 10.81 %
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 104
- Đối với hệ thống R860, đã tiến hành cân chuẩn Oxy thuận từ tại mức 21% và 100%
theo hướng dẫn của hãng
- Đối với hệ thống PB840. đã tiến hành thay mới các cảm biến Oxy điện hóa, và cân chuẩn ở mức 21% và 100%
- Hệ thống máy không nằm trong danh mục hợp đồng bảo trì với công ty - Hệ thống máy đảm bảo không được tiến hành trên bệnh nhân
Phương pháp đo: sử dụng đồng hồ bấm thời gian thủ công
Sau khi tiến hành cân chuẩn cảm biến hệ thống, cài đặt giá trị ban đầu là 21%
Sau khi ổn định mức FiO2 trên hệ thống ở mức 21%, tiến hành nâng giá trị FiO2 đầu vào lên 40%, 60% và 100% để tiến hành so sánh khả năng đáp ứng
FiO2 ứng với 40%, 60% và 100% là các mức thường được sử dụng trong lâm sàng và sẽ được chọn nhanh từ màn hình điều khiển.
Tiến hành với 3 hệ thống R860 và 3 hệ thống PB840 , giá trị thời gian được lấy trung bình cộng của 3 phép đo.
Cả 2 hệ thống đều cài đặt với mode thở kiểm soát thể tích, tiến hành trên phổi giả.
Kết quả và bàn luận i. Máy thở GE R860
- Cài đặt ban đầu với 21% oxy , thì lúc này giá trị đọc được trên màn hình hiển thị là 21%, giá trị không dao động
Hình 3.11.Hiển thị 21% FiO2 trên màn hình máy thở R860 - tác giả
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 105
- Cài đặt bước tiếp theo với 40% oxy , trong khoảng thời gian 3s đáp ứng, giá trị thay đổi và tăng dần trị số đều đặn, thì lúc này giá trị đọc được trên màn hình hiển thị là 40%, giá trị không dao động, thời gian đo được tại ngưỡng cài đặt từ 21% đến 40% là: 43,82 giây.
Hình 3.12.Hiển thị 40% FiO2 trên màn hình máy thở R860 - tác giả
- Cài đặt bước tiếp theo với 60% oxy , trong khoảng thời gian 3s đáp ứng, giá trị thay đổi và tăng dần trị số đều đặn, thì lúc này giá trị đọc được trên màn hình hiển thị là 60%, giá trị không dao động, thời gian đo được tại ngưỡng cài đặt từ 40% đến 60% là: 40,94 giây (hình thực tế)
Hình 3.13.Hiển thị 60% FiO2 trên màn hình máy thở R860 - tác giả
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 106
- Cài đặt bước tiếp theo với 100% oxy , trong khoảng thời gian 3s đáp ứng, giá trị thay đổi và tăng dần trị số đều đặn, không chạy loạn soạn , thì lúc này giá trị đọc được trên màn hình hiển thị là 100%, giá trị không dao động, thời gian đo được tại ngưỡng cài đặt từ 60% đến 100% là: 38,92 giây (hình thực tế)
Hình 3.14.Hiển thị 100% FiO2 trên màn hình máy thở R860 - tác giả
ii.Máy thở Puritan Bennett 840
- Cài đặt ban đầu với 21% oxy , thì lúc này giá trị đọc được trên màn hình hiển thị là 22%, giá trị không dao động
Hình 3.15 .Hiển thị 21% FiO2 trên màn hình máy thở PB 840 - tác giả
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 107
- Cài đặt bước tiếp theo với 40% oxy , trong khoảng thời gian 5s đáp ứng, giá trị thay đổi và tăng dần trị số không đều đặn, thì lúc này giá trị đọc được trên màn hình hiển thị bị dao động từ 40 đến 41%, thời gian đo được tại ngưỡng cài đặt từ 21% đến 40% là: 48,91 giây.
Hình 3.16. Hiển thị 40% - 41% FiO2 trên màn hình máy thở PB 840 - tác giả
- Cài đặt bước tiếp theo với 60% oxy , trong khoảng thời gian 5s đáp ứng, giá trị thay đổi và tăng dần trị số không đều đặn, thì lúc này giá trị đọc được trên màn hình hiển thị bị dao động từ 61 đến 62%, thời gian đo được tại ngưỡng cài đặt từ 40% đến 60% là: 51,82 giây.
Hình 3.17. Hiển thị 61% - 62% FiO2 trên màn hình máy thở PB 840 - tác giả
PHẠM HẢI SƠN MSHV : 1870205 Trang 108
- Cài đặt bước tiếp theo với 100% oxy , trong khoảng thời gian 5s đáp ứng, giá trị thay đổi và tăng dần trị số không đều đặn, thì lúc này giá trị đọc được trên màn hình hiển thị bị dao động từ 99 đến 100%, thời gian đo được tại ngưỡng cài đặt từ 60% đến 100% là: 57,65 giây (hình thực tế)
Hình 3.18. Hiển thị 99% - 100% FiO2 trên màn hình máy thở PB 840 - tác giả
Nhận xét
Đối với máy thở Puritan Bennett 840 oxy sensor là dạng gavanic, sử dụng hóa chất . Khi đo oxy sensor, độ đáp ứng chậm và trị số thay đổi đột ngột, không đều đặn và có độ dao động bất thường
Đối với máy thở GE R860 oxy sensor sử dụng là loại oxy thuận từ. Khi đo oxy sensor, độ đáp ứng rất nhanh và trị số thay đổi tăng dần, đều đặn và không bị dao động