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1、1冷却法测定家兔血液的比热【关键词】 热稀释法 关键词: 热稀释法;心排出量; 兔 摘 要: 目的 家兔血液比热是热稀释法测量家兔心输出量的重要修正系数. 方法 根据牛顿冷却定律，采用同一容器盛装兔血或水，若两者温度与体积都基本相同，则水与兔血的散热规律基本相同，水的比热已知，便可求出兔血的比热;又利用同一系统测得标准100gL-1 NaCl 溶液的比热值，求得测量系统误差，对所测兔血比热进行修正. 结果 对测得的多组兔血比热数据进行合理筛选后，得到新鲜兔血测量值:0.8860.022 ，经误差修正得到家兔血液比热:0.8490.022;陈旧兔血测量值:1.0200.021 ，经误差修正后:0
2、.9970.021. 结论 冷却法测定家兔血液比热方法可靠，数据处理合理，结果可信. Keywords:thermodilution;cardiac output;rabbit Abstract:AIM To determine specific heat of rabbit blood for calculating cardiac output of rabbits by thermodilution.METHODS According to Newtons law of cooling，specific heat of rabbit blood was measured from 2th
3、at of water，by comparing the speed of temperature change of them measured respectively in the same system.The measured specific heat of rabbit blood was corrected with systematic error of specific heat of100gL-1 NaCl solution measured in the same system.RESULTS Specific heat of fresh whole blood of
4、rabbits was0.8860.022;After correction，0.8490.022;Blood after being stored，the specific heat changed，1.0200.021，and0.9970.021after correction.CONCLUSION Correct-ed specific heat value of fresh blood is more reasonable，and the calculated cardiac output might be more accurate. 0 引言 热稀释法是临床常用的测定心输出量的方法
5、，一定量的低温生理盐水或等渗的葡萄糖注射液通过热稀释漂浮心导管（Swan-Ganz Catheter）注入右心房，在右心房中与血液混合稀释，经由右心室排出到肺动脉，位于肺动脉的热稀释导管尖端的热敏电阻将记录一条热稀释曲线，这条热稀释曲线是计算心输出量（CO）的主要依据.在这个过程中，两种不同热容的物质（注射液和血液）进行了混合，其比热值是计算心输出量的重要修正系数1 .人以及某3些大动物血液比热和常用注射液比热已经测得，作为常用医学实验动物的家兔血液比热却未见文献报道. 1 材料和方法 1.1 家兔血液的采集 健康家兔 15 只，体质量（2.50.5 ）kg，雌雄不拘，颈部皮下 10gL-1
6、普鲁卡因局麻，行一侧颈总动脉插管，通过插管放兔血于已加入少许 20gL-1 肝素钠的容器中，轻轻摇动抗凝，称质量，备用. 1.2 方法 1.2.1 原理 由牛顿冷却定律:当一个系统的温度与环境温度相差不大时，系统的散热速率 dq/dt 与系统和环境之间的温度差成正比，用数学表达式为:dq/dt=K（T-）或 dT/dt=K/CS （T- ）.式中 dT/dt 为系统的冷却速率;K 为散热比例系数;CS 为系统的热容;T， 为系统和环境的温度.若实验中使环境温度 的变化远小于系统温度 T 的变化，则 可视为常量，则有:dT/（T- ）=（K/CS ）dt.积分得:ln（T-）=（K/CS ）t+
7、b （b 为积分常数）. 1.2.2 测量装置 如 Fig1 所示，量热器置于有盖的内桶中，内桶又置于仅有入水口和出水口的外桶内，自来水从入水口流入经搅拌器搅拌后从出水口流出，用以尽量保持量热器的环境温度稳定.43 只精度为 0.05精密温度计分别置于比热杯、内桶和外桶中用于读取各自的温度. 图 1 略 1.2.3 测量过程 比热杯用洗洁精清洗，用蒸馏水冲洗后以干纱布擦拭干净，加入 35左右的兔血，称重，放进测量系统中，打开自来水进水口，并打开搅拌器，使系统稳定一段时间，待量热器与内桶的温度差小于 15，环境温度 的变化量 0.15时开始测量:使用 1 精度为 0.01s 电子秒表计时，每隔
8、2min 读取量热器内温度 T 及内桶内的温度 ，每次约 15 组，同时记录时间 t.同测量兔血的过程，取与兔血的体积、初温、及降温区间大致相同的蒸馏水，放入测量系统中，待系统稳定，读取相同组数的数据. 1.2.4 比较法测量兔血比热容 可以看出式具有 y=b1 x+b0 的形式，式可测量兔血的比热容.用同一容器分别装兔血和水，保持两者温度与体积基本相同，则水与兔血的散热规律基本相同，即有:ln（T-）兔血 =（K/C ）t+b ln（T-）水 =（ K/C”） t+b” 式中 C为盛兔血时系统的热容，式中C”为盛水时系统的热容. 令 S=K/C， S”=K/C”可得 SC=S”C” C为系统
9、和水的热容，C”为系统和兔血的热容.系统和水的热容为已知，因此可求出兔血的热容.设 m0 为量热器内桶5（比热杯）的质量，铜质，比热 C0 =0.091cal（g）-12 ;m为兔血的质量，比热为 Cx;m”为水的质量，比热 C”=0.999cal（g）-12 ;设 V 为水银温度计浸入兔血或水中的体积，玻璃的比热为0.19cal（g）-1 2 ，密度为2.5gcm-32 ，水银的比热容为0.033cal（ g）-1 2 ，密度为13.6gcm-32 ，因而 1cm3 玻璃的热容为0.192.5=0.47cal（cm3 ）-1 ，1cm3 水银的热容为 0.03313.6=0.45cal（cm
10、3 ）-1 ，取其平均值 0.46cal（cm3 ）-1 作为水银温度计的比热容，则当浸入 V cm3 时，温度计的热容为0.46Vcal -1 .因此，量热器盛兔血时总热容为:C=m0 C0 +mCx+0.46V.量热器盛水时总热容为:C”=m0 C0 +m”C”+0.46V.代入式得:Cx=1/m S”/S （m0 C0 +m”C”+0.46V）-（m0 C0 +0.46V） 1.2.5 数据处理 根据，式及 S=K/C，S”=K/C” 的假设有:ln（T-）兔血 =St+b;ln（T-）水 =S”t+b”.显然上两式具有一元线性方程 y=b1 x+b0 的形式，可用作图法作出直线求出其斜
11、率而得到 S和 S”，亦可用最小二乘法拟和线性方程求6出方程系数 b1 而得 S和 S”.经最小二乘法推导得 :b1 =t ln（T-）-tln （T-） （t ）2 -t2 t，ln（T- ） ， t ln（T- ） ，t2 分别为t，ln（T-） ，t ln（T- ） ，t2 的平均值， （t）2 为 t 的平均值的平方. 将 式转换成计算公式为:b1 = ni=1 ti ln（T-）i -（ ni=1 ti ） （ ni=1 ln（T-）i ）/nni=1 ti2 -（ ni=1 ti ）2 /n 将测量时读取的 n 组蒸馏水或兔血的三列数据带入式，分别求得b1 血 、b1 水 ，则 S
12、=b1 血 、S”=b1 水 ，带入式即可求出 Cx. 1.2.6 实验数据的取舍 根据本实验原理，环境温度 的变化量 在测量过程中应尽可能的小，否则会增大系统误差.当0.15时，测得 100gL-1 NaCl 溶液的比热与公认值 0.892cal（g）-12 的相对差不超20%;当0.11的所有数据舍去，使相对差不超过10%.又根据误差理论中的肖维涅准则3 ，再次舍去部分数据，舍去的 100gL-1 NaCl 溶液所对应的同一组兔血的数据同时舍去. 1.2.7 系统误差的确定 以 100gL-1 NaCl 溶液作为标准液用本系统测得其比热，与其比热的公认值C=0.892cal（g）-12 作
13、比较，从而确定系统误差.测量中共取得 17 组有效数据，经计算，测量结果7C=（0.9290.026） cal（g）-1 ，与公认值 0.892cal（g）-1 的相对差为 4.2%.这是个正的系统误差，将会给兔血及蒸馏水的测量带来正的系 统误差. 可以 4.2%作为系统误差的修正值. 2 结果 经过测量数据的取舍，本实验共得出有效实验数据 24 组，其中 16 组为新鲜兔血（新获得的家兔血液，未见溶血及明显红细胞沉降）比热测量值，8 组为陈旧兔血（经两次以上温热，已经发生溶血及沉淀）测量值.经标准误差和系统误差修正后如 Tab1. 表 1 家兔血液比热测量结果略 3 讨论 比热的测量方法有多
14、种，以利用能量守恒规律的混合法最为常用，也最为简便，但在实际操作中由于测量时的环境温度不易控制，而使测量误差偏大.Gray 等4 使用改进的混合法在 37 恒温测量室内对狗的血液比热进行了测量，效果较好;Kanoh 等5 同样采用了混合法测定了家兔的整体比热，并利用水的比热对测量8值进行修正.Faber 等6 为了获得小鼠的整体比热，采用了与冷却法类似的方法:将处死的小鼠置于 40.6恒温水浴中温浴 4h 后迅速取出放入量热器中，记录小鼠冷却时的温度、时间值，根据温度时间曲线确定小鼠的比热.冷却法测量家兔血液的比热是基于本室现有条件采取的有效方法，此法利用城市自来水网在一天中的某一时段水温较恒
15、定的特点，使比热测量时的环境温度稳定在 0.1以内，有效的提高了测量的可靠性和精度.在测量过程中，我们发现，新鲜兔血与已经溶血的陈血的比热存在明显的差异，陈血的比热测量值偏大，更加接近水的比热.血细胞破裂溶解，血液中的固形物及其密度没有改变，而比热已经改变，说明血液中的固形物不是决定血液比热的决定因素，血液的比热与血液中血细胞形态以及血液中球蛋白的脱水和变性有关7，8 . 参考文献: 1Wen GN，Li JJ，Wang D.The temperature curve of expired gas and its correlation with that of artereal blood in thermodilufim method in rabbits J.Di-si Junyi Daxue Xuebao（J Fourth Mil Med Univ） ，1985;6（2 ）:137-138. 2阪田修一.Frequently used numerical value of physics M.Bei-jing:Science Press，1979:77-79. 3Wu DD.The measurement technique of nonelectricity M
