A METHOD FOR THE CONTINUOUS MEASUREMENT OF OXYGEN CONSUMPTION IN THE PRESENCE OF INERT GASES DURING CONTROLLED VENTILATION
Authors: Engström C. G. , Herzog P. , Norlander O. 
Published: December 2008

A method is described which permits continuous determination of oxygen consumption during anaesthesia in the presence of inert gases. Owing to the diffusion characteristics of an inert gas as nitrous oxide, there are two conditions which must be fulfilled in order to measure the oxygen uptake:—

A constant volume in the ventilatory system, which includes the patient's lungs, the anaesthesia machine and the measuring device.

Constant partial pressures of gases in the system.

These conditions are fulfilled when the Engström respirator in a closed system is connected to a volume‐controlling device which automatically adjusts the flow of metabolic oxygen into the system in such a way that the volume is kept constant. The oxygen is delivered from a hydrostatic spirometer of new design which permits a direct linear relationship between the change in hydrostatic pressure of the spirometer and the volume of delivered oxygen at atmospheric pressure. The oxygen is fed into the respirator system through a special slide valve, controlled by the changes in volume, and with a reciprocal action which keeps the volume constant. Constancy of partial pressures is maintained by adding the inert gas (nitrous oxide) through a precision rotameter into the system. Due to the reciprocal action of the oxygen slide valve a constant volume is ensured. A Beckman oxygen analyser is used as a zero instrument for the control of partial pressures.

Model experiments with an artificial lung and a constant artificial oxygen consumption and gas mixtures of different composition have shown that the method has an error of 1.1 per cent. (S.D. ± 11.4 ml at a mean oxygen output from the spirometer of 1008 ml).

Experiments on dogs with determination of the oxygen consumption by the method of Krogh utilising oxygen alone, and the method described in this paper when nitrous oxide was present, showed close agreement between the values for determined oxygen, which were all within the margins of error.

Determinations during anaesthesia and surgical procedures have shown that the method is simple and permits accurate continuous monitoring of the oxygen uptake during various conditions.

Es wird eine Methode beschrieben, die eine kontinuierliche Bestimmung des Sauerstoffverbrauches in Gegenwart inaktiver Gase während der Narkose gestattet. Infolge der Diffusionsbesonderheiten eines inaktiven Gases wie Stickoxydul, müssen zwei Bedingungen bei der Messung des Sauerstoffverbrauches erfüllt werden:

Ein konstantes Volumen im Ventilationssystem, das die Lunge des Patienten, den Narkoseapparat und das Messgerät umfasst.

Ein konstanter Partialdruck der Gase im System.

Diese Bedingungen werden erfüllt, wenn der als geschlossenes System verwendete Engströmrespirator mit einer Volumenkontrollvorrichtung verbunden wird, die den Ersatz des im Stoffwechsel verbrauchten Sauerstoffes automatisch so regelt, dass das Volumen im System konstant gehalten wird. Der Sauerstoff wird von einem hydrostatischen Spirometer neuer Konstruktion geliefert, bei dem ein direktes lineares Verhaltnis zwischen der Änderung des hydrostatischen Druckes im Spirometer und dem Volumen des gelieferten Sauerstoffes bei atmosphärischem Druck besteht. Der Sauerstoff wird dem Respiratorsystem über ein besonderes Schieberventil zugeführt, das durch Volumsänderungen betätigt wird und so durch den gegensinnigen Ventilmechanismus das Volumen konstant hält. Der Partialdruck im System wird durch Zusetzen des inaktiven Gases (Stickoxydul) mit Hilfe eines Präzisionsrotameters konstant gehalten. Ein Beckman'scher Sauerstoffanalysator dient als Eichinstrument zur Kontrolle der Partialdrucke.

Modellversuche mit einer künstlichen Lunge bei Verwendung von Gasgemischen verschiedener Zusammensetzung und einem konstanten künstlichen Sauerstoffverbrauch zeigten, dass die Methode eine Fehlerbreite von 1,1% hat. (Mittlere Abweichung: ± 11,4 ml. bei einem durchschnittlichen Sauerstoffzufluss aus dem Spirometer von 1008 ml.)

Die Bestimmung des Sauerstoffverbrauches an Hunden mit der Krogh'schen Methode (mit Sauerstoff allein) und mit der in dieser Arbeit beschriebener Methode (Sauerstoff in Gegenwart von Stickoxydul) ergab weitgehend übereinstimmende Werte, die alle innerhalb der Fehlerbreite lagen. Bestimmungen wahrend Narkose und Operationen zeigten, dass die Methode einfach ist und eine genaue kontinuierliche Messung des Sauerstoffverbrauches unter verschiedenartigen Bedingungen erlaubt.