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呼气末二氧化碳分压监测现状
News Date:2008-11-14

作者:郭能起   朱昭琼
遵义医学院附属医院麻醉科

    呼气末二氧化碳分压(PETCO2)已经被认为是除体温、呼吸、脉搏、血压、动脉血氧饱和度以外的第六个基本生命体征,美国麻醉医师协会(ASA)已规定PETCO2为麻醉期间的基本监测指标之一。近年来,随着传感分析、微电脑等技术的发展和多学科相互渗透,利用监测仪连续无创测定PETCO2已经广泛应用于临床,PETCO2和二氧化碳(CO2)曲线图对判断肺通气和血流变化具有特殊的临床意义。因此,PETCO2在临床麻醉、心肺脑复苏、麻醉后恢复室(PACU)、ICU、院前急救等都有重要的应用价值。本文就PETCO2的监测原理、方法和临床应用作一综述。

1 基本原理和测定方法
    常用的CO2监测仪是根据红外线吸收光谱的原理设计而成的,用以测定呼吸气体中的CO2浓度。当呼吸气体经过红外线传感器时,红外线光源的光束透过气体样本,并由红外线检测器测定红外线的光束量,因CO2能吸收特殊波长的红外线(4.3μm),光束量衰减程度与CO2浓度呈正比。最后经过微电脑处理获得PETCO2或呼气末二氧化碳浓度(CETCO2),以数字(mmHg或kPa及%)和CO2图形显示。
    根据气体的采样方法不同,CO2监测仪有旁流型( side stream) 和主流型(main stream) 两种:旁流型是由有流量调节的抽气泵把气体样本送至红外线测量室,气流速度为20~300ml/min,所需气体量小、测量敏感度高和反应快(85ms)。旁流型和主流型相比,旁流型不需要密闭的呼吸回路,因此可用于镇痛或镇静病人的呼吸监测中,监测病人自主呼吸时CO2浓度。
主流型是将红外线传感器直接连接于气管导管接头上,使呼吸气体直接与传感器接触。因此,主流型仅能用于气管插管的病人,不能用于自主呼吸病人的监测。质普仪法虽然能同时监测病人呼出气体中成分含量,反应快,能连续监测,但该仪器价格昂贵,难以在临床广泛应用。比色法是以探测器的色泽变化来确定CETCO2和判断导管是否在气管内,当有胃液或其他酸性物质接触后探测器上色泽不能复原,是一种简便有用的方法,但其精确性还需接受考验。

2  PETCO2临床应用
    PETCO2可以反映病人的代谢、通气和循环状态。血液中CO2的含量、肺泡通气量和肺血灌注量三者共同影响肺泡CO2的浓度或压力,由于CO2的弥散能力很强,极易从肺毛细血管进入肺泡形成肺泡二氧化碳分压(PACO2),故血中二氧化碳分压(PaCO2)和PACO2很快达到平衡,最后呼出气中的CO2气体浓度应与肺泡气相同,由此可以认为PETCO2≈PACO2≈PaCO2。所以,临床上可以通过测定PETCO2反映PaCO2的变化,以监测患者的通气功能。 
    PETCO2的影响因素有很多,包括CO2产量、肺换气量、肺血流灌注及机械故障等。但对于麻醉手术期间心肺功能正常者,只要呼吸管理中不产生肺泡死腔增大,血流动力学保持稳定,则PETCO2与PaCO2密切相关,PETCO2可以较为准确地反映PaCO2。在通气/血流比例(V/Q)正常时,PETCO2通常较PaCO2低2~5mmHg。

2.1 气管插管中的应用
    目前常用于气管插管患者监测PETCO2的方法是:气管导管与呼吸机螺纹管之间连接一次性的过滤器(或称“人工鼻”),将CO2采样管一端连接过滤器的侧孔,另一端连接CO2的监护仪,连续无创地监测PETCO2,该方法简单实用,现已广泛用于气管插管患者的监护当中。ASA已规定PETCO2为麻醉期间的基本监测指标之一。2002年重症监护学会(ICS)也将PETCO2作为成年危重病人转运的主要监测指标。目前便携式PETCO2监测已作为评价院前及院内急救气管插管时导管位置正确与否的重要手段。

2.2 非气管插管中的应用
    对于非气管插管患者,可经面罩或鼻氧管采样连续、无创监测PETCO2,后者已成为近年来研究的热点。有报道经鼻氧管采气的方法监测到的CO2波形与插管时的CO2波形相似,与面罩采气相比波形更加典型。

2.2.1 小儿麻醉中的应用
    小儿麻醉大多采用基础麻醉,一般都给较高浓度的氧气吸入,因此,当潮气量和每分钟通气量低于正常时,PaO2和血氧饱和度(SaO2)也可能正常,但由于小儿呼吸频率快,可使PETCO2低估PaCO2。此时若无PETCO2监测,则可能因为SaO2“正常”而忽视高PETCO2的亚临床状态。陈红斌等[9]报道了96例不同年龄组患儿在全麻下行眼科手术,术中保留自主呼吸并经鼻氧管采气监测PETCO2,动态观察PETCO2及CO2波形变化。结果发现:小儿眼科手术全麻中容易出现呼吸功能减弱、呼吸道不通畅而导致CO2积蓄的可能,低年龄组(1~6岁)更为显著,经鼻氧管采气的方法进行PETCO2监测可提高小儿眼科手术全麻的安全性。

2.2.2 镇静患者中的应用
    Miner等前瞻性地监测PETCO2,观察急诊科实施镇静患者的镇静程度及呼吸障碍的发生率。共有74位患者进行该项观察,指标为镇静过程中PETCO2、SpO2及OAA/S评分;PETCO2是通过鼻氧管采样连续监测。结果发现PETCO2和OAA/S评分之间无相关性;通过PETCO2大于50mmHg、PETCO2高于基础值10mmHg或波形消失等可以观察到亚临床的呼吸障碍,而不能通过氧饱和度仪检测到。由此认为,PETCO2可以快速地发现镇静患者的通气障碍从而增加患者的安全性。而Yanagidate等研究发现,采用普通的鼻氧管(鼻部分叉处的管腔内无分隔,左右相通)供氧的同时监测PETCO2,当吸入氧的流量大于2L/min时不能监测到CO2波形;可能因为鼻氧管两侧相通,高流量供氧时氧气气流影响了CO2气体的采样所致。而采用新型改良的鼻氧管(分叉处有分隔,一侧供氧,另一侧CO2采样)监测的PETCO2和PaCO2有良好的相关性(相关系数r=0.83)。由此认为改良的鼻氧管可用于镇静且有自主呼吸的病人,可边供氧边采样连续监测PETCO2,供氧时CO2波形不受吸入氧流量的影响,临床应用时明显优于普通的鼻氧管。

2.2.3 危重病人监测中的应用
    Garcia等观察了糖尿病酮症酸中毒患儿的PETCO2、呼吸频率、pH、PaCO2的变化。所有患儿均经口/鼻采样管取样监测PETCO2,发现PETCO2与PaCO2、pH之间呈正相关,与呼吸频率之间呈负相关(相关系数r=-0.79)。认为糖尿病酮症酸中毒的患者PETCO2监测可以准确估计PaCO2的变化,此时连续、无创的PETCO2监测是一个很好的方法。Agus等也报道了72例年龄在1~21岁的糖尿病酮症酸中毒患者,采用经口/鼻采样管采样监测PETCO2,并与血浆总二氧化碳含量(stCO2)、静脉血二氧化碳分压(vpCO2)比较,发现PETCO2与stCO2、vpCO2均成正相关关系(相关系数r分别为0.84和0.79)。认为该方法可以作为糖尿病酮症酸中毒患者监测体内酸碱变化的可靠手段;持续监测PETCO2可为此类患者提供早期的预警并可减少血气测定的次数。因此对于无心肺功能疾患的患者,可利用PETCO2数值和形态的动态变化来监测通气功能,具有无创、简便、反应迅速等优点。

2.2.4 优点与不足
    临床研究证实,PETCO2监测是目前有重要价值的监测方法,对判断病情的发展有现实意义。有报道经鼻氧管采样测定的PETCO2与PaCO2,呈正相关关系,且该方法有许多的优点: ①监测清醒病人自主呼吸时经鼻导管采样测定的PETCO2,并未受到鼻咽部死腔气体的存在而影响其结果,在非封闭条件下PETCO2亦能准确评价PaCO2,达到无创连续监测肺功能通气、换气的目的。②可用于非气管插管的病人,特别是小儿,能连续监测危重病人的PETCO2,可减少抽取动脉血的次数,减少病人的痛苦。③不仅可以连续监测肺通气、换气功能,而且能反映循环、代谢功能的改变。④简单易学,不需要特殊的技术。

    不足之处:严重心肺疾病、采样管堵塞及呼吸频率等均可影响PETCO2的测定。①心肺严重疾病患者V/Q 比例失调,Pa-ETCO2差值增大, 经鼻氧管采样测定的PETCO2不能作为通气功能的判断指标,需同时测定PaCO2作为参考。②采样管可因分泌物堵塞或扭曲而影响PETCO2的监测结果。③若呼吸频率太快,呼出气体不能在呼气期完全排出,同时CO2监测仪来不及反应,均可产生PETCO2的监测误差。④旁流式CO2监测仪可因气体弥散、采样管的材质和气体样品在管中暴露的长度(与气体流速和采样管长度有关)等引起误差。

3 展望
    PETCO2在临床麻醉、心肺脑复苏、PACU、ICU、院前急救等都有重要的应用价值。2002年ICS将PETCO2作为危重病人转运的主要监测指标之一,便携式PETCO2监测也作为评价院前及院内急救气管插管时的重要手段。而对未行气管插管保持自主呼吸的患者进行PETCO2监测仍需要一些创新。我们希望能简便、精确地监测PETCO2,使它适合于所有人群的监测。因此,研究一种简便、经济实用的适合大多数人群可同时供氧和CO2采样并能精确测定PETCO2的装置将是今后研究的主要方向。

附:
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