呼气末二氧化碳(end tidal carbon dioxide,ETCO2)监测是一项无创、简便、实时、连续的功能学监测指标。随着监测设备的小型化、采样方法的多样化、监测结果的精准化,ETCO2在急诊科的临床工作中得到了越来越广泛的使用。目前,ETCO2监测方法的选择和临床应用上仍存在诸多困惑,故制定该共识以期规范并提高我国急诊医学领域对ETCO2监测的认识和临床应用。
ETCO2监测的方法有吸光光度法、显色法、质谱分析法、拉曼散射分析法等。临床上以吸光光度法最为常用。利用二氧化碳吸收4.26 μm波长的红外线这一特点,通过监测红外线衰减强度来计算二氧化碳的浓度。显色法检测装置利用二氧化碳遇水形成碳酸的原理,让含水汽的呼出气体经过酸碱指示剂,指示剂变色则提示有二氧化碳。
根据仪器的采样方式不同,可分为主流型和旁流型。主流型仪器特点为气流直接经过测量室,检测管路为人工气道的一部分。优点在于检测结果受气道内水汽和分泌物影响较小。缺点在于持续监测仅可用于密闭气道,部分厂家产品明显增加气道管路负重和呼吸死腔[1,2]。旁流型仪器气流被动进入测量室。呼出的气体经由抽气泵抽取部分至测量室进行测量,抽气流速度为20~300 mL/min。优点在于可用于非密闭气道,采样部位多样。缺点在于采样口易受气道内水汽和分泌物影响,对于低流速通气或小儿,抽吸采样产生的气流丢失可能影响潮气量测定和呼吸机触发[2]。
根据仪器波形显示参数的不同,可分时间-二氧化碳分压波形和容积-二氧化碳分压波形。
时间-二氧化碳分压波形的纵坐标为二氧化碳分压;横坐标为时间。波形连续,可分为四个时相:时相Ⅰ波形在基线,为吸气和死腔通气时间;时相Ⅱ为上升支,是死腔通气和肺泡内气体混合呼出时间;时相Ⅲ波形呈高位水平线,为呼出肺泡气时间;时相Ⅳ为时相Ⅲ末至基线,代表下一次吸气开始(图1)。
容积-二氧化碳分压波形纵坐标为二氧化碳分压;横坐标为呼出气容积。波形不连续,可分为三个时相:时相Ⅰ为基线,是死腔通气阶段;时相Ⅱ为上升支,是死腔通气至肺泡通气阶段;时相Ⅲ为高位水平线,是肺泡气呼出阶段。由于不监测吸气相,没有时相Ⅳ(图2)。由于容积-二氧化碳分压波形仪监测二氧化碳分压的同时需要监测气道内的气流流速,所以均使用主流型采样方式。
目前ETCO2监测仪使用方法均较简便。分光光度法的仪器使用前需要以大气二氧化碳浓度定标。定标可分为自动定标和手动定标。自动定标为开机时机器自动完成;手动定标由操作者手动按定标键完成。部分机型定期由厂家进行定标。定标结束后将管路接入气道,即可显示数值或波形。二氧化碳分压显示数值单位为mmHg或浓度百分比。
推荐气管插管后使用ETCO2监测仪判断插管位置。
完成气管插管以后,使用连续监测的ETCO2监测仪是判断管路位置的优选方法,优于胸部听诊、X线摄片。通常观察到连续4~6个以上的稳定波形即可判断气管插管在气道内。但注意该方法不能判断气管插管的深度。由于口对口人工呼吸可能将呼出气吹入患者胃内,或者患者短时间内服用了含碳酸盐的药物或食物,可导致采样前几次通气出现二氧化碳波形或者显色法检测装置出现假阳性。但上述情况经几次通气后呼出气二氧化碳水平即降至大气水平,因此使用连续监测装置可鉴别。主流型和旁流型仪器均适用确定人工气道位置。对于心肺复苏患者,出现连续稳定的ETCO2波形可确定气管插管在气道内。没有出现波形则不能确定气管插管是在气道内还是在食道内。需要采用其他方法确定管路位置[3,4,5]。
建议鼻胃管插管后使用旁路ETCO2监测仪协助管路定位。
ETCO2监测仪可协助鼻胃管的定位,判断是否误入气道。Meta分析显示使用ETCO2监测,不论是显示波形或颜色改变,都能准确判断机械通气患者鼻胃管的位置[6]。鼻胃管口径小,仅可连接旁流型仪器或显色法检测装置。采样口应远离气道以避免呼气干扰。
建议小潮气量通气时监测ETCO2。
对于治疗性低通气患者,例如急性呼吸窘迫综合征患者进行保护性肺通气策略治疗时,小潮气量(6 mL/kg甚至更低)通气增加了二氧化碳潴留的风险。实时监测ETCO2,可以及时发现二氧化碳潴留,并减少动脉血气检查频次。
推荐深度镇静镇痛或麻醉患者监测ETCO2。
对于存在低通气风险的患者,例如镇痛镇静、门急诊手术的患者,使用ETCO2监测仪发现的通气异常早于氧饱和度下降和可观察到的低通气状态[9]。ETCO2监测被认为是最优术后呼吸抑制监测项目[10]。美国麻醉医师协会和英国与爱尔兰麻醉师联合会在2011年要求所有的麻醉过程中都必须监测患者ETCO2。
推荐监测ETCO2协助判断自主循环恢复。
在心肺复苏的高级生命支持阶段,ETCO2数值突然上升10 mmHg以上预示自主循环恢复[20]。但复苏过程中ETCO2数值的变化受肾上腺素、碳酸氢钠等药物以及胸外按压质量的影响,需联合动脉血压等指标判断自主循环是否恢复。
推荐监测ETCO2协助判断复苏预后。
2015年AHA心肺复苏指南中指出,对于已经行气管插管的心肺复苏患者,经高质量心肺复苏,插管即刻与插管后20 min监测ETCO2数值均小于10 mmHg,预示患者预后不良。对于非插管患者,不推荐使用ETCO2数值判断预后[21]。
建议筛查肺栓塞时监测ETCO2。
目前ETCO2监测筛查肺栓塞主要有两种方法:(1)比较ETCO2数值与动脉血二氧化碳分压数值,若ETCO2下降而血中二氧化碳分压数值升高,则提示肺栓塞可能。(2)使用容量-ETCO2,计算死腔通气比例,比例上升可考虑肺栓塞可能。判断时需结合D-二聚体等其他指标或WELLS评分表评估肺栓塞病情。针对整形外科术后患者筛查肺栓塞的研究提示当ETCO2数值>43 mmHg,可不必进行CTA检查[26]。
建议代谢性酸中毒患者监测ETCO2部分代替血气分析。
代谢性酸中毒患者可出现代偿性呼吸深大,导致ETCO2下降。临床通过监测ETCO2数值可间接判断酸中毒程度,减少了动脉血气检查的频率。目前报道针对糖尿病酮症酸中毒患者进行ETCO2监测可以减少动脉血气的监测[27]。
(1)对于常用的吸光光度法ETCO2监测仪,由于二氧化碳与氧气和一氧化氮的吸光谱相近[33],对于吸入高浓度该类气体的患者,会影响其监测结果,需要对结果进行校正[2]。
(2)对于显示浓度百分比的仪器,当监测管路中存在不能监测的气体,比如氦气,监测装置不能识别这部分气体,将导致气体总体积下降,ETCO2浓度结果假阳性升高[2,34]。
使用旁流型ETCO2监测时,若患者呼吸频率过快,则使得气体成分变化超过了监测仪的反应速度,影响测量结果的准确性。高气道阻力和吸呼比极度异常,也会使旁流型ETCO2监测仪的准确性较主流型ETCO2监测仪略逊一筹[35,36]。
气道分泌物或过度湿化,可粘附在主流型装置的监测腔内壁或者堵塞旁流型装置的采样管,导致测量不准确。长时间连续监测的患者,需要注意观察监测装置的清洁通畅情况。
不论主流型还是旁流型二氧化碳监测仪,均会接触患者气道分泌物而被污染。对于可重复使用的装置和附件,应根据供应商的要求进行高级别的清洁消毒。对于监测仪表面,也应当按需清洁,避免交叉感染。
由于ETCO2受基础代谢、循环、呼吸三方面因素影响,在一定的范围内,结合其他相关指标,综合分析ETCO2数值的结果,可以准确指导临床治疗。随着对医疗安全和精准医疗认识的加强,ETCO2监测技术的应用将越发广泛。未来更多临床观察数据和研究结果的出现,将进一步深化该技术的应用。
常见时间-二氧化碳分压波形介绍
常见时间-二氧化碳分压波形介绍
波形 | 临床意义 |
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代谢:体温降低 | |
循环:全身或肺灌注降低 | |
通气:分钟通气量增大,过度通气 | |
仪器:漏气、取样管故障等 | |
代谢:体温升高,寒颤,抽搐 | |
循环:心输出量增加,输入碳酸氢钠,缺血肢体血供恢复 | |
通气:分钟通气量降低,通气不足 | |
仪器:呼吸机活瓣故障 | |
循环:心搏骤停 | |
呼吸:呼吸骤停(窒息) | |
通气:人工气道脱落或阻塞 | |
仪器:CO2仪器故障 采样管堵塞扭曲 | |
呼吸:支气管痉挛(哮喘、AECOPD)、气道阻塞(痰液、呼吸回路的呼气段阻塞、气管插管或螺纹管部分阻塞或打折) | |
通气:回路内部分重吸入、球囊通气呼气期或呼吸机出现故障 | |
仪器:校准有误 | |
通气:气管插管气囊漏气、气管插管管径过细 | |
呼吸:自主呼吸恢复、肌松作用消失 | |
通气:肺泡死腔增大 | |
通气:吸气流速降低 |
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