呼气末二氧化碳分压监测用于心脏骤停患者对心肺复苏质量和预后的临床评价意义

陈苗妙 潘柳华 李坤旺

[摘要] 目的 探討呼气末二氧化碳分压（PETCO2）监测用于心脏骤停患者评估心肺复苏质量和预后的临床价值。 方法 纳入2018年6月～2020年1月丽水市人民医院重症医学科（ICU）心脏骤停且年龄在18～75岁之间的患者54例，实施标准心肺复苏（CPR）并行动态PETCO2监测。根据是否自主循环恢复（ROSC）分为ROSC组（35例）和非ROSC组（19例），比较两组复苏过程中PETCO2连续监测的结果，应用受试者工作特征曲线（ROC）评价不同时间点PETCO2预测CPR效果的效能。记录可除颤心律患者除颤前1 min内的PETCO2，并在除颤成功与失败患者间比较PETCO2 除颤前1 min;同时按照是否 ROSC、入住ICU 72 h生存和死亡、出院时存活和死亡分组，分别比较各组患者的平均PETCO2。 结果 ROSC组患者在CPR开始5 min、10 min、20 min PETCO2及平均PETCO2方面均高于非ROSC组（P<0.05）;但CPR开始1 min PETCO2在两组间无明显差异（P>0.05）。除颤成功患者的除颤前1 min PETCO2明显高于除颤失败患者，差异有统计学意义（P=0.002）。ROC曲线显示，PETCO2 20 min预测复苏成功的曲线下面积（AUC）[AUC=0.930，95%可信区间（CI）：0.819～1.000]大于平均PETCO2（AUC=0.862，95%CI：0.761～0.964）、PETCO2 10 min（AUC=0.852，95%CI 0.722～0.982）、PETCO2 5 min（AUC=0.741，95%CI：0.594～0.888）;PETCO2 20 min预测CPR成功的最佳节点为20.5 mmHg，此时其特异性为94.7%、敏感性为66.7%。ROSC组、入住ICU 72 h存活组及存活出院组的平均PETCO2值均高于无ROSC组、入住ICU 72 h死亡组及出院时死亡组（P<0.05）。 结论 动态监测PETCO2可有效评估心脏骤停患者CPR的质量和预后，包括预测可除颤心律心脏骤停患者的除颤效果，其中 CPR 20 min 时的 PETCO2≤20.5 mmHg可作为预后不良的评价指标。

[关键词] 呼气末二氧化碳分压;心脏骤停;心肺复苏;自主循环恢复

[中图分类号] R459.7          [文献标识码] B          [文章编号] 1673-9701（2020）16-0083-05

Clinical value of end-expiratory carbon dioxide partial pressure monitoring for the evaluation of cardiopulmonary resuscitation quality and prognosis in patients with cardiac arrest

CHEN Miaomiao1   PAN Liuhua1   LI Kunwang2

1.Department of Intensive Medicine， Lishui People's Hospital in Zhejiang Province， Lishui   323000， China; 2.Department of Anesthesiology， Lishui People's Hospital in Zhejiang Province， Lishui   323000， China

[Abstract] Objective To explore the clinical value of end-expiratory carbon dioxide partial pressure（PETCO2） monitoring for the evaluation of cardiopulmonary resuscitation quality and prognosis in patients with cardiac arrest. Methods 54 cardiac arrest patients aged 18 to 75 years from the Department of Intensive Medicine（ICU） of Lishui People's Hospital from June 2018 to January 2020 were included， and standard CPR was performed in parallel with dynamic PETCO2 monitoring. According to whether or not the patients had the recovery of spontaneous circulation（ROSC）， they were divided into ROSC group（35 cases） and non-ROSC group（19 cases）. The results of continuous monitoring of PETCO2 during the recovery process were compared between the two groups. The effectiveness of PETCO2 at different time points in predicting the effect of CPR was evaluated by the receiver operating characteristic curve（ROC）. PETCO2 within 1 minute before defibrillation of patients with defibrillation rhythm was recorded. PETCO2 between successful and failed defibrillation patients was compared 1min before defibrillation. At the same time， they were grouped according to whether or not ROSC， stay in ICU 72 h survival and death， survival and death at discharge. The average PETCO2 of patients in each group was compared. Results The patients in the ROSC group had higher PETCO2 and mean PETCO2 than the non-ROSC group at 5 min， 10 min， and 20 min after CPR（P<0.05）. There was no significant difference in PETCO2 between the two groups at 1 min after CPR（P>0.05）. The PETCO2 of patients with successful defibrillation was significantly higher than that of patients with failed defibrillation at 1 min before defibrillation， and the difference was statistically significant（P=0.002）. The ROC curve showed that the area under the curve（AUC）[AUC=0.930， 95% confidence interval（CI）： 0.819～1.000] of PETCO2 predicting successful recovery at 20 min was greater than the average PETCO2（AUC=0.862， 95%CI： 0.761～0.964）， PETCO2 10 min （AUC=0.852， 95% CI： 0.722～0.982）， PETCO2 5 min（AUC=0.741， 95% CI： 0.594～0.888）. The best node of PETCO2 20 min to predict CPR success was 20.5 mmHg， with the specificity of 94.7% and the sensitivity of 66.7%. The average PETCO2 values of the ROSC group， the ICU 72-hour survival group and the survival discharge group were higher than those of the non-ROSC group， the ICU 72-hour death group and the death discharge group（P<0.05）. Conclusion Dynamic monitoring of PETCO2 can effectively assess the quality and prognosis of CPR in patients with cardiac arrest， including predicting the defibrillation effect in patients with defibrillablecardiac arrest， and PETCO2≤20.5 mmHg at 20 minutes of CPR can be used as an evaluation indicator for poor prognosis.

[Key words] End-expiratory carbon dioxide partial pressure; Cardiac arrest; Cardiopulmonary resuscitation; Recovery of spontaneous circulation

据报道，我国有超过2.3亿人患有心血管疾病，每年有55万人出现心脏骤停，心脏骤停的存活率低于1%[1]，当前急需提高心脏骤停患者的抢救成功率，心肺复苏（Cardiopulmonary resuscitation，CPR）作为心脏骤停的标准治疗，是提高心脏骤停抢救成功率的重中之重。因此，如何准确监测CPR质量以指导CPR至关重要。呼气末二氧化碳分压（Partial pressure of end tidal carbon dioxide，PETCO2）监测是一种连续的、非侵入性的测量方法，用于测量呼吸周期中呼出的空气中的二氧化碳分压，二氧化碳产量（反应代谢率）、心输出量、肺灌注和肺泡通气为PETCO2的决定因素。近年来PETCO2受到广泛关注[2，3]，特别是在监测心肺复苏质量、预测CPR预后方面，但对于PETCO2监测具体数值及时间点仍不明确[4]。因此，本研究通过观察在重症医学科（ICU）发生心脏骤停患者在行CPR 过程中PETCO2的动态变化，评估PETCO2在预测CPR质量及预后方面的价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入2018年6月～2020年1月在本院ICU心脏骤停且年龄在18～75岁之间的患者。排除标准：CPR过程中患方要求终止复苏者;创伤所致的心脏骤停者;孕妇。

1.2 干预措施

入组后实施标准CPR并行连续PETCO2监测。标准CPR是指严格按照2015年美国心脏协会（AHA）的CPR指南[4]进行心肺复苏。具体如下：（1）立即识别心脏骤停并启动急救应急反应系统;（2）遵循“C-A-B”程序实施CPR，快速除颤;按压频率100～120 次/min，深度大于5 cm，并确保胸廓完全回弹;减少胸外按压的中断;未建立高级气道，按压-通气比率为30：2，气管插管成功后，呼吸频率为10 次/min，避免过度通气;连接除颤仪及心电监护设备，对于存在可除颤心律的患者尽早实施除颤，最大限度缩短除颤前、后胸外按压的中断时间;药物急救治疗按照指南推荐使用;CPR实施过程中每2分钟评估一次抢救效果。自主循环恢复（Restoration of spontaneous circulation，ROSC）定义为在非按压情况下可触及患者大动脉搏动或监测到稳定动脉血压波形。呼气末二氧化碳分压监测：气管插管成功后将取样管与气管插管相连接，采用迈瑞监护仪以PETCO2连续稳定波形的第一个波形起始记录每分钟PETCO2数值直至复苏30 min或抢救结束;计算抢救过程中平均PETCO2数值，特别记录除颤患者除颤前1 min内的PETCO2数值。

1.3 观察指标

收集患者临床资料，包括性别、年龄、基础疾病、初始节律是否为可除颤心律等;记录每一项抢救措施，包括CPR持续时间、除颤次数等，收集患者ROSC的人数、入组ICU 72 h生存和死亡情况、出院时的存活和死亡情况。

1.4 统计学方法

采用SPSS20.0软件对数据进行分析，计量资料首先进行正态分布性检验，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，非正态分布的计量资料以中位数（四分位数）[M（QL，QU）]表示，两组间比较采用Mann-Whitney U检验。计数资料以率表示，采用χ2检验。绘制受试者工作特征曲线（ROC），计算截断值，评估PETCO2数值对CPR结果的预测价值。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

共入组54例患者，男36例（66.67%），平均年龄（56.48±13.23）岁，64.81%的患者合并心血管病，20例（37.04%）患者的初始心律为可除颤心律，心肺复苏持续时间为11（5～30）min。

2.2 预后

经CPR抢救治疗，在20例初始心律为可除颤心律患者中，15例实现ROSC，12例患者入ICU 72 h存活，其中5例患者存活出院;34例初始心律不可除颤心律患者，20例实现ROSC，14例ICU 72 h存活，6例患者存活出院。入组患者共复苏成功35例（ROSC组），复苏失败19例（非ROSC组），ROSC率64.81%，入ICU 72 h存活率48.15%，出院存活率为20.37%。初始心律为可除颤心律与不可除颤心律的心脏骤停患者在ROSC、入ICU 72 h存活、出院存活方面均无差异（P>0.05），见表1。

2.3 不同复苏结果患者PETCO2动态监测情况比较

ROSC组患者在CPR开始5 min、10 min、20 min PETCO2及平均PETCO2方面均高于非ROSC組（P<0.05）;但CPR开始1 min PETCO2在两组间无明显差异（P>0.05），见表2。除颤成功患者在除颤前1 min 的PETCO2[25（18～30）mmHg）]明显高于除颤失败患者[13（11～16）mmHg]，差异有统计学意义（P=0.002）。

2.4 不同时间点PETCO2监测值预测ROSC的ROC曲线

ROC曲线显示，PETCO2 20 min预测ROSC的曲线下面积（Area under the curve，AUC）[AUC=0.930，95%可信区间（Confidence interval，CI）：0.819～1.000]大于平均PETCO2（AUC=0.862，95%CI：0.761～0.964）、PETCO2 10 min（AUC=0.852，95%CI 0.722～0.982）、PETCO2 5 min（AUC=0.741，95%CI：0.594～0.888）;PETCO2 20 min预测ROSC的最佳节点为20.5 mmHg，此时其特异性为94.7%、敏感性为66.7%，见表3、封三图2及封三图3。

2.5 不同预后的心脏骤停患者PETCO2平均值比较

ROSC组、入住ICU 72 h存活组及存活出院组的心脏骤停患者的平均PETCO2值均分别高于无ROSC 组、入住ICU 72 h死亡组（包括入住ICU 72 h内）及出院时死亡组（包括出院前死亡）（P<0.05），见表4。

3 讨论

本研究为前瞻性的观察性研究，通过对ICU心脏骤停患者在CPR过程中进行PETCO2监测，发现ROSC组患者在CPR开始5 min、10 min、20 min PETCO2及平均PETCO2方面均高于非ROSC组（P<0.05）;但CPR开始1 min PETCO2在两组间无差异（P>0.05）。这与其他研究结果相一致，即初始PETCO2在预测ROSC方面的准确性较低[3]。ROC曲线显示，PETCO2 20 min预测复苏成功的曲线下面积（AUC=0.930，95%CI：0.819～1.000）大于平均PETCO2（AUC=0.862，95%CI：0.761～0.964）、PETCO2 10 min（AUC=0.852，95%CI：0.722～0.982）、PETCO2 5 min（AUC=0.741，95%CI：0.594～0.888）;PETCO2 20 min預测CPR失败的最佳截点为20.5 mmHg，此时其特异性为94.7%、敏感性为66.7%。这与之前的研究相一致[5，6]，即PETCO2 20 min≤20.5 mmHg可作为ROSC失败的评价指标。由于ROSC与PETCO2的显著升高相关[3]，PETCO2监测有助于在CPR过程中检测到ROSC，从而避免不适当的按压中断和不必要的胸外按压。因此，在检测ROSC的发生时，需要具有较高的特异性[7]，本研究选择特异性大的截点。

本研究提示除颤成功患者的PETCO2在除颤前1 min明显高于除颤失败患者，差异有统计学意义[25（18～30）mmHg vs 13（11～16）mmHg，P=0.002]。Savastano等[8]学者的研究也提示除颤前PETCO2高可能有助于预测除颤成功，但目前相关研究均非高质量RCT研究，因此结论有待于RCT研究进一步明确。ROSC组、入住ICU 72 h存活组及存活出院组的平均PETCO2值均高于无ROSC组、入住ICU 72 h死亡组及出院时死亡组（P<0.05）。提示动态PETCO2监测可有效评估心脏骤停患者CPR的预后，其中CPR 20 min时的PETCO2≤20.5 mmHg可作为预后不良的评价指标。

PETCO2是指在呼出结束时呼出空气中二氧化碳的分压。二氧化碳在灌注良好的组织中通过有氧代谢产生，从细胞扩散到血液中，再通过静脉回流输送到肺部，肺部的二氧化碳通过肺通气将其呼出。因此，PETCO2的主要决定因素包括二氧化碳产量（反应代谢率）、心输出量、肺灌注和肺泡通气。呼气末二氧化碳分压（PETCO2）监测是一种连续的、非侵入性的测量方法，用于测量呼吸周期中呼出的空气中的二氧化碳分压。PETCO2能较好地反映肺泡二氧化碳分压的值。正常情况下，PETCO2比动脉血中的二氧化碳分压低5 mmHg左右。当肺通气/灌注不匹配时，如肺栓塞或心脏骤停期间的肺低灌注，PETCO2与动脉血二氧化碳分压的差值会增加。监测CPR质量有助于高质量CPR的实施，但具体监测办法仍无权威机构发布。目前指南[4]推荐用于监测心肺复苏质量的方法包括脉搏、血氧饱和度、心电图、有创动脉血压、冠脉灌注压、Swan-Ganz飘浮导管等监测方法[9]，其中有创动脉压、冠脉灌注压、Swan-Ganz飘浮导管为有创性，在心脏骤停患者中可行性不大，而心电图、无创血压监测等方法虽可操作性强且无创，但准确性不佳。在心脏骤停患者中，CPR可暂时恢复一定的心输出量，其存活取决于重要器官是否有足够血供。但在CPR过程中直接测量器官血流量在临床上并不可行。PETCO2通过对CPR所产生的血流的间接无创性监测来评估CPR的有效性及成功复苏的潜力。心肺复苏时PETCO2与心输出量、冠状动脉灌注压、脑血流的相关性良好。在临床研究中，PETCO2与心输出量或组织灌注之间的直接相关性尚未被证实，但它得到了PETCO2与CPR质量之间关系的间接证据的支持，国外学者研究表明[10，11]，胸部按压深度与PETCO2增加密切相关。2013年，AHA的一份共识文件建议[12]，在无动脉或中心静脉导管的情况下，可将PETCO2作为CPR的主要生理指标，并建议将CPR的表现滴定到目标PETCO2为>20 mmHg。而《欧洲复苏委员会2015年高级生命支持指南》[13]建议在心脏骤停时使用PETCO2波形来评估CPR的质量，但没有提供具体的PETCO2目标用于复苏;由于缺乏高质量的循证医学证据，2015年AHA更新的CPR指南中[4]对PETCO2的目标值仍未做说明。因此，目前对于PETCO2可作为监测CPR质量的可靠指标已经达成初步共识，但对于具体的目标值尚存在争论，但可以认定的是若CPR实施过程中PETCO2持续降低或升高不明显，说明复苏效果不佳。

另外，PETCO2用于监测心肺复苏质量的另一个重要的指标是避免过度通气。临床工作中CPR时过度通气较普遍，特别是在高级生命支持期间，并具有潜在的不利血流动力学效应。PETCO2波形可以在CPR过程中监测换气率，然而胸外按压的干扰可能会降低换气检测，并导致假的过度换气警报[14]。有研究者认为应用PETCO2图自动分析，可将通气率测量误差降至1.8次/min，通气报警准确率达>99%[15]。

PETCO2还可用于预测心脏骤停患者ROSC，一项纳入178例非创伤性院外心脏骤停患者的前瞻性研究[16]显示，在CPR过程中，PETCO2升高≥10 mmHg监测ROSC的敏感性为33%，特异性为97%，但是从PETCO2增加10 mmHg到随后的ROSC，中间延迟时间是12 min，远远长于高级生命支持的方案中连续两次心率检查间隔时间-2 min。因此2015年欧洲高级生命支持指南[13]提示PETCO2可以作为心肺复苏过程中ROSC的一个标志，并建议在PETCO2升高时检查心电图是否存在有组织的节律。然而，尚无法推荐停止CPR特定的PETCO2阈值。由于PETCO2可以反映CPR中器官的灌注情况，因此它不仅可以作为复苏的目标，也可以作为延长CPR无效时的预测[17，18]。一般来说，在心肺复苏失败的患者中，PETCO2值往往会降低，而在实现ROSC的患者中，PETCO2值往往会升高，这可能反映了组织灌注和静脉回流的逐渐改善。因此，PETCO2趋势可能比某一时间点的PETCO2值更适合预测心肺复苏过程中的ROSC。然而，这方面的证据仍然有限[19]。需要进行更多精心设计的研究，以更好地确定使用PETCO2预测的最佳测量时间和阈值。2015年《国际心肺复苏和急诊心血管护理科学与治疗建议》[20]建议不要单独使用PETCO2值作为死亡率预测指标或停止复苏的决定。

综上所述，本研究通过监测我院ICU心脏骤停患者CPR过程中的PETCO2，发现动态PETCO2监测可有效评估心脏骤停患者CPR的质量和预后，包括预测可除颤心律心脏骤停患者的除颤效果，其中 CPR 20 min时的PETCO2≤20.5 mmHg可作为预后不良的评价指标。

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（收稿日期：2020-02-28）