呼出气二氧化碳监测仪在非插管患者监测中的研究进展

宋禹

天津市西青医院 （天津 300380）

呼出气二氧化碳监测仪是一种临床应用较为广泛的呼吸功能监测仪器，其测定的呼气末二氧化碳分压（partial pressure of end-tidal carbon dioxide，PetCO2）可有效反映患者的肺泡通气水平与肺血流，并可准确预测非插管患者呼吸不良事件的发生风险，准确评估心肺复苏效果，目前其已被广泛用于麻醉室及院前急救中。鉴于此，本文对近年来临床关于呼出气二氧化碳监测仪在非插管患者监测中的应用研究展开探讨，以期为临床相关工作及研究提供参考。

1 呼出气二氧化碳监测仪的概述

目前，临床上所采用的呼出气二氧化碳监测仪的工作原理与红外光谱原理相似，在气体通过传感器时，红外线光源与CO2相遇，CO2将波长为4.26 μm 的红外线吸收，检测仪同时对红外光衰退程度进行分析检测，最后各项数据汇总到电脑里进行分析处理，获取呼出气二氧化碳监测图形与数值。按照采样方式的不同，临床将呼出气二氧化碳监测仪分为旁流式/微流式与主流式。旁流式利用抽气泵将气体样本传送到红外线检测室，借助管道采样分析呼出气，其优点主要包括采样气体样本少、体积小、反应快、检测灵敏度高，便于应用于未插管患者，但其也存在不足，如校准较为频繁、需定期清理样本收集管内的水、对CO2敏感性欠佳、分泌物易阻塞采样管等。主流式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，其优点包括反应迅速、样本气流损失少、可实时读值，不足之处在于传感器较大、不便于应用于未插管患者、需时常校准。

2 呼出气二氧化碳监测仪的类型

2.1 便携式呼出气二氧化碳监测仪

临床上以往使用的呼出气二氧化碳监测仪通常体积较大，主要用于重症监护室与手术室[1]。近年来，随着医疗技术的快速发展，临床上研发出了便携式呼出气二氧化碳监测仪，其体型较小，便于携带，可用于院前急救与转运中，且对评价心肺复苏效果与保证插管患者转运安全具有重要意义[2]。另外，便携式呼出气二氧化碳监测仪获取的PetCO2可为心肺复苏提供准确、实时的预测信息。王大冰等[3]的研究报道，心肺复苏后期自主循环恢复患者在心肺复苏期间的PetCO2显著高于自主循环未恢复患者；复苏初期PetCO2＞1.33 kPa 患者的复苏有效灵敏度高达100%，PetCO2＜1.33 kPa 患者的死亡风险明显增加。

2.2 鼻咽导管采样二氧化碳监测仪

临床以往使用的主流式呼出气二氧化碳监测仪通常需要与气道导管相连接，主要用于插管患者中。新的微流型技术在不影响PetCO2检测结果准确性与波形条件的情况下，采样气室容积较小，采样量较少，可有效避免或减少湿气与水滴侵入采样管，且其内含滤水材料，可进一步滤过分泌物与水汽，在非插管与插管患者中的应用效果均较为理想。以鼻咽导管为主要采样方式的旁流式二氧化碳监测仪，可在采集患者鼻部与口腔呼出气体的同时供氧，实现可有效监测非插管患者镇静状态下的通气状况。已有诸多研究证实了经鼻咽导管采样方式的二氧化碳监测仪获取数据的准确性[4-5]。现阶段，鼻咽导管采样二氧化碳监测仪已在欧美国家得到广泛应用，但国内报道的应用较少。

3 呼出气二氧化碳监测仪在非插管患者监测中的应用

3.1 PetCO2监测的意义

接受镇静药物或阿片类药物的患者，肺泡通气不足、缺氧、呼吸抑制的发生风险高，且不同患者对药物的反应难以预计[6]。相关研究显示，镇静状态下患者呼吸抑制发生率约为4.11%，其中有1.1%的患者需采用药物或通气逆转[7]。因此，在维持镇静、镇痛作用的同时，及时识别与防控严重的呼吸抑制至关重要。对于接受镇静药物或阿片类药物的患者，观察其血氧饱和度（oxygen saturation，SpO2）、胸廓起伏和呼吸频率是判断患者呼吸状况的重要手段。但单凭呼吸频率数值难以全面分析患者的通气状况，且当发生严重呼吸抑制时，呼吸频率仍可能处于正常范围内。SpO2可有效反映氧合状态，但通气与氧合是两种完全不同的生理过程，对于有呼吸抑制高风险的患者，不能单凭SpO2对呼吸状况进行监测，特别是对于需开展辅助吸氧治疗的患者[8]。PetCO2可准确反映肺部通气水平，亦可反映肺血流，在无明显心肺疾病的情况下，其正常值为5 kPa；其水平增高多见于肺泡通气不足或输入肺泡的CO2增多，水平下降多见于肺泡通气过度或输入肺泡的CO2减少，因此，通过监测PetCO2水平可及时了解患者的肺通气状况，便于对非插管患者呼吸抑制预防及干预工作的开展。

3.2 呼出气二氧化碳监测仪在非插管（非麻醉）患者监测中的应用

3.2.1 PetCO2监测在非插管患者呼吸不良事件评估中的应用

曹赋韬等[9]对PetCO2监测在实施无创机械通气治疗的重度呼吸性酸中毒慢性阻塞性肺疾病患者呼吸不良事件评估中的应用价值展开探讨，结果显示，PetCO2监测低氧血症、窒息、通气过度、通气不足等不良事件的效果明显优于心电图、SpO2。心电图检查通过胸阻抗原理对患者呼吸频率实施评估，于呼吸期间，胸廓运动会影响人体电阻，虽然阻抗值可准确反映呼吸频率与动态波形，但易受电极摆放部位与呼吸方式的影响，且单凭呼吸频率难以准确评估患者肺通气状况，此外，当发生严重性呼吸困难时，呼吸频率仍可保持为正常状态[10]。SpO2检测可显示氧合情况，但氧合与通气的生理过程截然不同，氧离曲线只有在特定陡直段可显示出SpO2与动脉血氧分压（arterial partial pressure of oxygen，PaO2）较好的相关性，而在平缓段易出现延迟评估情况，因此，单凭SpO2与胸廓运动难以准确预测呼吸抑制[11]。PetCO2监测属于无创监测方式，其将红外线传感器与呼吸面罩端口相连接，使呼出的气体可直接与传感器接触，便于监测者实时读取数据，目前已被广泛用于非插管、导管室、睡眠监测室患者通气状况的动态评估中[12]。通过PetCO2监测，临床可根据压力参数与波形变化，及时发现低氧血症、窒息、通气过度、通气不足等呼吸不良事件，为呼吸机调整、呼吸指导、开放气道等针对性干预工作的开展提供可靠依据。

3.2.2 PetCO2监测在非插管患者心肺复苏效果与预后评估中的应用

檀立端等[13]对85例心搏骤停患者展开研究，结果显示，复苏成功组复苏前20、30 min 的PetCO2、动脉血二氧化碳分压（arterial partial pressure of carbon dioxide，PaCO2）、PaO2、舒张压（diastolic pressure，DBP）、乳酸与复苏失败组比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）；恢复自主循环患者复苏前20、30 min 的PetCO2、PaO2、DBP 均显著高于复苏前10 min；恢复自主循环患者PetCo2水平显著低于复苏失败患者，且PetCO2呈不断下降的趋势；存活组PetCO2水平显著低于死亡组；PetCO2评估患者预后的曲线下面积为0.794，95%CI为0.638～0.950，P为0.005。李晨等[14]的研究亦表示PetCO2可准确评估心肺复苏效果，准确预测患者预后。《美国心肺复苏指南（2015年）》推荐可通过监测PetCO2来指导心肺复苏工作的开展[15]。总之，在心肺复苏治疗中实施PetCO2监测可发挥良好的指导与效果评价作用，并可有效预测患者预后。

3.3 呼出气二氧化碳监测仪在非插管（麻醉）患者监测中的应用

郭航等[16]对PetCO2波形曲线与数值监测在全身麻醉苏醒期中的应用价值展开研究，结果显示，观察组[给予PetCO2、SpO2、呼吸频率、血压（blood pressure，BP）、PaO2、PaCO2监测]不良事件检出率（12.68%）明显高于对照组（7.04%），不良事件检出时间、麻醉苏醒时间、复苏室驻留时间均明显短于对照组；经相关分析发现，PetCO2与BP、PaCO2无显著相关性，但与PaO2、SpO2成负相关，即CO2检出量越低，PaO2、SpO2水平越高。李超和王冰[17]的研究报道，患者气腹构建后15、45 min 的PetCO2水平显著高于气腹构建前，提示PetCO2监测有助于医师对患者呼吸动力学的观察，可辅助预测呼吸不良事件，进而指导临床干预，降低不良事件发生率。陈骋等[18]的研究表明，PetCO2监测可为麻醉患者不良事件预测提供良好指导。孙峰等[19]的研究认为，通过PetCO2波形可直接观察患者机体代谢与循环情况，为不良事件预防提供良好指导。通常情况下，PetCO2波形图主要包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ相，Ⅰ相即为吸气基线，表示呼气最初时期呼吸道中无效腔气体，一般不包括CO2，值为0；Ⅱ相即呼气上升支，正常条件下较为陡直，包括无效腔混合气体、肺泡；Ⅲ相即呼气平台，呼气末气流是其重点，CO2曲线表现为稍微向上倾斜或一般水平，包括缓和肺泡气，在此阶段PetCO2与峰值较接近；Ⅳ相表示吸气下降支，CO2曲线表现为陡直下降到基线水平，此时新鲜空气已到达气道。在麻醉恢复期，患者自主呼吸恢复时，PetCO2有效遵守以上规律，若患者发生呼吸异常，则PetCO2波形可随之发生改变。总之，PetCO2可动态监测患者整个呼吸周期的变化，从而为通气情况、呼吸频率与节律调整提供指导。

综上所述，呼出气二氧化碳监测仪在非插管患者中的应用价值显著，临床在开展呼吸管理时，PetCO2可有效反映患者肺通气水平，从而为预防呼吸不良事件提供依据；在心肺复苏质量管理方面，PetCO2可为患者是否恢复自主循环提供指导，并可有效评价心肺复苏效果；在麻醉室中，PetCO2可有效预测患者不良事件发生风险，为临床治疗调整及完善提供可靠依据。