張小青 綜述 李 民審校

(北京大學(xué)第三醫(yī)院麻醉科，北京 100083)

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·文獻(xiàn)綜述·

呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)儀的研究進(jìn)展及其在非氣管插管患者中的應(yīng)用

張小青 綜述 李 民*審校

(北京大學(xué)第三醫(yī)院麻醉科，北京 100083)

肺泡通氣不足和呼吸抑制常見(jiàn)于接受鎮(zhèn)靜藥物或阿片類(lèi)藥物的患者。目前的臨床指南均推薦將無(wú)創(chuàng)的呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)儀作為有呼吸抑制風(fēng)險(xiǎn)的非插管患者的常規(guī)監(jiān)測(cè)方法。本文對(duì)呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)儀對(duì)非插管患者進(jìn)行監(jiān)測(cè)的臨床研究進(jìn)行文獻(xiàn)綜述，其在保障患者安全、及時(shí)發(fā)現(xiàn)呼吸抑制方面發(fā)揮重要作用，對(duì)存在呼吸抑制風(fēng)險(xiǎn)的患者，不應(yīng)單純依賴(lài)脈搏氧飽和度。

呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)儀； 呼氣末二氧化碳分壓

常見(jiàn)呼吸功能監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括肺通氣功能監(jiān)測(cè)、肺氧合功能監(jiān)測(cè)和組織氧合狀態(tài)監(jiān)測(cè)。麻醉期間通氣功能中最常見(jiàn)的是呼吸末二氧化碳分壓(CO2pressure at the end of tidal exhalation, PETCO2)和動(dòng)脈血二氧化碳分壓(partial pressure of arterial CO2, PaCO2)。PETCO2作為一種無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)方式，可以間接反映PaCO2。PETCO2水平受機(jī)體代謝水平、灌注程度和肺泡通氣情況等影響，可提示通氣/血流比值(V/Q)[1]。目前，PETCO2已成為插管患者的常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，在臨床麻醉、重癥監(jiān)護(hù)、麻醉后恢復(fù)室都有重要應(yīng)用價(jià)值，可用于監(jiān)測(cè)通氣功能、確定氣管導(dǎo)管的位置、及時(shí)發(fā)現(xiàn)呼吸機(jī)的機(jī)械故障、調(diào)節(jié)呼吸機(jī)參數(shù)和指導(dǎo)呼吸機(jī)的撤除、監(jiān)測(cè)體內(nèi)CO2含量的變化、了解肺泡無(wú)效腔量及肺血流量變化、監(jiān)測(cè)循環(huán)功能以及評(píng)估心肺復(fù)蘇的效果等。近年來(lái)，呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)儀有了較大發(fā)展，不僅可用于院內(nèi)不同環(huán)境，還可用于院外急救，不僅可用于插管的患者，還可用于各類(lèi)微創(chuàng)手術(shù)和檢查的非插管患者。本文對(duì)呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)儀的進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)儀的進(jìn)展

臨床普遍應(yīng)用的呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)儀根據(jù)紅外光譜原理，當(dāng)氣體經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，紅外線(xiàn)光源的光束透過(guò)氣體樣本，CO2對(duì)波長(zhǎng)4.26 μm紅外線(xiàn)具有強(qiáng)烈吸收作用，吸收量與CO2濃度成正比，通過(guò)測(cè)定紅外光衰減程度，最后經(jīng)微電腦處理獲得呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)的數(shù)值與圖形。

根據(jù)采樣方法的不同，呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)儀分為主流式與旁流式/微流式[2]。主流式將紅外傳感器連接于氣管導(dǎo)管接頭，呼吸氣體直接接觸傳感器。優(yōu)點(diǎn)在于傳感器安置于病人氣道通路上，反應(yīng)迅速，可實(shí)時(shí)讀取且無(wú)額外的樣本氣流損失；缺點(diǎn)包括增加阻力和死腔，傳感器需加熱預(yù)防冷凝水，需要經(jīng)常校準(zhǔn)，傳感器體積較大，在未插管患者中應(yīng)用不方便等。旁流式由有流量調(diào)節(jié)的抽氣泵將氣體樣本送至紅外線(xiàn)測(cè)量室，通過(guò)較細(xì)長(zhǎng)的管路對(duì)呼出氣進(jìn)行采樣分析(150 ml/min)。優(yōu)點(diǎn)包括體積小，能方便應(yīng)用于未插管患者，采樣氣體量小，測(cè)量敏感度高，反應(yīng)快；缺點(diǎn)主要有分泌物易于堵塞采樣管，需要清理采樣管內(nèi)水，頻繁校準(zhǔn)，對(duì)CO2的改變反應(yīng)慢，需要額外的樣本氣流，同時(shí)會(huì)減少潮氣量。

1.1 便攜式二氧化碳監(jiān)測(cè)儀

便攜式設(shè)備的應(yīng)用對(duì)于手術(shù)室外急診插管、評(píng)價(jià)心肺復(fù)蘇效果以及保證插管患者轉(zhuǎn)運(yùn)途中的安全等具有重要意義。此外，PETCO2還可為心肺復(fù)蘇終點(diǎn)的確定提供早期、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)信息。Touma等[6]對(duì)23項(xiàng)觀察性研究進(jìn)行系統(tǒng)綜述(樣本量為30～737例)，多數(shù)研究結(jié)果表明，心肺復(fù)蘇后期能夠恢復(fù)自主循環(huán)的患者PETCO2在心肺復(fù)蘇期間顯著高于未恢復(fù)自主循環(huán)的患者，復(fù)蘇初期PETCO2>1.33 kPa者，復(fù)蘇有效的敏感性為100%，PETCO2<1.33 kPa則強(qiáng)烈提示死亡風(fēng)險(xiǎn)增加。

1.2 經(jīng)鼻咽導(dǎo)管采樣的二氧化碳監(jiān)測(cè)儀

傳統(tǒng)的主流式二氧化碳監(jiān)測(cè)儀需要直接連接到氣管導(dǎo)管，僅適用于插管患者。新的微流型技術(shù)在不影響波形和PETCO2測(cè)量準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，采樣氣室容積小(15 μL)，采樣量更小(50 ml/min)，可減少水滴和濕氣進(jìn)入采樣管，且內(nèi)含濾水材料，可進(jìn)一步濾過(guò)水汽和分泌物，既可用于氣管插管患者也可用于非插管的患者[7]。經(jīng)鼻氧管口咽部采樣旁流二氧化碳監(jiān)測(cè)儀，可以采集自主呼吸患者口腔和鼻部呼出的氣體，另一接口還可以同時(shí)供氧。隨著該監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展與成熟，可對(duì)非插管鎮(zhèn)靜狀態(tài)下患者的通氣情況進(jìn)行準(zhǔn)確且有效的監(jiān)測(cè)。

經(jīng)鼻咽導(dǎo)管采樣的呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)儀的準(zhǔn)確性已經(jīng)得到證實(shí)。Zhang等[8]在20例腦部疾病行數(shù)字減影腦血管造影中應(yīng)用異丙酚鎮(zhèn)靜，通過(guò)Smart CapnoLine監(jiān)測(cè)麻醉鎮(zhèn)靜狀態(tài)下鼻或咽部PETCO2，并將PETCO2同PaCO2結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示PETCO2與PaCO2相關(guān)性為0.971(P<0.01)，表明兩者具有較好的相關(guān)性。張春艷等[9]將42例局部麻醉下行數(shù)字減影腦血管造影隨機(jī)分為吸氧組與不吸氧組，探討經(jīng)微流口鼻罩PETCO2監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度以及吸氧對(duì)二氧化碳監(jiān)測(cè)的影響，并同股動(dòng)脈PaCO2進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示經(jīng)微流口鼻罩監(jiān)測(cè)的PETCO2與PaCO2有強(qiáng)相關(guān)性和較好的一致性，經(jīng)微流口鼻罩PETCO2可以準(zhǔn)確反映PaCO2，氧流速為5 L/min對(duì)經(jīng)微流口鼻罩PETCO2監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度沒(méi)有影響。目前，經(jīng)鼻咽導(dǎo)管采樣的呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)儀在歐美國(guó)家已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床，在國(guó)內(nèi)少數(shù)醫(yī)院也得以引進(jìn)。

2 非插管患者PETCO2監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

2.1 非插管患者PETCO2監(jiān)測(cè)的意義

無(wú)論在手術(shù)室還是在病房，經(jīng)常有接受鎮(zhèn)靜藥物或阿片類(lèi)藥物患者，這些患者中呼吸抑制、缺氧及肺泡通氣不足發(fā)生率高且后果嚴(yán)重，甚至可導(dǎo)致死亡[10]。例如，對(duì)于面部美容手術(shù)，由于手術(shù)時(shí)氣道在麻醉醫(yī)師的控制之外，一旦術(shù)中發(fā)生嚴(yán)重呼吸抑制，處理起來(lái)比較棘手。因此，如何在保持鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛的同時(shí)，防止和及時(shí)識(shí)別嚴(yán)重的呼吸抑制至關(guān)重要[11]。接受鎮(zhèn)靜藥物或阿片類(lèi)藥物的患者中，呼吸抑制、缺氧及肺泡通氣不足發(fā)生率高且后果嚴(yán)重，且不同個(gè)體對(duì)藥物的反應(yīng)性難以預(yù)計(jì)。鎮(zhèn)靜狀態(tài)下呼吸抑制發(fā)生率4.1%，其中1.1%患者需要輔助通氣或應(yīng)用藥物逆轉(zhuǎn)[10，12]。

對(duì)接受鎮(zhèn)靜藥物或阿片類(lèi)藥物的患者觀察其呼吸頻率、胸廓起伏和脈搏氧飽和度(pulse oximetry, SpO2)是監(jiān)測(cè)其呼吸狀況無(wú)創(chuàng)且經(jīng)典的方式[13]。但單純呼吸頻率并不能反映通氣是否充分，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重呼吸抑制時(shí)，呼吸頻率仍可能維持正常[14]。SpO2監(jiān)測(cè)可以提示氧合狀態(tài)，但通氣與氧合是2個(gè)完全不同的生理過(guò)程。對(duì)于有呼吸抑制風(fēng)險(xiǎn)的患者，不應(yīng)當(dāng)單純依賴(lài)SpO2對(duì)患者進(jìn)行氧飽和度的監(jiān)測(cè)，尤其對(duì)于需要輔助吸氧的患者[15]。

2.2 非插管患者PETCO2監(jiān)測(cè)的應(yīng)用研究

2.2.1 鎮(zhèn)靜患者

Cacho等[16]對(duì)55例采用哌替啶、咪唑安定、丙泊酚、芬太尼等不同藥物組合鎮(zhèn)靜行腸鏡檢查，應(yīng)用Microcap經(jīng)鼻咽導(dǎo)管采樣的PETCO2，同時(shí)監(jiān)測(cè)SpO2，PETCO2發(fā)現(xiàn)29次(16例)呼吸異常情況，與此同時(shí)SpO2僅發(fā)現(xiàn)了11次(9例)，他們認(rèn)為鎮(zhèn)靜狀態(tài)下行腸鏡檢查易出現(xiàn)呼吸抑制，PETCO2監(jiān)測(cè)方法較SpO2可信度更高。Friedrich-Rust等[17]研究533例鎮(zhèn)靜狀態(tài)下行腸鏡檢查缺氧(SpO2<90%)和嚴(yán)重低氧血癥(SpO2<85%)事件，應(yīng)用PETCO2監(jiān)測(cè)可以早期發(fā)現(xiàn)缺氧(18% vs 32%，P=0.00091)。另一隨機(jī)研究表明對(duì)腸鏡檢查患者常規(guī)應(yīng)用PETCO2監(jiān)測(cè)可降低50%缺氧發(fā)生率[18]。Waugh等[19]對(duì)1～16歲患兒鎮(zhèn)靜下行腸鏡檢查，達(dá)到期望鎮(zhèn)靜深度的第5、10、15 min后PETCO2與基礎(chǔ)值相比明顯升高，但SpO2無(wú)明顯改變。

近期的meta分析表明，僅通過(guò)SpO2和胸廓起伏度可能低估鎮(zhèn)靜患者呼吸抑制的發(fā)生率，應(yīng)用PETCO2監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)呼吸抑制患者數(shù)為無(wú)該監(jiān)測(cè)的17倍[1]。需要注意的是，CO2波形顯示通氣的頻率和持續(xù)時(shí)間，但是波形的振幅并不代表通氣的深度，波的垂直高度代表呼出的 CO2總量。目前，臨床指南均推薦將PETCO2監(jiān)測(cè)作為評(píng)估非插管患者通氣功能的最佳評(píng)估指標(biāo)，其在內(nèi)鏡室和導(dǎo)管室、放射科、睡眠監(jiān)測(cè)室內(nèi)的應(yīng)用已成為了解患者通氣情況的重要監(jiān)測(cè)內(nèi)容[1]。多個(gè)國(guó)家的麻醉及臨床安全委員會(huì)均強(qiáng)烈建議將PETCO2作為中度至深度鎮(zhèn)靜患者的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)[20]。

國(guó)內(nèi)近年來(lái)開(kāi)展的各類(lèi)微創(chuàng)檢查、治療及手術(shù)越來(lái)越多，麻醉醫(yī)師提供的鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛大大提高了患者的舒適度，但目前對(duì)呼吸功能的監(jiān)測(cè)基本僅限于SpO2，我們相信經(jīng)鼻咽導(dǎo)管采樣的呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)技術(shù)的引進(jìn)將進(jìn)一步提高患者的安全性。

2.2.2 阿片類(lèi)藥物鎮(zhèn)痛患者 在178例病人自控鎮(zhèn)痛(patient controlled analgesia,PSA)的研究中，SpO2監(jiān)測(cè)顯示12%的患者出現(xiàn)低氧血癥(SpO2<90%) ，PETCO2監(jiān)測(cè)顯示41%的患者出現(xiàn)呼吸抑制(呼吸頻率<10次/min)，且持續(xù) 3 min以上[21]。對(duì)于使用阿片類(lèi)藥物的患者監(jiān)測(cè)PETCO2，同未監(jiān)測(cè)PETCO2對(duì)照組相比，能更快地發(fā)現(xiàn)呼吸頻率降低、呼吸暫停，需要進(jìn)行拮抗藥物逆轉(zhuǎn)阿片類(lèi)藥物作用的病例數(shù)減少40%，需要進(jìn)行更高級(jí)別監(jiān)測(cè)的患者減少100%[22]。鼻咽導(dǎo)管采樣呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)也被用于使用阿片類(lèi)PCA鎮(zhèn)痛的患兒，但兒童對(duì)于鼻咽導(dǎo)管的長(zhǎng)期耐受度有限[23]。PCA的使用應(yīng)該實(shí)現(xiàn)個(gè)體化，結(jié)合患者疼痛評(píng)分、阿片類(lèi)藥物用量及呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整PCA泵的參數(shù)，才能既解除患者的痛苦，又保證患者的安全。

3 小結(jié)

PETCO2在監(jiān)測(cè)患者通氣功能方面具有重要意義，可以反映患者V/Q狀態(tài)，對(duì)臨床判斷PaCO2具有指導(dǎo)意義，已成為手術(shù)室內(nèi)麻醉的常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。隨著越來(lái)越多手術(shù)室外(導(dǎo)管室、胃腸鏡檢查室、支氣管鏡檢查室等)鎮(zhèn)靜操作的實(shí)施及PCA的開(kāi)展，對(duì)鎮(zhèn)靜或應(yīng)用阿片類(lèi)藥物的患者進(jìn)行呼吸功能監(jiān)測(cè)，尤其是呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)尤為重要。呼出氣二氧化碳監(jiān)測(cè)在保障患者安全、及時(shí)發(fā)現(xiàn)呼吸抑制方面發(fā)揮重要作用。麻醉醫(yī)生及相關(guān)臨床醫(yī)生應(yīng)充分重視對(duì)呼吸功能的監(jiān)測(cè)，對(duì)于有呼吸抑制、高碳酸血癥、低氧血癥風(fēng)險(xiǎn)的患者，不應(yīng)當(dāng)單純依賴(lài)SpO2進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1 Restrepo RD, Nuccio P, Spratt G, et al. Current applications of capnography in non-intubated patients. Expert Rev Respir Med, 2014, 8(5):629-639.

2 Kodali BS, Urman RD. Capnography during cardiopulmonary resuscitation: Current evidence and future directions. J Emerg Trauma Shock, 2014, 7(4):332-340.

3 Singh S, Allen WD Jr, Venkataraman ST, et al. Utility of a novel quantitative handheld microstream capnometer during transport of critically ill children. Am J Emerg Med, 2006, 24(3):302-307.

4 Lindstr?m V, Svensen CH, Meissl P, et al. End-tidal carbon dioxide monitoring during bag valve ventilation: the use of a new portable device. Scand J Trauma Resusc Emerg Med, 2010,18:49.

5 Kim KW, Choi HR, Bang SR, et al. Comparison of end-tidal CO2measured by transportable capnometer (EMMATMcapnograph) and arterial pCO2in general anesthesia. J Clin Monit Comput, 2015, Aug 12. [Epub ahead of print]6 Touma O, Davies M. The prognostic value of end tidal carbon dioxide during cardiac arrest: a systematic review. Resuscitation,2013,84(11):1470-1479.

7 Kasuya Y, Akca O, Sessler DI, et al. Accuracy of postoperative endtidal PCO2measurements with mainstream and sidestream capnography in nonobese patients and in obese patients. Anesthesiology, 2009, 111(3):609-615.

8 Zhang C, Wang M, Wang R, et al. Accuracy of end-tidal CO2measurement through the nose and pharynx in nonintubated patients during digital subtraction cerebral angiography. J Neurosurg Anesthesiol, 2013,25(25):191-196.

9 張春艷, 張昌偉, 王 儒.經(jīng)微流口鼻罩呼氣末二氧化碳監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度研究.生物醫(yī)學(xué)工程與臨床, 2011,15(5):461-465.

10 Pino RM. The nature of anesthesia and procedural sedation outside of the operating room. Curr Opin Anaesthesiol, 2007, 20(4):347-351.

11 續(xù) 飛, 王 寬, 李 琛, 等.不同劑量舒芬太尼復(fù)合丙泊酚靶控輸注在面部美容手術(shù)中的前瞻性隨機(jī)對(duì)照研究.中國(guó)微創(chuàng)外科雜志, 2015,15(9):777-780.

12 Sacchetti A, Senula G, Strickland J, et al. Procedural sedation in the community emergency department: initial results of the ProSCED registry. Acad Emerg Med, 2007, 14(1):41-46.

13 Eisenbacher S, Heard L. Capnography in the gastroenterology lab. Gastroenterol Nurs, 2005, 28(2):99-105.

14 Burton J, Harrah J, Germann C, et al. Does end-tidal carbon dioxide monitoring detect respiratory events prior to current sedation monitoring practices? Acad Emerg Med, 2006, 13(5):500-504.

15 Papachristou GI, Gleeson FC, Papachristou DJ, et al. Endoscopist administered sedation during ERCP: impact of chronic narcotic/benzodiazepine use and predictive risk of reversal agent utilization. Am J Gastroenterol,2007,102(4):738-743.

16 Cacho G, Pérez-Calle JL, Barbado A, et al. Capnography is superior to pulse oximetry for the detection of respiratory depression during colonoscopy. Rev Esp Enferm Dig, 2010,102(2):86-89.

17 Friedrich-Rust M, Welte M, Welte C, et al. Capnographic monitoring of propofol-based sedation during colonoscopy. Endoscopy, 2013, 46(3):236-244.

18 Mora Capin A, Miguez Navarro C, Lopez Lopez R, et al. Usefulness of capnography for monitoring sedoanalgesia: influence of oxygen on the parameters monitored. An Pediatr (Barc), 2014, 80(1):41-46.

19 Waugh JB, Epps CA, Khodneva YA. Capnography enhances surveillance of respiratory events during procedural sedation: a meta-analysis. J Clin Anesth, 2011, 23(3):189-196.

20 Conway A, Douglas C, Sutherland J. Capnography monitoring during procedural sedation and analgesia: a systematic review protocol. Syst Rev,2015,4:92.

21 James JT. A new, evidence-based estimate of patient harms associated with hospital care. J Patient Saf,2013,9(3):122-128.

22 Overdyk FJ, Carter R, Maddox RR, et al. Continuous oximetry/capnometry monitoring reveals frequent desaturation and bradypnea during patient-controlled analgesia. Anesth Analg,2007,105(2):412-418.

23 Miller KM, Kim AY, Yaster M, et al. Long term tolerability of capnography and respiratory inductance plethysmography for respiratory monitoring in pediatric patients treated with patient controlled analgesia. Pediatr Anesth,2015,25(10):1054-1059.

(修回日期：2016-05-13)

(責(zé)任編輯：李賀瓊)

Research Progress of Capnography and Its Application in Non-intubated Patients

ZhangXiaoqing,LiMin.

DepartmentofAnesthesiology,PekingUniversityThirdHospital,Beijing100083,China

Correspondingauthor:LiMin,E-mail:liminanesth@aliyun.com

【Summary】 Alveolar hypoventilation and respiratory depression occur frequently in a variety of clinical settings where patients receive sedatives or opioids. Current clinical guidelines recommend capnography as one of the best non-invasive methods, which should be routinely used for non-intubated patients with high respiratory depression risk. This article reviewed the current evidences for the application of capnography in non-intubated patients and summarized the outcomes in recent clinical trials. The clinical studies support the use of this non-invasive technique. Clinicians should not solely rely on pulse oximetry in assessing patients with high risk of respiratory depression.

Capnography; CO2pressure at the end of tidal exhalation

A

1009-6604(2016)11-1041-04

10.3969/j.issn.1009-6604.2016.11.023

2016-03-17)

* 通訊作者，E-mail：liminanesth@aliyun.com