張麗利 于學(xué)忠 徐軍 孫峰 付陽(yáng)陽(yáng) 金魁 余姍姍

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院急診科100032

肺栓塞 (pulmonary embolism，PE)是一種臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣、癥狀隱匿且缺乏特異性的疾病，容易漏診、誤診，以致該病的關(guān)鍵治療如抗凝、溶栓等延誤，錯(cuò)失治療時(shí)機(jī)，甚至出現(xiàn)治療方向錯(cuò)誤。因此，對(duì)PE臨床可能性的可靠評(píng)估尤為重要，針對(duì)PE各臨床指標(biāo)效能的評(píng)估也越來(lái)越受到重視[1]。目前PE篩查大多根據(jù)患者臨床表現(xiàn)、動(dòng)脈血?dú)夥治觥⑾嚓P(guān)生化指標(biāo)、心電圖等，以上指標(biāo)均存在敏感性和特異性局限，而確診PE需根據(jù)進(jìn)一步的影像學(xué)及肺通氣/灌注核素掃描等檢查，但在患者病情危重狀況下部分檢查難以獲取，且為有創(chuàng)、費(fèi)用昂貴?；谝陨显蜥t(yī)師在臨床工作中需不斷尋找更多的監(jiān)測(cè)方法，以期能及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)PE患者，并能方便、有效、實(shí)時(shí)地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。呼氣末二氧化碳 (end-tidal carbon dioxide，ETCO2)監(jiān)測(cè)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于人工氣道定位、通氣功能評(píng)價(jià)、心肺復(fù)蘇時(shí)的循環(huán)功能評(píng)價(jià)等[2]。因其是一項(xiàng)無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)便、實(shí)時(shí)、連續(xù)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，且能夠根據(jù)其波形計(jì)算死腔通氣比例，故越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)其在對(duì)PE篩查及治療效果評(píng)價(jià)中具有一定的臨床價(jià)值，可能成為篩查PE及評(píng)估溶栓效果指標(biāo)的有益補(bǔ)充[3-5]。

1 ETCO2監(jiān)測(cè)波形圖介紹

目前臨床上常用的ETCO2監(jiān)測(cè)儀器為主流CO2監(jiān)測(cè)，測(cè)量的呼出氣體PCO2可采用時(shí)間-PCO2波形 (連續(xù)波形顯示)或容積-PCO2波形 (單次呼吸實(shí)時(shí)顯示)來(lái)表示。因容積-PCO2波形能更直觀地顯示呼出氣體量及PCO2情況，故使得死腔計(jì)算及呼出CO2量更易獲得[6]。

1.1 時(shí)間-PCO2波形 單個(gè)波形被分為4個(gè)時(shí)相。時(shí)相Ⅰ：PCO2在基線位置，表示部分吸入氣體以及早期部分死腔氣體排出階段；時(shí)相Ⅱ：PCO2陡然升高，表示剩余死腔氣體及部分通氣肺泡氣體的排出階段；時(shí)相Ⅲ：PCO2平緩上升，表示大量通氣肺泡氣體的排出階段；時(shí)相Ⅳ：PCO2突然下降，表示呼氣結(jié)束進(jìn)入吸氣階段 (圖1 A)。

1.2 容積-PCO2波形 單次波形被分為3個(gè)時(shí)相，分別代表氣道及肺泡氣體排空的不同階段，時(shí)相Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別與時(shí)間-PCO2波形圖中所示階段一致，但缺乏時(shí)相Ⅳ，因其記錄至呼氣結(jié)束，故未描記吸氣階段的開(kāi)始 (圖1 B)。

圖1 正常呼氣末二氧化碳監(jiān)測(cè)波形圖 A：時(shí)間-PCO2波形；B：容積-PCO2波形

2 ETCO2監(jiān)測(cè)在PE中的應(yīng)用原理

2.1 PE的病理生理變化 PE發(fā)生后，其病理生理變化主要包括氣體交換功能及肺部血流動(dòng)力學(xué)等方面的改變。引起ETCO2相關(guān)指標(biāo)變化的主要病理生理改變?yōu)镻E發(fā)生部位血流減少、肺動(dòng)脈壓力升高，導(dǎo)致肺泡死腔增大，肺內(nèi)血流重新分布，通氣/血流比值 (ventilation/perfusion，V/Q)失調(diào)，有效的氣體交換下降。且血管收縮物質(zhì)的釋放和低氧血癥誘發(fā)支氣管痙攣，肺泡表面活性物質(zhì)受損引起肺不張，使肺血管阻力加大，血流進(jìn)一步減少，再次加重V/Q失調(diào)[1]。故通過(guò)監(jiān)測(cè)患者生理死腔分?jǐn)?shù) (VD/VT)，可以了解患者V/Q失調(diào)情況，進(jìn)而輔助篩查可疑PE、評(píng)估病情嚴(yán)重程度及溶栓治療效果，PE的病理生理變化是ETCO2監(jiān)測(cè)PE的應(yīng)用基礎(chǔ)。

2.2 發(fā)生PE時(shí)ETCO2監(jiān)測(cè)波形圖變化 當(dāng)PE發(fā)生時(shí)，栓塞部位血流中斷，肺泡無(wú)灌注，成為肺泡死腔，通氣無(wú)效，無(wú)法為呼出氣流貢獻(xiàn)CO2，使得在整個(gè)呼吸周期，甚至是在呼氣末都無(wú)法產(chǎn)生較高的呼氣末二氧化碳分壓(PETCO2)，從而使時(shí)相Ⅲ變得平坦 (圖2)。PE面積越大，肺泡死腔越大，V/Q失調(diào)情況越嚴(yán)重，故監(jiān)測(cè)ETCO2診斷PE的價(jià)值就越大。

2.3 ETCO2監(jiān)測(cè)在PE診療中的主要應(yīng)用指標(biāo)

2.3.1 VD/VT根據(jù)1948年Fowler提出的解剖死腔計(jì)算原理，以及通過(guò)對(duì)單次容積-PCO2波形分析，可以估算肺泡死腔容積 (VDalv)、解剖死腔容積 (VDanat)、肺泡潮氣量(VTalv)以及生理死腔容積 (VDphys)[7]。Fowler的死腔計(jì)算方法為：沿容積-PCO2波形時(shí)相Ⅲ做一條反向延長(zhǎng)線 (A線)，并經(jīng)時(shí)相Ⅱ作一條垂直線 (B線)，將時(shí)相Ⅱ曲線與該垂線形成的區(qū)域分割成面積幾近相等的2個(gè)區(qū)域a和b。在Fowler該原理的劃分基礎(chǔ)上，使得對(duì)單次容積-PCO2波形的進(jìn)一步分析成為可能。在此后的研究中，將整個(gè)呼氣容積波形A線左邊的部分劃分為VDanat，A線以上、B線右邊的部分劃分為VDalv，A線以下、B線右邊的部分為VTalv(圖3)。VDphys指VDanat與VDalv的總和。生理死腔分?jǐn)?shù)為VDphys/VTalv，通常用VD/VT表示。PE發(fā)生后，肺泡死腔增大，進(jìn)而導(dǎo)致生理死腔增加，VD/VT隨之而增大。

圖2 肺栓塞發(fā)生時(shí)，肺通氣/血流比值 (V/Q)失調(diào)，呼氣末二氧化碳監(jiān)測(cè)容積-PCO2波形異常

2.3.2 PaCO2與PETCO2梯度 CO2彌散能力較強(qiáng)，極易從肺毛細(xì)血管彌散到肺泡中，在V/Q正常情況下，PaCO2、肺泡二氧化碳分壓、PETCO2三者大致相等，PETCO2僅較PaCO2略低2～5 mm Hg。而當(dāng)PE發(fā)生時(shí)，有效的換氣功能區(qū)域減少，肺泡死腔增大，有效的氣體交換下降，V/Q失衡，氣體彌散面積減少，肺泡毛細(xì)血管中的CO2難以完全彌散到肺泡中，PaCO2增大同時(shí)PETCO2變小，導(dǎo)致兩者間梯度增加。栓塞程度越重，梯度越大[6，8-9]。故從PaCO2與PETCO2梯度，可推知V/Q失衡程度，理論上可應(yīng)用于對(duì)可疑PE進(jìn)行篩查、PE嚴(yán)重程度評(píng)估及溶栓治療效果評(píng)價(jià)。

圖3 單次容積-PCO2波形的各死腔區(qū)域劃分

2.3.3 ETCO2容積波形時(shí)相Ⅲ斜率 (the slope of phaseⅢ，SⅢ) 大多數(shù)能導(dǎo)致V/Q失調(diào)的肺部疾病，如ARDS、肺炎等，均能引起SⅢ急劇升高，而出現(xiàn)典型的“鯊魚(yú)鰭征”。PE患者ETCO2監(jiān)測(cè)的時(shí)間-PCO2波形及容積-PCO2波形時(shí)相Ⅲ一般不會(huì)出現(xiàn)波形陡峭的情況，相反，各種原因?qū)е碌难髟俜峙涫蛊洳ㄐ巫兊闷教梗?jīng)過(guò)溶栓或取栓治療后，這種血管阻塞造成的V/Q失衡被糾正后，SⅢ逐漸升高[10](圖4)。監(jiān)測(cè)SⅢ的變化，可了解PE發(fā)生、發(fā)展情況。

3 ETCO2監(jiān)測(cè)用于PE診療的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 PE篩查 單獨(dú)將PETCO2用于PE診斷，臨床研究較少，近期國(guó)外有研究報(bào)道，連續(xù)監(jiān)測(cè)3次PETCO2計(jì)算平均值，發(fā)現(xiàn)PE患者較非PE患者PETCO2低6.6 mm Hg[分別為 (29.1±7.7)mm Hg、 (35.7±5.6)mm Hg][11]。早期研究報(bào)道，連續(xù)監(jiān)測(cè)PETCO2，間斷測(cè)量PaCO2，計(jì)算VD/VT作為PE陽(yáng)性預(yù)測(cè)指標(biāo)，在肺活量正常者VD/VT＞40%時(shí)敏感度達(dá)100%，當(dāng)VD/VT＜40%作為PE的排除指標(biāo)時(shí)，敏感度為100%且特異度可達(dá)94%，與肺通氣灌注掃描相似[12]。當(dāng)VD/VT＜20%時(shí)，PE的可能性很小，且據(jù)此可以排除PE，避免進(jìn)一步的診斷實(shí)驗(yàn)[13-14]。早期也有研究通過(guò)評(píng)估ETCO2容積-PCO2波形面積大小篩查PE，當(dāng)時(shí)間-PCO2波形面積小，PaCO2與PETCO2之差顯著時(shí)，PE的可能性大，相反，當(dāng)時(shí)間-PCO2波形面積正常(PETCO2＞36 mm Hg)，PETCO2與PaCO2之差不大時(shí)，能較可靠地排除PE，當(dāng)以時(shí)間-PCO2波形面積為25 mm Hg·s截點(diǎn)值時(shí)，診斷PE的ROC曲線下面積為0.896(95%CI：0.80～0.99)[15]。國(guó)外學(xué)者對(duì)骨科術(shù)后可疑PE患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)PETCO2＞43 mm Hg時(shí)，患者無(wú)需進(jìn)一步行肺動(dòng)脈CT血管造影，其敏感度可達(dá)100%[16]。國(guó)外學(xué)者對(duì)14項(xiàng)臨床試驗(yàn)進(jìn)行薈萃分析報(bào)道，PETCO2對(duì)診斷PE的ROC曲線下面積為0.84，此診斷效能優(yōu)于D-二聚體，但更加有應(yīng)用前景的是PETCO2監(jiān)測(cè)對(duì)排除低風(fēng)險(xiǎn)患者發(fā)生PE可能性的價(jià)值[17]。使用PETCO2確診PE敏感度高，但存在較多假陽(yáng)性，限制其在臨床上單獨(dú)用于診斷PE，能夠較準(zhǔn)確地排除PE就顯得尤為有價(jià)值，故使用PETCO2對(duì)PE的排除意義大于其診斷價(jià)值。

圖4 不同病因呼氣末二氧化碳監(jiān)測(cè)容積-PCO2波形時(shí)相Ⅲ特點(diǎn)

聯(lián)合其他指標(biāo)診斷PE，能夠提高診斷的敏感度和特異度。D-二聚體是可疑PE第一程序篩查工具，但具有較高的假陽(yáng)性率，其水平受到感染、藥物、腫瘤、創(chuàng)傷以及其他因素的影響，在使用抗凝及溶栓藥物后，其敏感度亦會(huì)受到影響[18]。近年來(lái)有報(bào)道指出，對(duì)PE的診斷PETCO2以32.3 mm Hg為界值時(shí)，在同樣的敏感度 (100%)下，PETCO2顯示出比血清D-二聚體更高的特異度，分別為68%、28%[19]。亦有研究發(fā)現(xiàn)常規(guī)監(jiān)測(cè)PETCO2并計(jì)算VD/VT，聯(lián)合D-二聚體，可以用于診斷及排除PE，避免不必要的肺動(dòng)脈CT血管造影，在排除PE方面，兩者聯(lián)合評(píng)估敏感度高達(dá)100%[20]。Wells評(píng)分和改良Geneva評(píng)分均是可疑PE的臨床評(píng)價(jià)系統(tǒng)，有研究證明，當(dāng)以上評(píng)分系統(tǒng)與PETCO2相結(jié)合時(shí)，能更好地排除PE[17]。在對(duì)PE可疑患者的篩選中，單獨(dú)的Wells評(píng)分＜4分的陰性預(yù)測(cè)值是93.8%，聯(lián)合PETCO2后，陰性預(yù)測(cè)值上升至97.6%[21]。用于確診PE的 “金標(biāo)準(zhǔn)”肺動(dòng)脈造影檢查，因檢查費(fèi)時(shí)耗力、搬動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)大、存在造影劑使用后并發(fā)腎損傷等可能，使其應(yīng)用受限。而其他診斷指標(biāo)及評(píng)分系統(tǒng)均存在敏感度及特異度不高的情況，聯(lián)合ETCO2相關(guān)監(jiān)測(cè)指標(biāo)篩查PE，避免對(duì)危重患者不必要的搬動(dòng)及檢查，理論上應(yīng)有十分重要的臨床意義，有望成為各PE可能性評(píng)估體系的有價(jià)值補(bǔ)充。

3.2 PE病情嚴(yán)重度判斷 由于PE的嚴(yán)重程度不同，對(duì)V/Q失調(diào)影響也不同，而VD/VT水平主要受V/Q的影響，因而理論上不同程度的PE可能引起不同程度的VD/VT水平變化。國(guó)內(nèi)有學(xué)者報(bào)道，通過(guò)計(jì)算VD/VT，發(fā)現(xiàn)大范圍PE患者的VD/VT(0.34±0.078)明顯高于小范圍PE患者 (0.18±0.027)，VD/VT能通過(guò)反映V/Q失衡的程度，間接提示肺血管阻塞情況，有助于臨床醫(yī)師床旁對(duì)患者PE嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)估[22]。對(duì)ETCO2進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，可用于隨時(shí)掌握PE患者病情變化。

3.3 PE溶栓效果評(píng)估 通常能夠引起V/Q變化的其他肺部疾病，大多都能引起ETCO2監(jiān)測(cè)時(shí)間-PCO2波形與容積-PCO2波形改變，可見(jiàn)到異常陡直的上升支 (“鯊魚(yú)鰭征”)。相反，在PE患者中，時(shí)相Ⅲ中觀察到的是一條較為平坦的上升支，但在PE進(jìn)行溶栓有效的患者中，SⅢ明顯增加[10，23-24]，提示根據(jù)ETCO2容積波形的形態(tài)，可以判斷PE溶栓效果，反映V/Q失調(diào)改善情況。國(guó)內(nèi)研究指出，PE患者在經(jīng)積極溶栓和/或抗凝治療后，部分或全部V/Q異常得到糾正，從而使VD/VT下降，治療前后VD/VT的變化，有助于判斷治療效果[25]。國(guó)外亦有PE溶栓病例匯報(bào)，發(fā)現(xiàn)PE患者經(jīng)藥物或手術(shù)去除血栓后，PaCO2與PETCO2梯度明顯降低，VD/VT明顯低于治療前，SⅢ明顯增加，經(jīng)肺通氣灌注核素掃描證實(shí)，患者V/Q確有改善[10，26]。ETCO2容積波形作為監(jiān)測(cè)溶栓效果及病情變化的指標(biāo)，具有連續(xù)、實(shí)時(shí)、床旁可得等優(yōu)勢(shì)。

4 ETCO2監(jiān)測(cè)應(yīng)用于PE診療評(píng)估的缺點(diǎn)和局限性

應(yīng)用ETCO2監(jiān)測(cè)對(duì)可疑PE患者篩查、病情嚴(yán)重度及PE治療效果進(jìn)行評(píng)估時(shí)，臨床醫(yī)師應(yīng)了解其缺點(diǎn)和局限，以免造成對(duì)該指標(biāo)的過(guò)度解讀和依賴，現(xiàn)將ETCO2監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)及局限性歸納如下。

4.1 多因素干擾 因ETCO2相關(guān)監(jiān)測(cè)指標(biāo)受基礎(chǔ)代謝、循環(huán)、呼吸等多方面因素的影響[2]。大面積PE患者病情危重，可能導(dǎo)致呼吸、循環(huán)功能障礙，此時(shí)的PETCO2不僅受PE所致的V/Q失調(diào)影響，可能還會(huì)受到循環(huán)障礙、代謝性酸中毒等因素的影響，故利用其診斷及評(píng)估PE時(shí)，應(yīng)結(jié)合其他干擾因素綜合考慮。

4.2 敏感度較高，但特異度不佳 ETCO2監(jiān)測(cè)對(duì)PE的篩查是建立在其具有評(píng)估患者生理死腔、肺泡死腔及解剖死腔基礎(chǔ)之上，故所有能夠引起V/Q失調(diào)及死腔增加的疾病或機(jī)械通氣設(shè)置不當(dāng)，均可導(dǎo)致死腔計(jì)算結(jié)果異常。在對(duì)疾病病因進(jìn)行甄別，利用其評(píng)估V/Q失調(diào)情況時(shí)，需知其可能是一個(gè)排除PE的優(yōu)異指標(biāo)，但在PE確診上，該指標(biāo)可能會(huì)造成非大面積PE的漏診，應(yīng)結(jié)合患者病情及其他指標(biāo)綜合分析[27]。

4.3 單次結(jié)果不可信 在利用血?dú)庵蠵aCO2與PETCO2梯度及計(jì)算VD/VT來(lái)篩查、評(píng)估PE嚴(yán)重程度或反映治療效果時(shí)，需知ETCO2相關(guān)監(jiān)測(cè)指標(biāo)為連續(xù)指標(biāo)，單次結(jié)果的解讀可能造成計(jì)算錯(cuò)誤，不能真實(shí)反映患者疾病狀態(tài)。單次結(jié)果可能受患者特殊情況如痰液堵塞、咳嗽、嘆氣樣呼吸及ETCO2監(jiān)護(hù)儀故障等影響。但如果單次結(jié)果不準(zhǔn)確，假設(shè)需要采用連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，采用多長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)監(jiān)測(cè)，是否需要排除此期間內(nèi)極端異常結(jié)果，目前并沒(méi)有文獻(xiàn)報(bào)道以供參考。

4.4 缺乏確切臨床參考值 雖有多篇文獻(xiàn)報(bào)道ETCO2在PE中的臨床應(yīng)用情況，但對(duì)于篩查PE的界值、判斷PE嚴(yán)重程度以及評(píng)估溶栓或取栓等治療效果的具體方法，目前尚無(wú)定論。使用ETCO2監(jiān)測(cè)對(duì)可疑或PE確診患者病情進(jìn)行評(píng)估并非目前臨床常規(guī)監(jiān)護(hù)措施，使得ETCO2在該病診療領(lǐng)域的研究臨床數(shù)據(jù)較少，缺乏大樣本及設(shè)計(jì)合理的臨床試驗(yàn)對(duì)其應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行驗(yàn)證，臨床醫(yī)師在使用這一指標(biāo)時(shí)，應(yīng)根據(jù)其監(jiān)測(cè)原理具體分析[28-29]。

4.5 監(jiān)測(cè)使用有條件 行ETCO2監(jiān)測(cè)患者，需留置經(jīng)口氣管插管或氣管切開(kāi)，保證呼出氣體管道的密閉性，ETCO2監(jiān)護(hù)儀才能精確地捕捉信號(hào)。近年來(lái)，隨著監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)展，有行無(wú)創(chuàng)ETCO2監(jiān)測(cè)研究，但結(jié)果表明無(wú)創(chuàng)ETCO2監(jiān)測(cè)診斷效能較低[30]。無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)還需進(jìn)一步改進(jìn)、臨床驗(yàn)證及發(fā)展。

5 應(yīng)用前景及展望

ETCO2監(jiān)測(cè)對(duì)PE診斷價(jià)值雖有限，但相對(duì)其他生化、影像及評(píng)分指標(biāo)而言，它是一種簡(jiǎn)便、易行、實(shí)時(shí)且床旁可得、經(jīng)濟(jì)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，聯(lián)合其他檢查指標(biāo)共同診斷及評(píng)估PE，理論上應(yīng)優(yōu)于單獨(dú)指標(biāo)診斷效力，有較高的臨床價(jià)值，為臨床醫(yī)師診治PE提供有益參考[31-32]。但鑒于目前ETCO2無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)尚未成熟，無(wú)人工氣道患者該監(jiān)測(cè)技術(shù)使用受限，使得該指標(biāo)在診治PE重癥患者中有一定的臨床價(jià)值，但尚不能廣泛用于PE患者篩選。本文就ETCO2監(jiān)測(cè)在PE中的應(yīng)用原理、臨床應(yīng)用現(xiàn)狀及局限性進(jìn)行綜述，旨在加強(qiáng)臨床醫(yī)師對(duì)其認(rèn)識(shí)，鼓勵(lì)臨床廣泛推廣使用，為今后臨床監(jiān)測(cè)提供有價(jià)值數(shù)據(jù)，以推動(dòng)該監(jiān)測(cè)技術(shù)在PE診治領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展及監(jiān)護(hù)儀器的不斷改進(jìn)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突