劉立漢，蔡林意，劉昂駒，劉振興

1 深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司生命信息與支持用戶服務(wù)部 （廣東深圳 518057）；2 懷化市第一人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)裝備部 （湖南懷化 418000）

呼氣末CO2（end-tidal carbon dioxide，ETCO2）的監(jiān)測(cè)可反映患者的肺通氣及肺血流狀況，因其測(cè)量過(guò)程無(wú)創(chuàng)且測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)而被廣泛推薦，將患者呼吸過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)得的ETCO2與相應(yīng)時(shí)間一一對(duì)應(yīng)描圖，即可得到ETCO2時(shí)間變化的CO2描記圖[1-2]。自19世紀(jì)90年代末以來(lái)，對(duì)于手術(shù)室麻醉護(hù)理工作而言，CO2已成為一個(gè)必不可少的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。它提供了一種快速、可靠的方法來(lái)檢測(cè)可能威脅患者生命的不良狀況，如誤插管、通氣故障、循環(huán)衰竭和呼吸回路缺陷等[3]。美國(guó)麻醉醫(yī)師協(xié)會(huì)的一份封閉分析研究報(bào)告認(rèn)為，聯(lián)合監(jiān)測(cè)CO2和動(dòng)脈血氧飽和度（oxygen saturation in arterial blood，SpO2）有助于預(yù)防93%的可避免麻醉意外的發(fā)生。因此，監(jiān)測(cè)CO2有利于在患者受到不可逆損傷之前發(fā)現(xiàn)并及時(shí)排除危險(xiǎn)，能夠有效提高麻醉過(guò)程的安全性。

CO2被推薦應(yīng)用于涉及插管、通氣和鎮(zhèn)靜的臨床科室中使用。近年來(lái)，多個(gè)權(quán)威協(xié)會(huì)相繼修訂了相關(guān)指南中CO2監(jiān)測(cè)在急診科、重癥監(jiān)護(hù)病房及麻醉復(fù)蘇室中應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容，美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)于2010年修訂了心肺復(fù)蘇和心血管急救指南中高級(jí)生命支持章節(jié)相關(guān)內(nèi)容，指南中推薦醫(yī)院使用連續(xù)CO2監(jiān)測(cè)，其不僅可用于準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)患者氣管內(nèi)插管（Ⅰ類，LOE A）的位置，還可用于監(jiān)測(cè)心肺復(fù)蘇中胸外按壓的有效性[4]。美國(guó)麻醉醫(yī)師協(xié)會(huì)及大不列顛和愛(ài)爾蘭麻醉師協(xié)會(huì)也于2011年修訂了相關(guān)指南，推薦在應(yīng)用鎮(zhèn)靜的臨床科室中采取連續(xù)CO2監(jiān)測(cè)，以保證患者的安全。有研究指出，重癥監(jiān)護(hù)病房中較少使用CO2描記圖與發(fā)病率和病死率具有一定的相關(guān)性，CO2參數(shù)監(jiān)測(cè)在未來(lái)將有可能成為重癥監(jiān)護(hù)病房中呼吸機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置[5-6]。

1 ETCO2 的常見(jiàn)測(cè)量方法

臨床上通過(guò)呼吸機(jī)或監(jiān)護(hù)儀等設(shè)備來(lái)測(cè)量患者的ETCO2，根據(jù)傳感器位置不同，測(cè)量方法可分為主流式、旁流式和微流式3種，其中，主流式測(cè)量法通過(guò)將CO2傳感器直接連接于患者呼吸系統(tǒng)的氣道接頭上來(lái)測(cè)量CO2含量，旁流式和微流式測(cè)量法則需以恒定的采樣流量采集患者呼吸氣道中的氣體，并通過(guò)內(nèi)置在CO2模塊內(nèi)的傳感器測(cè)量CO2含量。

表1 ETCO2的常見(jiàn)測(cè)量方法

2 邁瑞公司旁流式ETCO2 測(cè)量方法的技術(shù)原理

不同光源的光波長(zhǎng)各不相同，近紅外與中紅外區(qū)紅外光的波長(zhǎng)范圍為2～15 μm（見(jiàn)圖1）。CO2的紅外吸收光譜圖（見(jiàn)圖2），最大吸收波長(zhǎng)為4.26 μm。在某一特定波長(zhǎng)下，CO2濃度與吸收光強(qiáng)度之間的關(guān)系服從朗伯-比爾定律（見(jiàn)圖3），即I=Ioe-alc，式中，I0為入射光強(qiáng)度，I為被吸收后的光強(qiáng)，a為被測(cè)氣體的吸收系數(shù)，l為有效吸收光程，c為被測(cè)氣體的濃度。

圖1 不同光源波長(zhǎng)分布圖

圖2 CO2紅外吸收光譜圖

圖3 朗伯-比爾定律示意圖

邁瑞公司旁流式CO2模塊采用的是非色散紅外光譜分析技術(shù)，當(dāng)紅外光源發(fā)出的光穿過(guò)患者呼吸氣路中的氣體樣本時(shí)，氣路中的CO2會(huì)吸收一定量的光，在出光口使用光電探測(cè)器測(cè)量剩余紅外光線的能量，CO2模塊設(shè)計(jì)中，I0、a 和l均固定不變，I與CO2濃度c 成正比，只需測(cè)量I，即可獲得相應(yīng)的CO2濃度，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)與紅外光源的能量進(jìn)行比較并調(diào)整后，即可準(zhǔn)確地反映氣體樣本中CO2的濃度，也可稱作CO2分壓（PetCO2）。

3 ETCO2 測(cè)量結(jié)果偏低的原因分析及糾正措施

3.1 氣體測(cè)量系統(tǒng)相關(guān)因素

3.1.1 氣路泄漏

氣路泄漏會(huì)使外界空氣進(jìn)入氣路系統(tǒng)，導(dǎo)致樣本氣體被稀釋，從而造成測(cè)量結(jié)果偏低。氣路泄漏的原因包括附件接頭未擰緊、接頭開(kāi)裂、采樣管斷裂、水槽密封圈失效、水槽內(nèi)部密封失效等，該故障可通過(guò)CO2模塊漏氣檢測(cè)進(jìn)行排查，即堵塞CO2采樣管進(jìn)氣端，觀察CO2模塊流量是否能夠降低到10 ml/min 以下，若不能，則說(shuō)明有泄漏，需根據(jù)上述可能的泄漏部位進(jìn)行排查并修復(fù)故障。

3.1.2 使用了非原裝或不達(dá)標(biāo)附件

使用非原裝或不達(dá)標(biāo)附件會(huì)增大氣體管路死腔，使樣本氣體在傳輸過(guò)程中發(fā)生氣體混淆，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏低，原因可能為使用了延長(zhǎng)采樣管、采樣管的管徑過(guò)大或過(guò)小、連接接頭過(guò)多等，可通過(guò)更換邁瑞公司原裝附件解決該問(wèn)題。

3.1.3 干擾氣體補(bǔ)償設(shè)置不合理

監(jiān)護(hù)設(shè)備（呼吸機(jī)或麻醉機(jī)）未設(shè)置合適的干擾氣體補(bǔ)償會(huì)降低CO2模塊的測(cè)量精度，原因可能為干擾氣體在CO2檢測(cè)波長(zhǎng)處亦存在微弱吸收，當(dāng)測(cè)量氣體中存在干擾氣體如N2O、O2或麻醉劑（氟烷、恩氟醚、異氟醚、七氟醚、地氟醚）等時(shí)會(huì)影響CO2氣體的測(cè)量精度，因此，醫(yī)護(hù)人員或工程師應(yīng)根據(jù)實(shí)際呼吸氣體中的氣體組成在設(shè)備上設(shè)置合理的氣體補(bǔ)償，同時(shí)應(yīng)將濕度補(bǔ)償設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)。

3.1.4 環(huán)境中CO2氣體濃度過(guò)高

科室密閉環(huán)境中CO2氣體濃度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致CO2校零點(diǎn)偏移，從而導(dǎo)致最終計(jì)算得到的CO2測(cè)量結(jié)果偏低，通常會(huì)在病房醫(yī)護(hù)人員或參觀學(xué)習(xí)人員過(guò)多時(shí)發(fā)生，若病房或手術(shù)室內(nèi)通氣效果不佳，應(yīng)改善環(huán)境通風(fēng)。

3.1.5 CO2模塊故障

若在未發(fā)生任何報(bào)錯(cuò)的情況下出現(xiàn)CO2測(cè)量結(jié)果偏低，且已排除上述3.1.1～3.1.4的故障原因，則需使用標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)CO2模塊進(jìn)行濃度測(cè)量，確認(rèn)其測(cè)量CO2濃度確實(shí)存在偏差后，再使用標(biāo)準(zhǔn)氣體對(duì)CO2模塊進(jìn)行校準(zhǔn)即可。需注意的是，在使用過(guò)程中，CO2模塊的電子器件及機(jī)械部件會(huì)發(fā)生老化或積累異物，使用年限過(guò)長(zhǎng)亦會(huì)使測(cè)量結(jié)果發(fā)生漂移，故維護(hù)人員需參照設(shè)備手冊(cè)上CO2模塊的維護(hù)保養(yǎng)建議每年定期進(jìn)行校準(zhǔn)，若模塊存在報(bào)警錯(cuò)誤，則可依據(jù)報(bào)錯(cuò)信息做相應(yīng)處理或返廠檢修。

3.2 患者生理狀況相關(guān)因素

患者生理狀態(tài)及其使用的ETCO2監(jiān)測(cè)設(shè)備通氣模式設(shè)置的差異均會(huì)導(dǎo)致不同患者的肺通氣和肺交換情況存在較大差別，因此，臨床上有少數(shù)生理狀態(tài)波動(dòng)較大的患者，其PetCO2與 正 常 人[PetCO2為38～40 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）]存在較大差異，且與該患者的動(dòng)脈血CO2分壓（partial pressure of carbon dioxide in artery，PaCO2）亦存在較大差異，而臨床醫(yī)護(hù)人員往往習(xí)慣使用PaCO2來(lái)直接衡量PetCO2測(cè)量的準(zhǔn)確性，這便會(huì)導(dǎo)致誤判PetCO2測(cè)量不準(zhǔn)確情況的出現(xiàn)。以下將通過(guò)通氣血流比（以V/Q 表示，V 為肺部通氣量，Q 為血流灌注量，正常情況下其值應(yīng)為0.8）這個(gè)參數(shù)來(lái)分析同一患者PaCO2與PetCO2存在較大差異的原因。

PetCO2與PaCO2均是反映人體內(nèi)CO2濃度的重要參數(shù)，且兩者之間具有良好的相關(guān)性，大多數(shù)情況下，臨床可通過(guò)PetCO2反映PaCO2水平，進(jìn)而避免頻繁的動(dòng)脈血?dú)鉁y(cè)量對(duì)患者造成創(chuàng)傷。但從人體CO2代謝圖（見(jiàn)圖4）可以看出，PaCO2與PetCO2的測(cè)量位置不同，故兩者的測(cè)量值之間會(huì)存在一定的差異，且測(cè)量結(jié)果會(huì)受到很多因素的影響[7]。

圖4 人體CO2 代謝圖

健康人群的肺彌散功能正常，V/Q 正常，其PetCO2和PaCO2的值最接近（見(jiàn)圖5），兩者之間的差值P（a-et） CO2處于0～5 mmHg 范圍內(nèi)[8]。部分患者（血流灌注異?；蛲猱惓＃┑姆螐浬⒐δ茌^弱，這會(huì)導(dǎo)致V/Q 出現(xiàn)異常，此時(shí)，患者的PetCO2水平偏低，PaCO2水平偏高（見(jiàn)圖6～7），因此，會(huì)出現(xiàn)P（a-et）CO2值較大的情況，若仍采用PaCO2來(lái)反映PetCO2的測(cè)量結(jié)果，則會(huì)誤判為PetCO2測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，在此種情況下，我們建議通過(guò)定期監(jiān)測(cè)P（a-et）CO2值的變化來(lái)了解患者V/Q 的改善情況和治療效果。此外，很多國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者也對(duì)PetCO2與PaCO2的相關(guān)性進(jìn)行了大量的學(xué)術(shù)研究，其研究結(jié)果表明，PetCO2與PaCO2在大部分情況下均存在一定的差異，但其差異大小與患者接受的手術(shù)類型、患者生理狀況、所患病癥等因素密切相關(guān)，故臨床中需結(jié)合以上情況進(jìn)行綜合分析及判斷，從而來(lái)更好地指導(dǎo)患者治療[9-11]。

圖5 健康人群（V/Q 正常）的CO2 代謝圖

圖6 血流灌注異常人群

圖7 通氣異常人群

4 糾正措施的應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)為期3個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及隨訪，臨床反饋糾正措施有效，為使用邁瑞公司ETCO2測(cè)量技術(shù)的手術(shù)室醫(yī)護(hù)人員排查ETCO2測(cè)量結(jié)果偏低相關(guān)問(wèn)題提供了重要參考，對(duì)患者進(jìn)行有效的ETCO2參數(shù)監(jiān)測(cè)及醫(yī)師參考該結(jié)果進(jìn)行相關(guān)病癥的準(zhǔn)確診斷具有重要的意義，后續(xù)會(huì)繼續(xù)針對(duì)特殊病癥患者PetCO2與PaCO2測(cè)量差異大的問(wèn)題進(jìn)一步進(jìn)行專題調(diào)研。