呼气末二氧化碳监测是除体温、呼吸、脉搏、血压、动脉氧饱和度以外的第六个基本生命体征。尤其是旁流式的呼气末二氧化碳,简单、方便、无创、反应迅速、可持续监测病人的呼吸状态。
呼气末二氧化碳监测不仅能用于手术室麻醉手术的病人,还能用于手术室外的麻醉监测,急危重症监测,120救护监测,复苏监测,呼吸障碍监测。
呼吸末二氧化碳(PETCO2)是指呼气终末期呼出的混合肺泡气中所含二氧化碳分压或二氧化碳浓度。临床上通常采用PETCO2来评价患者的通气功能、循环功能、肺血流、肺泡通气、细微的重复吸人以及整个气道及呼吸回路的通畅度等情况,其正常值为35 ~ 45 mmHg。
PETCO2受机体CO2的产量肺泡通气量以及肺血流灌注量的影响。CO2的弥散能力很强,极易从肺毛细血管进人肺泡内,肺泡和动脉血CO2能在极短时间内达到完全平衡。因此,对正常人而言,PETCO2≈PaCO2;但在病理状态下,肺泡通气与肺血流比值(V/Q)的变化以及肺内分流的存在PETCO2就不能完全代表PaCO2。
正常二氧化碳波形
Ⅰ相:吸气基线,应处于零位,是呼气的开始部分为呼吸道内的死腔气,基本上不含二氧化碳;
Ⅱ相:呼气上升支,较陡直,为肺泡和无效腔的混合气;
Ⅲ相:二氧化碳曲线是水平或微向上倾斜,称呼气平台,为混合肺泡气,平台终点为呼气末气流,为PETCO2值;
Ⅵ相:吸气下降支,二氧化碳曲线迅速而陡直下降至基线新鲜气体进入气道。
α角:随相III斜率增加而增加,α角与肺泡序贯性排空有关,肺的功能单位越均匀,α-角越小;
β角:随相III斜率增加而缩小,β角增大,提示有重复呼吸,通常还伴有基线抬高。还见于呼气活瓣障碍、采样管堵塞等。偶见于妊娠、肥胖等。
ETCO2波形应观察五个方面:
基线:代表吸入CO2浓度;
高度:代表呼出CO2的浓度;
形态:正常CO2波形与不正常波形;
频率:反映呼吸频率,二氧化碳波形出现的频率;
节律:反映呼吸中枢或呼吸机的功能。
呼气末二氧化碳过高
其重要的生理意义是肺泡通气不足或输入肺泡的CO2增多。
常有以下四种情形出现,曲线图形各异:
①呼吸频率和峰相正常,但ETCO2值高于正常:常见于人工通气患者,其预定的呼吸频率可正常,但分钟通气量太低,或由于病情发生变化,如恶性高热时增加CO2的产生等。
②呼吸缓,峰相长,ETCO2高于正常:见于颅内压增高,麻醉性镇痛药如哌替啶、芬太尼等对呼吸的抑制,呼吸频率与分钟通气量均过低。
③呼吸过速,峰相短,ETCO2高于正常:见于浅而快呼吸,试图以提高呼吸频率来代偿呼吸的抑制,如吸人挥发性麻醉药有自主呼吸的患者;机械通气时呼吸频率较快,但潮气量不足。
④值得警惕的一种严重通气不足,表现为呼吸快速,潮气量极低,多数的峰相不正常,只在按压胸部后或一次用力呼气才可见到真实的CO2值。这见于有较严重呼吸肌麻痹患者的自主呼吸中或机械通气时呼吸机故障或回路系统漏气。
呼气末二氧化碳过低
主要是肺泡过度通气或输人肺泡的CO2减少。
有以下三种情形:
①呼吸频率和峰相正常,但ETCO2过低 见于潮气量过大的机械通气;休克、体温低下的患者;亦可见于处在代谢性酸中毒代偿期的自主呼吸患者。
②呼吸过缓,峰相长,ETCO2值低 如人工通气时,频率过慢,潮气量过大;患有中枢神经系统疾病可呈中枢性通气过度,另外体温太低时也有类似的表现。
③呼吸过速,峰相短,ETCO2值低 人工通气的频率和潮气量均属太高;患者因疼痛、代谢性酸中毒、低氧血症、严重休克状态或中枢神经性的通气过度。
人与呼吸机对抗: 当患者恢复自主呼吸时,易与呼吸机发生对抗,表现为CO2曲线的规律中断,夹杂着自主呼吸的曲线,随着患者呼吸运动迅速增加,呼吸肌的不协调活动使机体代谢率上升,此时潮气末CO2呈稍升高状。当麻醉过程出现这样的图形时,表明需追加肌内松弛药需追加肌内松弛药。
心源性振动波 : 是由于中枢呼吸抑制或呼吸机频率太慢,因心跳拍击肺所致。表现为出现在较长呼气末端之后,与心跳同步的低频小潮气量呼吸曲线,ETCO2可略高。常见于:a.呼吸频率过慢、b.VT过低、c.吸呼比低、d.给予肌松药。
冰山样曲线:多见于使用肌肉松弛药和麻醉性镇痛药店的恢复期中,自主呼吸频率低,峰相呈不连贯状,有如冰山消融,ETCO2高于正常
正压通气中采样管泄漏:延长的呼气平台后一短暂的波峰,平台高度与漏口大小负相关,突降但大于零。
常见于:①气管导管或面罩位置不良;②通气系统部分脱连接;③气管导管部分阻塞指数性下降(大量失血、腔静脉梗阻、循环骤停、肺栓塞)。
呼气上升支延长:常见呼出气流受阻。
主要见于:a.气管导管部分阻塞;b.患者气道梗阻(COPD 支气管痉挛)。
吸气单向活瓣关闭不全:呼吸平台延长,吸气下降支4相坡度变小,吸气相缩短。
呼气平台或基线不规则:a.气管导管误置喉上部或下咽部肺和胃间歇通气;b.压迫胸部时少量气体进出肺。
其他形式的曲线如驼峰样曲线,多在患者侧卧位时出现。当呼吸回路中漏气,氧化碳曲线呈不规则状,CO2值可由于通气量降低而增高,也可由于空气混入而降低。
陈-施式呼吸:每组呼吸后都有心源性振动,可见于严重的脑动脉硬化、脑损害、酒精中毒或危重的患者。
喘息性呼吸:特点为呼吸频率慢(2~6次/分),CO2值多超过正常,每次CO2曲线后常有心源性振动。见于非常严重的呼吸抑制或垂死的患者。
不规律呼吸:见于严重脑损害的患者,各曲线波大小、形态和高度毫无规则,CO2平均值高于正常。
叹气样呼吸:曲线波形规则,被有规律的间歇深叹气所中断,CO2值可高于、低于正常或正常。人工通气时如使用间断深叹气功能,亦可得到这种图形。正常患者深叹息时CO2值低于平均值,阻塞性肺疾患者深叹息时,CO2值高于平均值。年轻人或老人,在5分钟内发生深叹气1次以上应考虑为病理性,提示有脑损害。生理状态下婴幼儿,或高龄人在睡眠或麻醉状态下也可出现深叹气。
发生肺栓塞时,在数分钟内ECG可呈频发室性期前收缩或缺氧改变,Pleth振幅先变宽继之几乎变为直线,血压显著下降,ETCO2曲线在1分钟内陡速下降。如此典型肺梗死征象多发生在手术中,如气栓、脂肪栓塞、羊水栓塞、心血管内栓子脱落等,患者往往处于极度危险之中。即使不危及生命的小栓塞,这些变化也要经5~10分钟后才能恢复到原来水平。
有效循环血容量不足时出现心动过速,ST段下降,伴明显低血压,F1eth曲线的振幅降低,PETCO2曲线亦呈降低。①严重的失血;②过敏性休克;③心功能不全;④药物对心肌的抑制。此时多提示患者处于危险状态。
心脏停搏时,典型表现为:①心电图显示室性期前收缩后逐渐停止;②Pleth的振幅降低变为直线;③血压降到零;④CO2曲线呈冲洗曲线状,可以不降到零。
如经抢救措施后,仍无回升改善的迹象,则预示患者濒于死亡。
CO2曲线呈短时性小幅度升高,可能原因包括:①用过较大剂量的肾上腺素类药物(如局麻时);②嗜铬细胞瘤手术过程;③疼痛的刺激可能是追加麻醉药物的指征;④麻醉后初醒的患者。常伴有心率、血压升高。
对心肺复苏的估价
心肺复苏时.不论是人工挤压心脏还是自主节律恢复后,ETCO2曲线可反映心、肺灌注的有效性,一方面检测患者CO2呼出。以达到生理学要求,勿一方面检测复苏的效果。
ETCO2曲线监测直观快捷,不仅是肺通气效率的指标,亦可为循环功能及为两者间的关系提供参考。已成为麻醉手术患者和重症患者重要监测指标之一,为开展麻醉手术基本工作条件之一。
《急诊呼气末二氧化碳监测专家共识》详细指出呼气末二氧化碳监测在临床中的应用价值。主要体现在确定管路位置;通气功能进行评价;呼气末二氧化碳监测对循环功能评价;辅助诊断;病情评估等方面。欧洲麻醉学会、美国麻醉学会以及香港麻醉学会于2018年相继将呼气末二氧化碳监测列入中度以上镇静及麻醉诊疗必须监测项目,中华医学会消化内镜学组2019年专家共识中建议无痛胃肠镜术中应该监测呼气末二氧化碳。《小儿手术室外麻醉/镇静专家共识2017》也指出由于脉搏氧饱和度的监测存在滞后性,建议常规监测呼气末二氧化碳。《中国麻醉科质控专家共识(2021)》质控要求:全身麻醉应实施呼气末二氧化碳浓度监测(高度推荐)。
