stringtranslate.com

Капнография

Капнография — это мониторинг концентрации или парциального давления углекислого газа ( CO
2) в дыхательных газах. Его основное развитие было направлено на использование в качестве инструмента мониторинга во время анестезии и интенсивной терапии . Обычно он представлен в виде графика CO
2(измеряется в килопаскалях, «кПа» или миллиметрах ртутного столба, «мм рт. ст.»), построенный в зависимости от времени, или, реже, но более полезно, от выдыхаемого объема (известного как объемная капнография). График может также показывать вдыхаемый CO
2, что представляет интерес при использовании систем рециркуляции воздуха . Когда измерение проводится в конце вдоха (выдоха), это называется "конец спокойного" CO
2(PETCO 2 ). [1]

Капнограмма — это прямой монитор вдыхаемой и выдыхаемой концентрации или парциального давления CO.
2, и косвенный монитор CO
2Парциальное давление в артериальной крови . У здоровых людей разница между артериальной кровью и выдыхаемым газом CO
2парциальное давление очень мало (нормальная разница 4-5 мм рт. ст.). При наличии большинства форм заболеваний легких и некоторых форм врожденных пороков сердца (цианотические поражения) разница между артериальной кровью и выдыхаемым газом увеличивается, что может быть признаком новой патологии или изменения в сердечно-сосудистой системе вентиляции. [2] [3]

Медицинское использование

Оксигенация и капнография, хотя и связаны, остаются различными элементами в физиологии дыхания. Вентиляция относится к механическому процессу, при котором легкие расширяются и обмениваются объемами газов, однако дыхание далее описывает обмен газами (в основном CO
2и О
2) на уровне альвеол. Процесс дыхания можно разделить на две основные функции: выведение CO
2отходы и пополнение тканей свежим кислородом
2. Оксигенация (обычно измеряемая с помощью пульсоксиметрии ) измеряет последнюю часть этой системы. Капнография измеряет выведение CO
2что может иметь большую клиническую ценность, чем статус оксигенации. [4]

В течение нормального цикла дыхания один вдох можно разделить на две фазы: вдох и выдох. В начале вдоха легкие расширяются и CO
2Свободные газы заполняют легкие. По мере того, как альвеолы ​​заполняются этим новым газом, концентрация CO
2который заполняет альвеолы, зависит от вентиляции альвеол и перфузии (кровотока), который доставляет CO
2для обмена. Как только начинается выдох, объем легких уменьшается, поскольку воздух вытесняется из дыхательных путей. Объем CO
2который выдыхается в конце выдоха, образуется как побочный продукт метаболизма тканей по всему телу. Доставка CO
2в альвеолы ​​для выдоха зависит от неповрежденной сердечно-сосудистой системы, чтобы обеспечить адекватный приток крови из тканей в альвеолы. Если сердечный выброс (количество крови, выкачиваемое сердцем) уменьшается, способность транспортировать CO
2также уменьшается, что отражается в уменьшении количества выдыхаемого CO
2. Связь сердечного выброса и конечного спокойного CO
2является линейным, так что при увеличении или уменьшении сердечного выброса количество CO
2также регулируется таким же образом. Поэтому мониторинг конечного выдыхаемого CO
2может предоставить важную информацию о целостности сердечно-сосудистой системы, в частности, о том, насколько хорошо сердце способно перекачивать кровь. [5]

Количество CO
2который измеряется во время каждого вдоха, требует неповрежденной сердечно-сосудистой системы для доставки CO
2в альвеолы, которые являются функциональной единицей легких. Во время фазы I выдоха CO
2транспортируемый в легкие газ занимает определенное пространство, которое не участвует в газообмене, называемое мертвым пространством. Фаза II выдоха — это когда CO
2в легких выталкивается вверх по дыхательным путям на пути к выходу из организма, что приводит к смешиванию воздуха из мертвого пространства с воздухом в функциональных альвеолах, ответственных за газообмен. Фаза III — это заключительная часть выдоха, которая отражает CO
2только из альвеол, а не из мертвого пространства. Эти три фазы важно понимать в клинических сценариях, поскольку изменение формы и абсолютных значений может указывать на респираторный и/или сердечно-сосудистый дефицит. [6]

Источник содержания CO2 при выдохе

Приложения

Анестезия

Капнограф

Во время анестезии происходит взаимодействие двух компонентов: пациента и устройства для введения анестезии (обычно это дыхательный контур и аппарат искусственной вентиляции легких ). Критическое соединение между двумя компонентами — это либо эндотрахеальная трубка , либо маска, а CO
2обычно контролируется на этом стыке. Капнография напрямую отражает выведение CO
2легкими к анестезиологическому устройству. Косвенно это отражает выработку CO
2тканями и циркуляторным транспортом CO
2в легкие. [7]

Когда истек срок действия CO
2связана с выдыхаемым объемом, а не со временем, площадь под кривой представляет собой объем CO
2в дыхании, и таким образом в течение минуты, этот метод может дать CO
2в минуту элиминация, важный показатель метаболизма. Внезапные изменения CO
2устранение во время операции на легких или сердце обычно подразумевает важные изменения в кардиореспираторной функции. [8]

Капнография показала себя более эффективной, чем только клиническая оценка, в раннем выявлении неблагоприятных респираторных событий, таких как гиповентиляция , интубация пищевода и отсоединение контура; таким образом, позволяя предотвратить травмы пациента . Во время процедур, проводимых под седацией, капнография дает больше полезной информации, например, о частоте и регулярности вентиляции, чем пульсоксиметрия . [9] [10]

Капнография представляет собой быстрый и надежный метод выявления опасных для жизни состояний (неправильное расположение трахеальных трубок , непредвиденная вентиляционная недостаточность, недостаточность кровообращения и дефекты дыхательных контуров), а также позволяет избежать потенциально необратимых травм у пациента.

Согласно закрытому исследованию ASA ( Американского общества анестезиологов ) , капнография и пульсоксиметрия вместе могли бы помочь предотвратить 93% предотвратимых ошибок анестезии . [11]

Экстренная медицинская помощь

Капнография все чаще используется персоналом скорой медицинской помощи для оценки и лечения пациентов на догоспитальном этапе. Эти применения включают проверку и мониторинг положения эндотрахеальной трубки или устройства для слепого введения в дыхательные пути . Правильно расположенная трубка в трахее защищает дыхательные пути пациента и позволяет фельдшеру дышать за пациента. Неправильно расположенная трубка в пищеводе может привести к смерти пациента, если ее не обнаружить. [12]

Исследование, опубликованное в журнале Annals of Emergency Medicine в марте 2005 года, в котором сравнивались полевые интубации , в которых для подтверждения интубаций использовалась непрерывная капнография, и те, в которых она не использовалась, показало ноль нераспознанных неверных интубаций в группе наблюдения против 23% неверных установок трубок в группе без наблюдения. [13] Американская кардиологическая ассоциация (AHA) подтвердила важность использования капнографии для проверки размещения трубки в своих рекомендациях по СЛР и неотложной сердечно-сосудистой помощи 2005 года. [14]

AHA также отмечает в своих новых рекомендациях, что капнография, которая косвенно измеряет сердечный выброс, может также использоваться для контроля эффективности СЛР и как ранний показатель восстановления спонтанного кровообращения (ROSC). Исследования показали, что когда человек, выполняющий СЛР, устает, CO2 в конце выдоха пациента
2( PETCO2 , уровень углекислого газа, выделяемого в конце выдоха) падает, а затем повышается, когда на помощь приходит новый спасатель. Другие исследования показали, что когда у пациента возобновляется спонтанное кровообращение, первым признаком часто является внезапное повышение PETCO2, поскольку бурное кровообращение вымывает неперенесенный CO
2из тканей. Аналогично, внезапное падение PETCO2 может указывать на то, что у пациента пропал пульс и может потребоваться проведение СЛР. [15]

Парамедики теперь также начинают контролировать статус PETCO2 у неинтубированных пациентов, используя специальную носовую канюлю , которая собирает углекислый газ. Высокий показатель PETCO2 у пациента с измененным психическим статусом или тяжелым затрудненным дыханием может указывать на гиповентиляцию и возможную необходимость интубации пациента . Низкие показатели PETCO2 у пациентов могут указывать на гипервентиляцию . [16]

Капнография, поскольку она обеспечивает измерение вентиляции пациента по вдоху, может быстро выявить тенденцию к ухудшению состояния пациента, предоставляя парамедикам систему раннего оповещения о респираторном статусе пациента. По сравнению с оксигенацией, которая измеряется пульсоксиметрией, есть несколько недостатков, которые капнография может помочь устранить, чтобы обеспечить более точное отражение сердечно-сосудистой целостности. Одним из недостатков измерения только пульсоксиметрии является то, что введение дополнительного кислорода (например, через носовую канюлю) может задержать десатурацию у пациента, если он перестал дышать, тем самым задерживая медицинское вмешательство. Капнография обеспечивает быстрый способ прямой оценки состояния вентиляции и косвенной оценки сердечной функции. Ожидается, что клинические исследования раскроют дальнейшее использование капнографии при астме , застойной сердечной недостаточности , диабете , циркуляторном шоке, тромбоэмболии легочной артерии , ацидозе и других состояниях, с потенциальными последствиями для догоспитального использования капнографии. [17]

Дипломированные медсестры

Дипломированные медсестры , но в большей степени специалисты по респираторной терапии (RRT), в отделениях интенсивной терапии могут использовать капнографию, чтобы определить, была ли назогастральная трубка , которая используется для кормления, помещена в трахею, а не в пищевод. [18] Обычно пациент кашляет или давится, если трубка установлена ​​неправильно, но большинство пациентов в отделениях интенсивной терапии находятся под действием седативных препаратов или в коме. Если назогастральная трубка случайно помещена в трахею вместо пищевода, питание через трубку попадет в легкие, что является опасной для жизни ситуацией. Если на мониторе отображается типичный CO
2формы волн, затем размещение должно быть подтверждено. [19]

Диагностическое использование

Капнография предоставляет информацию о CO
2продукция, легочная перфузия, альвеолярная вентиляция, респираторные паттерны и выведение CO
2из дыхательного контура анестезии и вентилятора. На форму кривой влияют некоторые формы заболеваний легких; в целом существуют обструктивные состояния, такие как бронхит , эмфизема и астма , при которых нарушается смешивание газов в легких. [20]

Такие состояния, как тромбоэмболия легочной артерии и врожденный порок сердца, которые влияют на перфузию легких, сами по себе не влияют на форму кривой, но существенно влияют на соотношение между выдыхаемым CO
2и артериальной крови CO
2. Капнографию также можно использовать для измерения выработки углекислого газа, показателя метаболизма . Повышенный уровень CO
2Выработка наблюдается при лихорадке и ознобе. Снижение выработки наблюдается при анестезии и гипотермии . [21]

Рабочий механизм

Схематический обзор капнографа

Капнографы работают по принципу CO
2является многоатомным газом и поэтому поглощает инфракрасное излучение . Луч инфракрасного света проходит через образец газа и попадает на датчик. Наличие CO
2в газе приводит к уменьшению количества света, падающего на датчик, что изменяет напряжение в цепи. Анализ быстрый и точный, но присутствие закиси азота в газовой смеси изменяет поглощение инфракрасного излучения через явление уширения при столкновении. [22] Это должно быть исправлено для измерения CO
2в человеческом дыхании путем измерения его инфракрасной поглощающей способности. Это было установлено как надежный метод Джоном Тиндаллом в 1864 году, хотя устройства 19-го и начала 20-го века были слишком громоздкими для повседневного клинического использования. [23] Сегодня технологии с тех пор усовершенствовались и способны измерять значения CO
2почти мгновенно и стало стандартной практикой в ​​медицинских учреждениях. В настоящее время существуют два основных типа CO
2Датчики, которые используются в клинической практике: датчики основного потока и датчики бокового потока. Оба эффективно выполняют одну и ту же функцию для количественного определения количества CO
2который выдыхается при каждом вдохе.

Модель капнограммы

Форма волны капнограммы предоставляет информацию о различных респираторных и сердечных параметрах. Модель двойной экспоненты капнограммы пытается количественно объяснить связь между респираторными параметрами и экспираторным сегментом формы волны капнограммы. [24] Согласно модели, каждый экспираторный сегмент формы волны капнограммы следует аналитическому выражению:

где

В частности, эта модель объясняет округлую форму капнограммы в виде «акульего плавника», наблюдаемую у пациентов с обструктивной болезнью легких .


Смотрите также

Цитаты

  1. ^ Бхавани-Шанкар К, Филип Дж (октябрь 2000 г.). «Определение сегментов и фаз временной капнограммы». Anesth Analg . 91 (4): 973–977. doi : 10.1097/00000539-200010000-00038 . PMID  11004059. S2CID  46505268.
  2. ^ Нанн Дж., Хилл Д. (май 1960 г.). «Дыхательное мертвое пространство и разница в артериальном и конечном напряжении углекислого газа у анестезированного человека». J Appl Physiol . 15 : 383–389. doi :10.1152/jappl.1960.15.3.383. PMID  14427915.
  3. ^ Williams E, Dassios T, Greenough A (октябрь 2021 г.). «Мониторинг углекислого газа у новорожденных». Pediatr Pulmonol . 56 (10): 3148–3156. doi :10.1002/ppul.25605. PMID  34365738. S2CID  236960627.
  4. ^ Lam T, Nagappa M, Wong J, Singh M, Wong D, Chung F (декабрь 2017 г.). «Непрерывный мониторинг пульсоксиметрии и капнографии при послеоперационной респираторной депрессии и неблагоприятных событиях: систематический обзор и метаанализ». Анестезия и анальгезия . 125 (6): 2019–2029. doi :10.1213/ANE.0000000000002557. ISSN  0003-2999. PMID  29064874. S2CID  13950478.
  5. ^ Siobal ​​M (октябрь 2016 г.). «Мониторинг выдыхаемого углекислого газа». Respir Care . 61 (10): 1397–1416. doi : 10.4187/respcare.04919 . PMID  27601718. S2CID  12532311.
  6. ^ Бенумоф Дж (апрель 1998 г.). «Интерпретация капнографии». ААНА Дж . 661 (2): 169–176.
  7. ^ Weil M, Bisera J, Trevino, Rackow E (октябрь 2016 г.). «Сердечный выброс и углекислый газ в конце выдоха». Crit Care Med . 13 (11): 907–909. doi :10.1097/00003246-198511000-00011. PMID  3931979. S2CID  34223367.
  8. ^ Дж. С. Гравенштейн, Майкл Б. Яффе, Николаус Гравенштейн, Дэвид А. Паулюс, ред. (17 марта 2011 г.). Капнография (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-51478-1. OCLC  1031490358.
  9. ^ Lightdale JR, Goldmann DA, Feldman HA, Newburg AR, DiNardo JA, Fox VL (июнь 2006 г.). «Микропотоковая капнография улучшает мониторинг пациента во время умеренной седации: рандомизированное контролируемое исследование». Pediatrics . 117 (6): e1170–1178. doi :10.1542/peds.2005-1709. ISSN  1098-4275. PMID  16702250. S2CID  2857581.
  10. ^ Burton JH, Harrah JD, Germann CA, Dillon DC (май 2006 г.). «Выявляет ли мониторинг углекислого газа в конце выдоха респираторные события до современных методов мониторинга седации?». Academic Emergency Medicine . 13 (5): 500–504. doi :10.1197/j.aem.2005.12.017. ISSN  1553-2712. PMID  16569750.
  11. ^ Tinker JH, Dull DL, Caplan RA, Ward RJ, Cheney FW (1989). «Роль устройств мониторинга в предотвращении анестезиологических ошибок». Анестезиология . 71 (4): 541–546. doi : 10.1097/00000542-198910000-00010 . PMID  2508510.
  12. ^ Katz S, Falk J (январь 2001 г.). «Неправильно установленные эндотрахеальные трубки парамедиками в городской системе неотложной медицинской помощи». Ann Emerg Med . 37 (1): 32–37. doi :10.1067/mem.2001.112098. PMID  11145768.
  13. ^ Silvestri S, Ralls GA, Krauss B, Thundiyil J, Rothrock SG, Senn A, Carter E, Falk J (май 2005 г.). «Эффективность использования непрерывного мониторинга углекислого газа в конце выдоха вне больницы для определения частоты нераспознанной неправильной интубации в региональной системе неотложной медицинской помощи». Annals of Emergency Medicine . 45 (5): 497–503. doi :10.1016/j.annemergmed.2004.09.014. ISSN  1097-6760. PMID  15855946.
  14. ^ Хазинский МФ, Надкарни ВМ, Хики РВ, О'Коннор Р, Беккер ЛБ, Зарицкий А (13 декабря 2005 г.). «Основные изменения в рекомендациях AHA 2005 г. по СЛР и неотложной помощи при сердечно-сосудистых заболеваниях». Тираж . 112 (24_supplement): IV–206. doi : 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.170809 . PMID  16314349. S2CID  934519.
  15. ^ Long B, Koyfman A, Vivirito MA (декабрь 2017 г.). «Капнография в отделении неотложной помощи: обзор использования, форм волн и ограничений». Журнал неотложной медицины . 53 (6): 829–842. doi : 10.1016/j.jemermed.2017.08.026 . ISSN  0736-4679. PMID  28993038.
  16. ^ Davis D, Dunford J, Ochs M, Park K, Hoyt D (апрель 2004 г.). «Использование количественной капнометрии в конце выдоха для предотвращения непреднамеренной тяжелой гипервентиляции у пациентов с черепно-мозговой травмой после быстрой последовательной интубации парамедиком». J Trauma . 56 (4): 808–814. doi :10.1097/01.TA.0000100217.05066.87. PMID  15187747.
  17. ^ "Эксперты: Куда движется капнография". EMS1 . 20 ноября 2013 г. Получено 16 ноября 2021 г.
  18. ^ Поттер, Патриция Энн и Энн Гриффин Перри. «Питание». Основы сестринской практики. Восьмое издание. Сент-Луис: Elsevier, 2015. 940. Печать.
  19. ^ Roubenoff R, Ravich W (апрель 1998 г.). «Пневмоторакс из-за назогастральных зондов для кормления. Отчет о четырех случаях, обзор литературы и рекомендации по профилактике». Arch Intern Med . 149 (1): 184–188. doi :10.1001/archinte.1989.00390010156022. PMID  2492185.
  20. ^ Ярон М., Падык П., Хуцинпиллер М., Кэрнс С. (октябрь 1996 г.). «Польза экспираторной капнограммы при оценке бронхоспазма». Ann Emerg Med . 28 (4): 403–407. doi :10.1016/S0196-0644(96)70005-7. PMID  8839525.
  21. ^ Danzl D (февраль 2002). «Система гипотермии». Semin Respir Crit Care Med . 23 (1): 57–68. doi :10.1055/s-2002-20589. PMID  16088598. S2CID  260321037.
  22. ^ Raemer DB, Calalang I (апрель 1991 г.). «Точность анализаторов напряжения углекислого газа в конце выдоха». J Clin Monit . 7 (2): 195–208. doi : 10.1007/BF01618124 . PMID  1906531. S2CID  33836449.
  23. ^ Джаффе МБ (сентябрь 2008 г.). «Инфракрасное измерение углекислого газа в дыхании человека: устройства «проникающие через дыхание» от Тиндаля до наших дней». Anesth. Analg . 107 (3): 890–904. doi : 10.1213/ane.0b013e31817ee3b3 . PMID  18713902. S2CID  15610449.
  24. ^ Abid A (май 2017 г.). «Оценка респираторных параметров на основе моделей с помощью капнографии с применением к диагностике обструктивной болезни легких». Труды IEEE по биомедицинской инженерии . 64 (12): 2957–2967. doi : 10.1109/TBME.2017.2699972. hdl : 1721.1/134854 . PMID  28475040. S2CID  206616144.

Внешние ссылки