ETCO2检测在心肺复苏患者中的应用

颜卫峰北京大学第三医院海淀院区呼吸与危重症医学科发布于2024-11-12 浏览 1576 收藏

作者：颜卫峰

单位：北京大学第三医院海淀院区呼吸与危重症医学科

一、ETCO2检测概述

呼气初始阶段代表气管和支气管内的气体最初呼出过程，这部分气体属于生理无效腔的一部分，不能代表肺泡内CO2分压水平，只有在呼气末期才是肺泡内气体呼出气道的过程，此时更能反映肺泡内的CO2浓度，故名为呼气末CO2（ETCO2），经过传感器可测得ETCO2数值，该数值更易于评估肺泡内的CO2浓度以及换气情况。ETCO2监测是一种无创、便捷、实时、连续的功能检测指标，是无创技术监测肺功能的一大进步。ETCO2也被称为“第六体征”【其他五项分别为体温、脉搏、呼吸、血压、血氧监测】，这也体现了临床对呼出气二氧化碳检监测的重视。

呼气末CO2分压（PETCO2）监测方法包括：①质谱仪法：反应快，能连续监测，但仪器价格昂贵，不能便携，难以在临床广泛应用；②比色法：简便有用，但精确性欠佳；③红外线监测法：CO2仅对波长4.26 μm的红外线才有强烈的吸收作用，流经的CO2吸收掉一部分红外线能量，吸收的多少与CO2浓度成比例关系。经过微电脑处理获得PETCO2。红外线监测法的测量原理是采用非色散红外光谱技术（non-dispersive infra-red technology，NDIR），利用CO2分子对红外线的吸收特性来测定其浓度。红外线被具有“两个或两个以上不同原子”的气体吸收的特性，氧气有两个相同的原子，因此，氧不会吸收红外线，但二氧化碳和一氧化二氮能被吸收。红外线射出后，CO2浓度越高，红外线被吸收得越多；反之，CO2浓度越低，红外线被吸收得就越少，最终以示波的方式显示出来。根据气体采样方式分为主流型和旁流型（图1，表1）。

图1 主流型和旁流型的连接方式

表1 主流型和旁流型的区别

2012年Razi等研究探讨了机械通气患者ETCO2与PaCO2的相关性，结果显示，无论是在SIMV状态下，还是在脱机T管状态下，ETCO₂与PaCO₂具有一定的一致性，ETCO2监测可准确估计机械通气患者的PaCO2。2010年一项前瞻性、非盲法研究纳入了急诊科未插管的呼吸困难患者（≥18岁）43例（48次检测），其中18项（38%）检测的ETCO2与PaCO2差异达到或超过10 mmHg，ETCO2与PaCO2的平均差异为8 mmHg。这也提示我们，如果监测手法以及判读没有问题，ETCO2这个数值实际上是可信的。

二、ETCO2检测正常波形

正常人ETCO2值范围32～43 mmHg，正常ETCO2波形分为四相：Ⅰ相：吸气基线，处于零点，是呼气的开始部分；Ⅱ相：呼气上升支，为肺泡和无效腔的混合气；Ⅲ相：呼气平台，呈水平形，是混合肺泡气；Ⅳ相：呼气下降支，迅速而陡直下降至基线，新鲜气体进入气道(图2)。

图2 正常ETCO2波形

ETCO2观察指标包括: ①基线: 代表吸入CO2浓度; ②高度: 代表呼出CO2浓度; ③形态: 正常CO2波形与不正常波形; ④频率: 反映呼吸频率; ⑤节律: 反映呼吸中枢或呼吸机的设置。

在解读ETCO2波形时，一定要注意排除干扰因素，而不是一味地依赖波形和监测数值。影响ETCO2因素主要有机体因素和设备因素。

（1）机体因素：①影响CO2产生：体温、代谢情况、药物等；②影响CO2运输：心输出、肺灌注；③影响通气：阻塞性及限制性肺疾病，呼吸频率；④通气血流比例变化。

（2）设备因素：①呼吸机设置、故障，管道脱落、阻塞及漏气；②取样管堵塞，取样部位及速率。

三、ETCO2检测在心肺复苏患者中的应用

1. 提示骤停事件

如果ETCO2波形突然变零或基本接近于零（图3），排除了机器故障和其他原因后，首先考虑“没有血”或“没有气”，无论是哪种情况都提示出现了骤停事件，也许是心脏骤停，也许是呼吸骤停。ETCO2波形的变化可以作为其他监测的补充。

图3 ETCO2波形为零

2. 评估心肺复苏效果

在心肺复苏过程中PETCO2一直处于低水平，当PETCO2突然大于40 mmHg，则提示自主循环恢复（图4）。

注：CPR为心肺复苏；ROSC为自主循环恢复。

2024年发表的一项前瞻性观察队列研究分析了儿童心肺复苏期间ETCO2、心肺复苏质量与存活率之间的关系纳入234例患者，结果发现，ETCO2≥20 mmHg组的平均收缩压和平均舒张压均显著大于ETCO2＜20 mmHg组；平均ETCO2≥20 mmHg与心肺复苏期间较高的收缩压和舒张压、较低的心肺复苏通气率和较短的心肺复苏前停搏持续时间有关。不同ETCO2组的胸外按压率、深度和比例没有差异。复苏前的时间越长，ETCO2往往越低，这也反映了患者复苏时间越长，预后越差。所以，通过监测ETCO2可以评估心肺复苏效果，ETCO2越高，往往提示复苏效果越好。

2020年美国心脏协会（AHA）心肺复苏和心血管急救指南对有关成人基础生命支持（BLS）和高级心血管生命支持（ACLS）的建议予以合并，其中指出：在ACLS复苏期间持续测量动脉血压和ETCO2的做法可能有利于提高心肺复苏质量。在此之前已经有文献进行了相关研究。2010年AHA指南中提出，当PETCO2<10 mmHg，首先应设法改进心肺复苏的质量；其次，这可能提示患者的预后往往会非常差。复苏成功者PETCO2明显高于复苏失败者，PETCO2持续<10 mmHg患者的病死率接近100%。2017年《中国急诊呼气末二氧化碳监测专家共识》推荐监测ETCO2协助判断自主循环恢复，在心肺复苏的高级生命支持阶段，ETCO2数值突然上升10 mmHg以上，预示自主循环恢复，但复苏过程中ETCO2数值的变化受肾上腺素、碳酸氢钠等药物以及胸外按压质量的影响，需联合动脉血压等其他指标判断自主循环是否恢复。

从2024年发表的这篇文章中可以发现，自主循环恢复患者的ETCO2数值为20～30 mmHg，在心肺复苏最初的前10 min，曲线呈上升趋势；而自主循环未恢复患者的ETCO2数值持续低于20 mmHg，没有上升趋势和明显改变，这也提示复苏效果并不理想。自主循环恢复患者ETCO2随时间的变化大于自主循环未恢复患者。

3. 评估人工气道

目前公认的能够证明气管插管在气管内的正确方法有三种：①明确看到导管在声门内；②看到ETCO2的正常图形，这种方法更加直观，且反应快，操作方便（图5）；③支气管镜技术是判断导管位置的“金标准”，但其使用不便。

图5 二氧化碳图用于确认气管插管位置

注：该二氧化碳描记功能在插管期间，在竖轴上显示不同时间的PETCO2，患者插管后，就会检测PETCO2，用于确认气管插管的位置。呼吸期间PETCO2会不断变化，并在呼气末达到最高值。

如果气管导管误插入食道，尽管在食道内会有一定的残留气，但其没有正常的通气功能，所以ETCO2会迅速下降（图6）。需要注意的是，评估气道的前提是循环状态良好，如果循环状态不好，则无法进行评估。因为“血”和“气”的存在是波形出现的两个必不可少的条件。

图6 食管插管波形图

4. 评估通气功能

如果患者循环进入相对稳定阶段，通过ETCO2可以评估患者的通气功能。

（1）逐渐上升（图7）：ETCO2越来越高，提示可能出现呼吸频率下降、潮气量减低导致的通气不足。

图7 逐渐上升的ETCO2波形

（2）逐渐下降（图8）：ETCO2越来越低，提示呼吸频率增加、潮气量增加导致的通气过度；以及休克、心衰、肺灌注减少等。

图8 逐渐下降的ETCO2波形

（3）突然下降（图9）：提示气管插管移位（如进入食管或意外脱管）；气道或气管插管阻塞；呼吸停止、循环停止；呼吸机失常或松脱。

图9 突然下降的ETCO2波形

（4）基线逐渐上升（图10）：提示呼吸机呼出阀有故障或呼出端过滤器阻塞，以及吸气流速低或吸气时间短。

图10 基线逐渐上升的ETCO2波形

（5）其他：如图11所示，A图提示气管插管或前端呼吸机管道漏气，气囊漏气，或气管插管型号对患者来说相对偏小；B图提示气管插管扭曲或部分阻塞，气道异物、痰液堵塞，或者气道痉挛；C图提示不对等的肺通气（如侧卧位通气），气管插管管端抵达气管隆嵴导致双侧肺通气不对等；D图提示不规律呼吸，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，ETCO2平均值高于正常。

图11 ETCO2波形异常

5. 预测预后

在复苏过程中，高ETCO2可能意味着：①在复苏前存在气道问题；②有更好的按压水平；③发生休克的可能性大；④提升生存的可能性；⑤脉搏恢复。通过受试者操作特征曲线（ROC）可以发现，ETCO2的最佳切点是19.6 mmHg（灵敏度为0.67；特异度为0.53；ROC曲线下面积为0.57（95%CI：0.496～0.647）。提示我们，如果ETCO2＞19.6 mmHg，患者的预后可能更好，生存概率更高。如果ETCO2＜19.6 mmHg，则其生存的概率可能就低一些。我国学者开展的不同时长ETCO2对心肺复苏结局的比较研究表明，ETCO2＜10 mmHg为判断复苏失败的临界值，ETCO2≤10 mmHg的状况持续10 min，特异性最高，其阳性预测值（PPV）达到100%。

四、小结

ETCO2监测是一种无创、便捷、实时、连续的功能检测指标。正常人的ETCO2值范围为32～43 mmHg，正确解读ETCO2波形是临床应用的关键，另外需要注意指标的影响因素，排除干扰因素。ETCO2在心肺复苏中应用包括：提示骤停事件，评估心肺复苏效果，评估人工气道，监测通气功能，预测预后等。

参考文献

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作者介绍

颜卫峰

主任医师，医学博士，北京大学第三医院海淀院区呼吸与危重症医学科执行主任。主要研究方向：呼吸及内科危重症；现任中国医疗保健国际交流促进会临床微生物与感染分会委员，中国研究型医院学会呼吸病学专业委员会委员，北京医学会呼吸病学分会委员，北京慢性病防治与健康教育研究会呼吸病学专业委员会副主任委员，北京医师协会变态反应专科医师分会理事，中国心胸血管麻醉学会非心脏手术麻醉分会委员。

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