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技术资料
1、如何测量CO2
 
二氧化碳的测量方法有弥散性红外测量、电化学、光声转换、质谱法等,通常也是我们采用的是红外测量。这个只介绍这个方法。
上图中,红外传感器上有若干个通道的传感器,每个通道上均覆盖着只允许窄带波长透过的滤光片,滤光片允许透过的中心波长为4.26微米,其覆盖的传感器分别为信号通道。其他传感器为参考通道。红外光源发出的红外光穿过气室到达不同的传感器,如果气室里有二氧化碳气体分子,则信号通道的信号会衰减,但参考通道的信号不会因二氧化碳气体的存在而改变。
从上述传感器组合里得到的信号和二氧化碳浓度有一个函数关系,将不同浓度的二氧化碳通过气室并测量其信号输出,可以确立这个对应关系。在后续的电路里,单片机处理这些信号及其函数,并将信号转化为浓度波形,并根据这个波形,计算出EtCO2.FiCO2.Respiratory Rate等数据。此外,在电路里还有压力传感器,能测量大气压,大气压可以对二氧化碳浓度进行补偿计算,使设计精度得以提高。
 
2、人体二氧化碳的产生、作用和意义
 
   呼气末二氧化碳作为一种较新的无创伤监测技术,已越来越多地应用于手术麻醉的监护中,它具有高度的灵敏性,不仅可以监测通气也能反映循环功能和肺血流情况,目前已成为麻醉监测不可缺少的常规监测手段。
 
       2.1、PETCO2监测的原理
 
   组织细胞代谢产生二氧化碳,经毛细血管和静脉运输到肺,在呼气时排出体外,体内二氧化碳产量(VCO2)和肺通气量(VA)决定肺泡内二氧化碳分压(PETCO2)即PETCO2=VCO2×0.863/VA,0.863是气体容量转换成压力的常数。CO2弥散能力很强,极易从肺毛细血管进入肺泡内。肺泡和动脉CO2完全平衡,最后呼出的气体应为肺泡气,正常人PETCO2≈PACO2≈paCO2,但在病理状态下,肺泡通气/肺血流(V/Q)及交流(Qs/Qt)的变化,PETCO2就不能代表paCO2。呼气末二氧化碳的测定有红外线法,质谱仪法和比色法三种,临床常用的红外线法又根据气体采样的方式分为旁流型和主流型两类。
 
      2.2、PETCO2波形及意义
 

如上图,正常的CO 2波形一般可分四相四段:
     (1)Ⅰ相:吸气基线,应处于零位,是呼气的开始部分为呼吸道内死腔气,基本上不含二氧化碳。
     (2)Ⅱ相:呼气上升支,较陡直,为肺泡和无效腔的混合气。
     (3)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。
     (4)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。
 
      2.3、呼气末CO2的波形应观察以下5个方面:

      (1)基线:吸入气的CO2浓度,一般应等于零。
      (2)高度:代表PETCO2浓度。
      (3)形态:正常CO2的波形与异常波形。
      (4)频率:呼吸频率即二氧化碳波形出现的频率
      (5)节律:反映呼吸中枢或呼吸机的功能
 
      2.4、正常二氧化碳波形的定性指标和定量指标:

      (1)呼气中出现二氧化碳:表示代谢产生的二氧化碳经循环后从肺排出。
      (2)吸气中无二氧化碳:表示通气环路功能正常,无重吸入。
      (3)呼气时二氧化碳上升和平台波:快速上升的二氧化碳波形反映呼气初期气量足,而接近水平的平台波反映正常的呼气气流和不同部位的肺泡几乎同步排空。
      (4)PETCO2为定量指标,正常情况下应稍低于PETCO2 。
 
     2.5、异常的PETCO2波形

    
(1)呼气中CO2消失说明有效的肺循环和肺通气不足,或缺乏,麻醉时常由于技术性原因造成,如气管插管误入食管,通气环路接头脱落,或因通气障碍所致如呼吸暂停或呼吸道梗阻,也可以见于心跳停止。
     (2)吸气中出现CO2有意识地进行重吸入时,吸入气出现CO2­是正常现象(如MaplesonD型装置的Bain环路),异常的或大量的出现说明麻醉环路有故障,如活瓣关闭失灵。CO2吸收剂失效MaplesonD系统新鲜气流不足。
     (3)呼出气PETCO2波形异常:上升段延长提示因呼吸道高位阻塞或支气管痉挛以致呼气流量下降,肺泡平台倾斜度增加,说明因慢性阻塞性肺疾患或气管痉挛使肺泡排气不均。某些波形改变不一定是病理现象,如潮气量不足时,使用面罩,可看到不规则的或截锥形的波形;侧卧位机械通气时,肺泡平台呈驼峰状,Bain环路时可见慢频率呼吸心源性起伏和“Bain隆凸”波形。
    (4)PETCO2偏差:当PETCO2接近PACO2逐渐升高,说明肺泡通气不足或进入肺泡的CO2增加,如恶性高热;PETCO2逐渐下降,说明存在过度通气或循环系统的低排综合征。PETCO2逐渐下降,说明因肺栓塞造成CO2输送突然中断。周健等[5]认为:PETCO2骤降是空气栓塞的早期表现,可以在循环系统出现症状之前诊断空气栓塞,在多普列超声仪未能广泛应用的情况下,应常规持PETCO2监测。
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