Method Article

Bewertung der Kompatibilität und Genauigkeit der Capnography Sampling Line bei Verwendung mit einem tragbaren Capnographie-Monitor

DOI:

10.3791/61670

⸱

September 29th, 2020

 ,  , 
1Division of Respiratory Care, UT Health Science Center at San Antonio, 2Research and Development, OEM Engineering, Patient Monitoring, Medtronic, Jerusalem, 3Minimally Invasive Therapies Group, Scientific Communications, Medtronic, Minneapolis

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ziel dieser Studie war es, die Genauigkeit der Kapnographie-Probenahmelinien zu bewerten, die in Verbindung mit einem tragbaren Nachttisch-Capnographie-Monitor verwendet werden. Die Probenahmelinien von 7 Herstellern wurden auf Zugfestigkeit, Anstiegszeit und ETCO2-Genauigkeit in Abhängigkeit von Atemfrequenz oder zusätzlicher Sauerstoffdurchflussrate untersucht.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Kapnographie wird häufig verwendet, um den Beatmungsstatus des Patienten zu überwachen. Während die Sidestream-Capnographie nachweislich eine zuverlässige Bewertung2 des Endgezeiten-CO2 (ETCO2)liefert, wird seine Genauigkeit häufig mit kommerziellen Kits validiert, die aus einem Kapnographiemonitor und seinen passenden Einweg-Nasenkanülen-Probenahmelinien bestehen. Ziel dieser Studie war es, die Kompatibilität und Genauigkeit von paarkombinationen Kapnographie-Probenahmelinien mit einem einzigen tragbaren Nachtkappenmonitor zu bewerten. Eine Reihe von 4-Bench-Tests wurden durchgeführt, um die Zugfestigkeit, Anstiegszeit, ETCO2-Genauigkeit als Funktion der Atemfrequenz und ETCO2-Genauigkeit in Gegenwart von ergänzenden O2zu bewerten. Jeder Prüfstandtest wurde mit speziellen, validierten Geräten durchgeführt, um eine vollständige Bewertung der Leistung der Probenahmeleitung zu ermöglichen. Die 4-Bench-Tests unterschieden erfolgreich zwischen Probenahmelinien aus verschiedenen kommerziellen Quellen und legten nahe, dass aufgrund der erhöhten Anstiegszeit und der verringerten ETCO2-Genauigkeit nicht alle Nasenkanülen-Probenahmelinien zuverlässige klinische Daten liefern, wenn sie mit einem kommerziellen Kapnographie-Monitor gekoppelt sind. Es sollte darauf geachtet werden, dass jede Paarung von Kapnographiemonitoren und Einweg-Probenahmelinien vollständig für den Einsatz über Atemfrequenzen und zusätzliche O 2-Durchflussraten validiert wird, die häufig in klinischen Umgebungen auftreten.2

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Capnography ist eine häufig verwendete Technologie zur Beurteilung der Integrität des Beatmungsstatus eines Patienten, indem das Endgezeiten-CO2 (ETCO2) und die Atemfrequenz1des Patienten gemessen werden.2 In Kombination mit Derponimetrie kann eine umfassendere Beurteilung der Atemfunktion erreicht werden2,3. Die Kapnographie wird häufig in der Postanästhesiestation, bei intubierten oder tief sedierten Patienten4,auf der Intensivstation (ICU) und in der Notaufnahme5eingesetzt. In der Tat, die American Society of Anesthesiologists (ASA)6,7 empfiehlt kontinuierliche Kapnographie bei allen Vollnarkose-Verfahren8 und während der moderaten und tiefen Sedierung, die schätzungsweise 106 Millionen Verfahren in den Vereinigten Staaten von Januar 2010-Dezember 20149,10umfasste.

Inhärent bei der Verwendung der Kapnographie ist die Abhängigkeit von einem Gerät, das dem Arzt eine genaue Beurteilung des Beatmungsstatus eines Patienten liefert. Die Capnographie-Überwachung kann entweder Sidestream sein, in dem ausgeatmeter Atem durch eine Nasenkanüle und Schläuche zu einem Monitor umgeleitet wird, oder Mainstream, in dem ausgeatmeter Atem an der Quelle gemessen wird, ohne die Probeumzuleiten 11. Die Mainstream-Capnographie wird am häufigsten bei intubierten Patienten verwendet, während die Sidestream-Capnographie sowohl bei intubierten als auch bei nicht intubierten Patienten verwendet wird12. Ein wichtiger Bestandteil der Sidestream-Capnographie ist die Probenahmelinie, die CO2 aus dem ausgeatmeten Atem eines Patienten an den Detektor liefert, wo die Atemanalyse1,13auftritt. Kommerzielle Sampling-Linien-Designs variieren erheblich, mit Unterschieden in Dernächstekhilfe-Verbindungspunkten, Nasenkanülenformen und Rohrvolumen, die alle die Leistung der Sampling-Linie13,14beeinflussen können. Beispielsweise können Nasenkanülen-Probenahmelinien bis zu 10 Verbindungen zwischen Nasenkanüle, Luftbefeuchter, ETCO 2-Probenahmelinie und O2-Förderrohren (Abbildung 1)haben.2 Jede dieser Verbindungen stellt einen potenziellen Schwachpunkt im Überwachungssystem dar.

Die Leistung von Nasenkanülen-Probenahmelinien kann durch eine Vielzahl von Tests wie die Gesamtschwäche und Die Anstiegszeit bewertet werden. Darüber hinaus können sie getestet werden, um den Einfluss der Atemfrequenz und die Lieferung von zusätzlichem Sauerstoff auf ETCO2-Werte zu bestimmen. Obwohl frühere Studien etCO2 Genauigkeit auf einer begrenzten Anzahl von Probenahmelinien15,16,17,18,19,20,21,22,23, berichtet haben, gibt es keine bekannten Studien, die Nasal Kanülenkapsel-Sampling-Line-Leistung mit einer Kombination von Tests bewertet haben, wie die Identifizierung der Gesamtschwachstelle, Messung der Anstiegszeit, und Bestimmung der ETCO2 Genauigkeit.

Der Gesamtschwachpunkt einer Probenahmeleitung kann mit einem Zugfestigkeitstest gemessen werden, bei dem jeder Verbindungspunkt auf die Kraft der Verbindung getestet wird, bevor sie einen Bruchpunkt erreicht. Der Zugfestigkeitstest kann den schwächsten Anschlusspunkt für ein medizinisches Gerät identifizieren und ermöglicht so direkte Vergleiche zwischen einzigartigen Gerätedesigns. Dieser Stil der Festigkeitsprüfung wird oft auf medizinischen Geräten durchgeführt, von Schrittführt bis hin zu Kathetern24,25. Da Kapnographie-Sampling-Linien über eine große Anzahl von Schlauchanschlusspunkten verfügen, kann der schwächste Anschlusspunkt je nach Gerätedesign variieren. Die Zugfestigkeit von Anschlusspunkten ist besonders in mobilen Umgebungen wie Krankenwagen wichtig, in denen Probenahmeleitungen aus Platzgründen unbeabsichtigt auseinandergezogen werden können. Kapnographie-Probenahmelinien können auch unbeabsichtigt in Krankenhauszimmern getrennt werden, wo mehrere Überwachungssysteme oft gleichzeitig mit einem Patienten verbunden sind und die Geräteleitungen entweder von einem mobilen Patienten oder einem Gesundheitsdienstleister verheddert und angezogen werden können. In beiden Szenarien kann die Spannung, die auf die Probenahmeleitung angewendet wird, zu einem Verlust von Kapnographiedaten und in einigen Fällen zu einer Unterbrechung der ergänzendenO2-Lieferung führen.

Ein weiteres kritisches Element der Sidestream-Capnographie-Überwachung, die von der Planung der Probenahmeleitung betroffen ist, ist die Anstiegszeit, definiert als die Zeit, die für einen gemessenenCO2-Wert benötigt wird, um von 10 % auf 90 % des Endwerts14zu erhöhen. Die Anstiegszeit ist ein direkter Indikator für die Systemauflösung und definiert, wie gut einzelne Atemzüge während der Probenahme voneinander getrennt werden (Abbildung 2A). In der Praxis ist eine kürzere Anstiegszeit einer langen Anstiegszeit vorzuziehen. Dies ist auf die mögliche Vermischung mehrerer Atemproben in Kapnographiesystemen mit langen Anstiegszeiten zurückzuführen, was zu ungenauen ETCO2-Messungen 14führt. Wichtig ist, dass die Anstiegszeit sowohl durch den Atemfluss als auch durch das Design der Probenahmelinie beeinflusst wird, da sich die Luft entlang der Schläuche bewegt, das Vorhandensein von Filtern und das Volumen des Totraums innerhalb der Probenahmelinie. Probenahmelinien mit mehr Totraum haben die Auflösung der Atemprobe reduziert, was zu gemischten Atem-ETCO2-Wellenformen und damit zu ungenauen ETCO2-Messwerten 13,14führt. Diese schlecht differenzierten Atemproben treten am häufigsten bei Patienten mit einer schnellen Atemfrequenz auf, einschließlich Säuglingen und Kindern14,,15,,16.

ETCO2 Messungen können auch durch Atemfrequenz und die Lieferung von zusätzlichem Sauerstoff beeinflusst werden15,26,27,28. Obwohl Veränderungen in der Minutenbeatmung und das Vorhandensein von Atemdepressionen mit einem Kapnographen leicht erkannt werden können27,28, gibt es kaum Daten über die spezifische Leistung der Nasenkanülen-Capnographie-Probenahmelinien bei unterschiedlichen Atemfrequenzen. Eine kürzlich durchgeführte Studie ergab, dass die Atemfrequenz, die mit einem Atemvolumenmonitor und einem Kapnographen gemessen wurde, stark korreliert war (R = 0,98 ± 0,02) und für alle Atemfrequenzen, einschließlich normaler, langsamer und schneller Atemfrequenzen, konsistent war28. In Bezug auf die Verwendung von zusätzlichem Sauerstoff, eine separate Studie verglichen ETCO2 Messungen bei gesunden Probanden in Gegenwart von gepulsten oder kontinuierlichen Sauerstofffluss, mit zwischen 2 und 10 L/min Sauerstoff17. Während der gepulste Sauerstofffluss einen begrenzten Einfluss auf die gemessene ETCO2 (Median 39,2 mmHg) hatte, führte der kontinuierliche Sauerstofffluss, der im klinischen Umfeld Standard ist, zu einer breiten Palette von ETCO2-Messungen (Median 31,45 mmHg, Bereich 5,4 bis 44,7 mmHg), die klinisch von ETCO2-Werten in Abwesenheit von zusätzlichem Sauerstoff17unterschieden. Darüber hinaus wurden Unterschiede in ETCO2-Messungen in Gegenwart von zusätzlichem Sauerstofffluss über Nasenkanülen-Designs15,18verglichen. Im Gegensatz zu Nasenkanülen mit oralen Schaufeln ergab eine Studie, dass einige Kanülen es versäumten, ausgeatmetesCO2 in Gegenwart von 10 L/min O218an das Kapnometer zu liefern. Eine andere Studie berichtete, dass während ETCO2-Messungen mit zusätzlichem Sauerstoff während der simulierten normalen Beatmung normal waren, ETCO2-Werte in Gegenwart von zusätzlichem Sauerstoff während der simulierten Hypoventilation und Hyperventilation15reduziert wurden. Dies steht im Einklang mit dem Nachweis, dass die ETCO2-Genauigkeit schwieriger zu erreichen ist, wenn die Durchflussrate vonCO2 im ausgeatmeten Atem der Durchflussrate von zusätzlichem Sauerstoff ähnelt, aufgrund der Verdünnung des ausgeatmetenCO2 (Abbildung 2B)20.

Die Genauigkeit der ETCO2-Messwerte wurde in mehreren unabhängigen Studien bewertet, die alle zu dem Schluss kamen, dass die Kapnographie ein zuverlässiges Maß für den Belüftungsstatus16,,18,19,,20,21,22bot. Allerdings haben nur wenige Studien die Genauigkeit verschiedener Sidestream-Capnographiesysteme verglichen, und obwohl Kapnographie-Sampling-Linien mit einer Vielzahl von kommerziellen Kapnographie-Monitoren verwendet werden, ist die Genauigkeit dieser kreuzgekoppelten Geräte nicht gut beschrieben23. Daher ist es für Gesundheitsdienstleister, die dieses Gerät zur Überwachung der Patientenbeatmung verwenden, wichtig zu bestimmen, ob alternative kommerzielle Probenahmeleitungen mit Kapnographiemonitoren kompatibel sind und genaue Daten liefern.

Ziel dieser Studie war es, die Kompatibilität und Genauigkeit der kommerziell erhältlichen Sidestream-Capnographie-Probenahmelinien zu ermitteln, die in Verbindung mit einem tragbaren Kapnographiemonitor verwendet werden. Eine Reihe von vier Prüfstandstests wurde mit speziell entwickelten, validierten Systemen durchgeführt, um die Leistung einer Reihe von Kapnographie-Probenahmelinien mit einem einzigen Atemschutzmonitor zu vergleichen. Zu den vier wichtigsten Ergebnissen der Studie gehörten (1) Zugfestigkeit und Identifizierung des schwachen Anschlusspunktes für jede Kapnographie-Probenahmelinie; (2) Anstiegszeit; (3) ETCO2 Genauigkeit in Abhängigkeit von der Atemfrequenz; und (4) ETCO2-Genauigkeit in Gegenwart von zusätzlichem Sauerstoff.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die bei diesen Banktests verwendeten Kapnographie-Sampling-Linien umfassten 16 Stichprobenlinien für Erwachsene, Kinder und Neugeborene aus 7 kommerziellen Quellen. Von den 16 Probenahmelinien, die in den Prüfstandsprüfungen enthalten waren, stammten 5 Probenahmelinien vom gleichen Hersteller wie der für die Tischprüfungen verwendete Kapnographiemonitor ("passte") und 11 Probenahmelinien stammten von alternativen Herstellern ("cross-paired")(Tabelle der Werkstoffe). Alle Nasenkanülen-Probenahmelinien haben ein ähnliches Design, mit bis zu 10 Verbindungspunkten zwischen Kanüle, Luftbefeuchter, O2-Stecker, CO2-Stecker, 4-Wege-,O2-Rohr undCO2-Rohr ( Abbildung1).

1. Messung der Zugfestigkeit der Probenahmeleitung

  1. Kalibrieren Sie die Zugprüfung Jig.
    1. Legen Sie in der Zugtest-Jig-Software die Wägezellenauswahl auf 100,00 kg und den Lastparameter auf 10,00 kg fest.
  2. Befestigen Sie Probenleitungskomponenten (Beispiel:O2-Stecker mit O2-Rohr) an die kalibrierte Zugprüfvorrichtung.
  3. Beginnen Sie mit einer Masse von 0 kg die Spannung an der Probenahmeleitungskomponente und beobachten Sie, ob die Anschlussverbindung der Probenahmeleitung intakt bleibt.
  4. Wenn die Abtastleitungsverbindung intakt bleibt, erhöhen Sie die Masse automatisch kontinuierlich, und beobachten Sie, wann die Unterteile unterbrochen oder getrennt werden.
    HINWEIS: Die Auflösung der Jig ist auf 10 g Inkremente begrenzt.
  5. Zeichnen Sie die maximale Spannung (kg) auf, die vor dem Abbruch der Probenahmeleitung ausgeübt wurde.
  6. Wiederholen Sie den Zugfestigkeitstest für alle 10 potentiellen Probenahmeleitungsunterteile: O2-Stecker mitO2-Rohr; O2 Schläuche mit 4-Wege; 4-Wege mit2 O 2-Schläuchen; O2 Schläuche mit Kanüle; Kanüle mit2 CO2-Schläuchen; CO2-Schläuche mit 4-Wege; 4-Wege mit2 CO 2-Schläuchen; CO2-Schläuche mitCO2-Stecker; Luftbefeuchter mit Schläuchen; Schläuche mit Kanüle.
  7. Wiederholen Sie den Zugfestigkeitstest auf 16 Probenahmelinien aus 7 kommerziellen Quellen.

2. Messung der Anstiegszeit und der Genauigkeit der Probenahmeleitung

  1. Kalibrieren Sie das Anstiegszeitmessgerät.
    1. Standard 0,95 mm Innendurchmesser CO2 PVC Rohr in zehn 15 cm Stück schneiden.
    2. Betreiben Sie die Jig mit den folgenden Schritten:
      1. Schalten Sie den Luftkompressor, den Jig-Controller und das Netzteil ein.
      2. Öffnen Sie denCO2-Gasstrom.
      3. Befestigen Sie den Abtastkanal direkt an der Messkammer ohne die Probe.
      4. Kalibrieren Sie den Luft- undCO2-Strom auf 10 l/min und die Gasabtastrate auf 50 ml/min mit einem Massendurchflussmesser und einem speziellen Begrenzer.
        HINWEIS: Die maximale Abtastrate des Kapnographiemonitors beträgt 50 ml/min.
      5. Öffnen Sie die Jig-Software und definieren Sie die Testparameter wie folgt: Air:CO2-Verhältnis 1:1; Luftzeit = 3 Sekunden, CO2 Zeit = 3 Sekunden, 10 Zyklen, Anstiegszeit Messlänge: keine.
      6. Öffnen Sie2 das CO 2-Ventil.
      7. Wählen Sie die Schaltfläche Kalibrierung beenden auf der Registerkarte Messung aus, und stellen Sie sicher, dass sie grün wird.
      8. Wählen Sie die Schaltfläche Messen aus, und warten Sie, bis die Gasdurchflusszyklen enden.
      9. Schließen Sie2 das CO 2-Ventil.
    3. Zeichnen Sie die Hintergrundanstiegszeit auf, und stellen Sie sicher, dass das Ergebnis weniger als 60 ms beträgt. Wenn er größer ist, reinigen Sie die optische Kammer mit Luftstrom und schließen Sie den y-Stück/Atemwegsadapter ordnungsgemäß wieder an.
    4. Nehmen Sie 10 Messungen und berechnen Sie den durchschnittlichen Anstiegszeitwert.
    5. Vergleichen Sie den Anstiegszeitwert mit den Rändern und bestätigen Sie, dass er sich innerhalb der Spezifikationsgrenzen befindet, vordefiniert als Anstiegszeithintergrund < 60 ms und Anstiegszeit einer Kontrollprobe, eines 15 cm PVC-Rohrs, 0,95 mm Innendurchmesser, gleich 39 ± 5 ms.
    6. Vergleichen Sie die Lieferzeit mit den Rändern und bestätigen Sie, dass sie innerhalb der Spezifikationsgrenzen liegt, vordefiniert als Hintergrundlieferzeit <100 ms und Lieferzeit einer Kontrollprobe, einem 15 cm PVC-Rohr, 0,95 mm Innendurchmesser, gleich 152 ± 5 ms.
  2. Öffnen Sie eine neue kommerzielle Sampling-Linie.
  3. Schließen Sie die Abtastleitung an das Anstiegszeitmessgerät an.
  4. Klicken Sie auf die Start-Taste in der Rise Time Messgerät-Software und warten Sie, bis das Gerät die Anstiegszeit misst.
    HINWEIS: Das Gerät wiederholt die Messung 10 Mal und durchschnittlich die Wiederholungen automatisch, um den Anstiegszeitmittelwert und die Standardabweichung zu melden.
    1. Kopieren Sie das Ergebnis der Anstiegszeit in den Bericht.
  5. Trennen Sie die Abtastleitung vom Anstiegszeitmessgerät.
  6. Berechnen Sie die maximale Atemfrequenz für die Inhalation: Ausatmungszeitverhältnisse von 1:1 und 1:2, in Atemzügen pro Minute (BPM).
    1. Berechnen Sie die maximale Atemfrequenz unter Verwendung der gemessenen Anstiegszeit für die Probenahmelinie und eines Atemverhältnisses von 1:1, mit der folgenden Gleichung:
      figure-protocol-1
      wobei 30 s die kumulative Zeit darstellt, die zum Ausatmen während 1 min (1:1 Inhalation:Ausatmungszeit) verwendet wird.
      HINWEIS: Bei einem Atemverhältnis von 1:1 stellt die maximale Atemfrequenz die am schnellsten zulässige Atemfrequenz dar, ohne die ETCO2-Genauigkeit zu beeinträchtigen, wenn die für das Ein- und Ausatmen erforderliche Zeit gleich ist.
    2. Berechnen Sie die maximale Atemfrequenz unter Verwendung der gemessenen Anstiegszeit für die Probenahmelinie und eines Atemverhältnisses von 1:2, mit der folgenden Gleichung:
      figure-protocol-2
      wobei 40 s die kumulative Zeit darstellt, die zum Ausatmen während 1 min (1:2 Inhalation:Ausatmungszeit) verwendet wird.
      HINWEIS: Bei einem Atemverhältnis von 1:2 stellt die maximale Atemfrequenz die am schnellsten zulässige Atemfrequenz dar, ohne die ETCO2-Genauigkeit zu beeinträchtigen, wenn die zum Ausatmen verwendete Zeit doppelt so lang ist wie die Zeit, die zum Einatmen verwendet wird.
  7. Berechnen Sie die Ausatmungszeit für das Einatmen: Ausatmungszeitverhältnisse von 1:1 und 1:2.
    1. Verwenden Sie für ein Atemverhältnis von 1:1 die folgende Gleichung:
      figure-protocol-3
      wobei 30 s die kumulative Zeit darstellt, die zum Ausatmen während 1 min (1:1 Inhalation:Ausatmungszeit) verwendet wird.
    2. Verwenden Sie für ein Atemverhältnis von 1:2 die folgende Gleichung:
      figure-protocol-4
      wobei 40 s die kumulative Zeit darstellt, die zum Ausatmen während 1 min (1:2 Inhalation:Ausatmungszeit) verwendet wird.
  8. Bestimmen Sie die Genauigkeit jeder Probenahmeleitung bei 150 BPM für 1:1 und 1:2 Atemverhältnisse, indem Sie die maximale Atemfrequenz bewerten.
    HINWEIS: Wenn die maximale Atemfrequenz ≥150 BPM beträgt, gilt die Probenahmeleitung als genau für das Atemverhältnis, aber wenn die maximale Atemfrequenz <150 BPM beträgt, wird die Probenahmeleitung bei 150 BPM nicht als genau betrachtet.
  9. Wiederholen Sie die Schritte 2.2-2.8 für alle 16 getesteten Probenahmelinien.
  10. Führen Sie statistische Analysen mit statistischer Software durch.
    1. Vergleichen Sie Mittelwert und Standardabweichung mit dem t-Test von Student mit einem beidseitigen Signifikanzniveau von 0,05 für alle Capnographiemonitore, die mit Sampling-Linien übereinstimmen, im Vergleich zu allen capnography monitor cross-paired sampling lines.
    2. Wiederholen Sie die statistische Analyse, um alle mit der Pädiatrie abgestimmten pädiatrischen Stichprobenlinien mit allen capnographischen, paarten pädiatrischen Stichprobenlinien zu vergleichen.
    3. Wiederholen Sie die statistische Analyse, um alle mit dem Kapnographiemonitor abgestimmten Stichprobenlinien für Erwachsene mit allen capnographischen, paarten Stichprobenlinien für Erwachsene zu vergleichen.

3. Messen Sie die ETCO2-Genauigkeit in Abhängigkeit von der Atemfrequenz

  1. Bereiten Sie die Manikine vor, indem Sie sie in eine Supine-Position setzen und die Probenahmelinie mit der Manikin gemäß Herstelleranleitung verbinden.
  2. Schließen Sie die Sampling-Linie an den Kapnographiemonitor an, und ändern Sie die Einstellung des Kapnographie-Monitors, um Stichprobenleitungen aller Hersteller zu akzeptieren, indem Sie Einstellungen und Abbruch der Goldring-Identifikationauswählen.
  3. Bereiten Sie die Atemsimulator-Jig vor und kalibrieren Sie sie, um die simulierte Atemfrequenz zu steuern.
    HINWEIS: Die Atemsimulator-Jig besteht aus einem 2-Wege-Elektro-Betriebsventil, das eine präzise Steuerung des Stroms vonCO2 und N2 zur Manikine ermöglicht, um die menschliche Atmung zu simulieren.
    1. Verwenden Sie einen Durchflussmesser, um den Gasstrom zu messen und ihn auf 10 l/min zu kalibrieren.
    2. Öffnen Sie die Atemsimulator-Jig-Software und stellen Sie den Betriebszyklus auf 50% ein.
    3. Testen Sie auf Leckagen im System mit einer Dichtheitsprüfung.
      1. Schließen Sie die Probenahmeleitung an denCO2-Port an der Dichtheitsprüfungsvorrichtung an.
      2. Erstellen Sie einen Knick in der Sampling-Zeile, um zu verhindern, dassCO2 das Ende der Sampling-Leitung verlässt.
      3. Mit einem Durchfluss von 50 ml/minCO2kann der Druck in der Probenahmeleitung auf 300 mmHg erhöht werden, und dann aufhören,CO2hinzuzufügen.
      4. Beobachten Sie, ob der Druck in der Probenahmeleitung gleich bleibt oder abnimmt. Wenn der Druck abnimmt, bestätigt dies ein Leck im System, und in Schritt 4.2 sollte eine neue Probenahmeleitung angewendet werden.
    4. Verbinden Sie das Atemsimulator-Jig mit der Manikine.
  4. Erhöhen Sie den 5%CO2-Durchfluss auf 10 l/min und denN2-Durchfluss auf 10 l/min mit dem Atemsimulator-Jig. Halten Sie die Durchflussraten während des gesamten Tests konstant.
  5. Warten Sie 30 Sekunden, um eine gleichmäßige Capnographie-Wellenform zu ermöglichen, und notieren Sie dann den ETCO2-Wert (mmHg).
  6. Messen Sie insgesamt 10 ETCO2-Werte über 180 Sekunden.
  7. Ändern Sie die Atmungsrate mit dem Atemsimulator-Jig, lassen Sie die Capnographie-Wellenform für 30 Sekunden normalisieren und zeichnen Sie 10 ETCO2-Werte über 180 Sekunden auf.
    1. Wiederholungsmessungen für jede untersuchte Atemfrequenz: 10, 20, 40, 60, 80, 100, 120 und 150 BPM.
  8. Bestimmen Sie den Durchschnitt und die Standardabweichung der 10 gemessenen Messwerte bei jeder Atemfrequenz.
  9. Wiederholen Sie die Schritte 4.1-4.8 für alle 16 getesteten Probenahmelinien.
  10. Führen Sie statistische Analysen mithilfe von Bland-Altman-Grafikdiagrammen durch, um die Verzerrung der Sampling-Linie auszuwerten.

4. Messen Sie die ETCO2-Genauigkeit in Gegenwart von ergänzendem O2

  1. Bereiten Sie die Manikine und Atemsimulator Jig wie in den Schritten 4.1-4.3 beschrieben beschrieben. Stellen Sie die Atemsimulator-Jig auf 10 BPM ein.
  2. Schließen Sie die O2-Leitung an 100% O2an.
  3. Erhöhen Sie denCO2-Durchfluss auf 6 L/min und denO2-Durchfluss auf 0 L/min, um ihn als Referenzmessung zu verwenden.
  4. Damit sich die Kapselform stabilisieren kann, warten Sie 30 Sekunden, bevor Sie den ETCO2-Wert aufzeichnen.
  5. Lesen Sie den ETCO2-Wert 10 Mal über 180 Sekunden.
  6. Ändern Sie die Durchflussmenge desCO2 und O2, lassen Sie die Kapnographie-Wellenform für 30 Sekunden normalisieren, und wiederholen Sie die 10 ETCO2 Messungen über 180 Sekunden. Um gängige klinische Szenarien zu erfassen, verwenden Sie die folgenden Kombinationen vonCO2- und O2-Durchflussraten:2
    1. Verwenden Sie eine Kombination aus 2 L/minCO2 und 2 L/min O2.
    2. Verwenden Sie eine Kombination aus 4 L/minCO2 und 2 L/min O2.
    3. Verwenden Sie eine Kombination aus 4 L/minCO2 mit 4 L/min O2.
    4. Verwenden Sie eine Kombination aus 6 L/minCO2 mit 4 L/min O2.
    5. Verwenden Sie eine Kombination aus 6 L/minCO2 mit 6 L/min O2.
    6. Verwenden Sie eine Kombination aus 8 L/minCO2 mit 6 L/min O2.
  7. Wiederholen Sie den Test wie unter 5.1-5.6 für jede Probenahmelinie beschrieben.
  8. Führen Sie statistische Analysen mithilfe von Bland-Altman-Grafikdiagrammen durch, um die Verzerrung der Sampling-Linie auszuwerten.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zugfestigkeit
Sechzehn Kapographie-Probenahmelinien von 7 Herstellern wurden getestet, um die Zugfestigkeit jedes hauptbemusterten Leitungsgelenks zu bestimmen (Abbildung 1, Materialtabelle). Aufgrund von Unterschieden in der Auslegung der Probenahmelinie sind nicht alle Verbindungen in allen Probenahmelinien vorhanden. Der Kapnographiemonitor stimmte mit den Stichprobenlinien 8, 9, 14, 15 und 16 über eine mindeste Gesamtzugfestigkeit zwischen 3,55 kg und 5,94 kg über ein. Die meisten paartgepaarten Probenahmelinien wiesen ähnliche Zugfestigkeiten auf (Tabelle 1). Die Probenahmelinie 6 hatte die schwächste Zugfestigkeit, mit einer Zugfestigkeit von 1,33 kg an der Verbindung zwischen demCO2-Rohr und dem 4-Wege-Rohr. Zu den gemeinsamen Schwachstellen aller Probenahmelinien gehörten die Verbindung zwischen demCO2-Schlauch und dem 4-Wege-Rohr sowie die Verbindung zwischen kanülen und der CO2-Röhre.2

Anstieg der Zeit
Die Anstiegszeit, definiert als Zeit, die für die Erhöhung des gemessenenCO2-Wertes von 10 % auf 90 % des Endwertes erforderlich ist (Abbildung 2), wurde für dieselben 16 Kapnographie-Probenahmelinien (Materialtabelle) ermittelt. Der Vergleich der mit dem Kapnographie-Monitor abgestimmten und den paartgekoppelten Stichprobenlinien ergab, dass die Anstiegszeit für alle paartkombinierten Stichprobenlinien deutlich höher war (147 ± 23 ms gegenüber 201 ± 66 ms; p<0.001). Ein signifikanter Unterschied bestand auch zwischen erwachsenen und paart-stichprobengorten Stichprobenlinien (135 ± 13 ms vs. 214 ± 61 ms; p<0.001), nicht jedoch zwischen pädiatrischen und paart abgestimmten Stichprobenlinien (156 ± 25 ms vs. 169 ± 69 ms; p=0,395). Basierend auf der gemessenen Anstiegszeit für jede Probenahmeleitung, der maximalen Atemfrequenz (BPM) und der Ausatmungszeit, mit Hilfe einer Inhalation: Ausatmungsverhältnis von 1:1 und 1:2 wurde die Genauigkeit jeder Probenahmeleitung bei 150 BPM ermittelt. Während ein Großteil der Probenahmelinien eine Genauigkeit bei 150 BPM für beide Atemverhältnisse aufwies, konnten die Stichprobenlinien 2, 3, 6, 7, 12 und 13 jeweils nicht bei 150 BPM die Genauigkeit beibehalten, während die Probenahmelinien 1, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 14, 15 und 16 unter allen getesteten Bedingungen die Genauigkeit bei150 BPM beihielten(Tabelle 2). Insbesondere die Stichprobenlinien 3, 6 und 13 entsprachen nicht dem Genauigkeitsstandard bei 150 BPM sowohl in den 1:1- als auch in den 1:2-Inhalations-/Ausatmungsverhältnissen.

ETCO2 Genauigkeit in Abhängigkeit von der Atemfrequenz
Die Genauigkeit von ETCO2 wurde mit Atmungsraten zwischen 10 und 150 BPM für 16 Probenahmelinien von 7 Herstellern (Materialtabelle )gemessen. Der erwartete ETCO2 in Gegenwart von 5%CO2 betrug 34 mmHg bei Umgebungsdruck, und der als akzeptable Genauigkeit vordefinierte Bereich betrug ±2 mmHg für Messwerte zwischen 0-38 mmHg und ±5% des Messwerts + 0,08 für jede 1 mmHg über 38 mmHg. Unter den getesteten Erwachsenen-Probenahmelinien, bei 10 BPM, lesen die Probenahmelinien 8 und 9 ETCO2 gleich 33-34 mmHg (Abbildung 3A). Die Probenahmelinien 2, 5, 6 und 7 lesen auch ETCO2-Werte in einem akzeptablen Bereich (31-34 mmHg) bei den niedrigsten Atmungsraten (10-20 BPM). Im Gegensatz dazu meldeten die Probenahmelinien 3 und 4 niedrige ETCO2-Werte bei der niedrigsten Beatmungsrate (10 BPM), und diese Messwerte verringerten sich auf 0 mmHg, wenn die Atmungsrate auf 80 BPM oder höher stieg. Lediglich die Stichprobenlinien 1, 8 und 9 erfassten weiterhin Messwerte bei sehr hohen Beatmungsraten (120-150 BPM); Die Stichprobenlinien 2, 3, 4, 5, 6 und 7 lesen ETCO2-Werte gleich 0 mmHg bei sehr hohen Beatmungsraten (≥100 BPM). Ein ähnliches Muster wurde in den pädiatrischen und neonatalen Probenahmelinien beobachtet, in denen die Probenahmelinien 10, 11, 14, 15 und 16 Messwerte über alle Atemgeschwindigkeiten erfassten, und die Probenahmelinien 12 und 13 berichteten ETCO2 gleich 0 mmHg bei Atmungsraten ≥100 BPM (Abbildung 3B). Die Verzerrung der ETCO2-Messwerte wurde mit Bland-Altman-Plots für Kapnographie-Monitor abgestimmte und paartierte Probenahmelinien bestätigt, bei denen ein Großteil der ETCO2-Messungen innerhalb von 95% lag, aber die abgestimmten Probenahmelinien eine höhere Genauigkeit mit einer Verzerrung gegenüber der Überschätzung von ETCO2 bei 150 BPM zeigten und die paartgepaarten Probenahmelinien die ETCO2-Messungen stark unterschätzten, wenn die Atemfrequenz 80 BPM oder höher betrug ( Abbildung4A-B).

ETCO2 Genauigkeit in Gegenwart von zusätzlichem Sauerstoff
Neben der Untersuchung der Genauigkeit der ETCO2-Werte kommerzieller Probenahmelinien von 7 Herstellern(Materialtabelle) in Abhängigkeit von der Atemfrequenz wurde ihre Genauigkeit auch in Gegenwart von 2, 4 oder 6 L/min zusätzlichem Sauerstoff (Abbildung 5) bewertet, die den Bereich der zusätzlichen Sauerstoffdurchflussraten darstellen, die häufig in klinischen Umgebungen verwendet werden. 3,29 In allen Fällen betrug der erwartete ETCO2 34 mmHg. In Ermangelung von zusätzlichem Sauerstoff lagen die ETCO2-Werte bei 34 ± 0 mmHg für die Probenahmelinien 8 und 9 und bei den Probenahmelinien 3, 4 und 12 bei nur 16 ± 0 mmHg (Abbildung 5A). Bei Zugabe von 2 L/min zusätzlichem Sauerstoff zeigte die Mehrheit der Probenahmelinien eine Abnahme der beobachteten ETCO2-Werte zwischen 0 ± 0 mmHg und 23 ± 1 mmHg; Probenahmelinien 7, 8 und 9 meldeten ETCO2-Werte zwischen 33 ± 0 mmHg und 34 ± 0 mmHg (Abbildung 5B). Der extremste Rückgang des ETCO2-Wertes trat in der Probenahmelinie 2 auf, in der ETCO2 von 0 mmHg in Gegenwart von nur 2 L/min zusätzlichem Sauerstoff gemessen wurde; dies wurde auch bei den Probenahmelinien 2 und 5 in Gegenwart von 4 und 6 L/min zusätzlichem Sauerstoff beobachtet (Abbildung 5C-D). Eine verringerte ETCO2-Genauigkeit wurde auch in den Probenahmelinien 1, 6, 10, 11 und 13 in Gegenwart von 2, 4 oder 6 L/min zusätzlichem Sauerstoff beobachtet(Abbildung 5B-D). Bland-Altman-Plots für Kapnographie-Monitor abgestimmte und kreuzgekoppelte Probenahmelinien zeigen, dass die abgestimmten Probenahmelinien zwar eine hohe Präzision und begrenzte Verzerrung beim Lesen von ETCO2-Werten in Gegenwart von zusätzlichem Sauerstoff aufwiesen, die paartkombinierten Probenahmelinien ETCO2 jedoch in Gegenwart von zusätzlichem Sauerstoff konsequent unterschätzten(Abbildung 6A-B).

Tabelle 1: Zugfestigkeitstest der Kapnographie-Probenahmelinien. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.

Tabelle 2: Anstieg der Zeit für Kapnographie-Sampling-Linien in Verbindung mit einem tragbaren Kapnographiemonitor. Die Anstiegszeit für jede Probenahmelinie wurde zehnmal gemessen, um die Genauigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.

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Abbildung 1: Capnography Sampling Line Design. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 2: Grundlagen der Sidestream-Capnographie. (A) Beispielentwurf einer Probenahmeleitung, die zeigt, wie ausgeatmetesCO2 vom Gerät abgetastet wird. (B) Typische Korrelation zwischen Atemdurchflussrate (schwarze Linie) und ETCO2 (grüne Linie) als Funktion der Zeit. Ein konstanter zusätzlicherO2-Fluss wird durch eine blaue gestrichelte Linie dargestellt. Genaue Messung von ETCO2 tritt auf, wenn CO2 spitzen Wert erreicht hat (grüne gestrichelte Linie). Ungenaue ETCO2-Messungen (rote gestrichelte Linien) können später im Atemzyklus auftreten, wennCO2 mit ergänzendemO2verdünnt wird. Dies tritt am häufigsten auf, wenn der CO2-Ausatmungsstromraten dem Durchfluss von zusätzlichemO2entspricht.2 Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 3: ETCO2-Genauigkeit der Stichprobenlinien für die Katonographie von Erwachsenen und Kindern in Abhängigkeit von der Atmungsrate. Gemessene ETCO2-Werte für (A) Adult und (B) Pädiatrische und neonatale Kapnographie-Sampling-Linien über einen Bereich von Atemfrequenzen von 10 bis 150 BPM. In allen Fällen beträgt der erwartete ETCO2-Wert 34 mmHg. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 4: Bland-Altman-Diagramm für ETCO2-Messungen durch (A) Angepasste Probenahmelinien in Abhängigkeit von der Erhöhung der Atemfrequenz und (B) Paart-Probenahmelinien in Abhängigkeit von der Erhöhung der Atemfrequenz. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 5: ETCO2 Genauigkeit der Kapnographie-Probenahmelinien in Gegenwart von zunehmendem zusatzsauerstoff. ETCO2 Genauigkeit wird für berichtet (A) Kein zusätzlicher Sauerstoff; (B) 2 L/min zusatzsauerstoff; (C) 4 L/min zusatzsauerstoff; und (D) 6 L/min zusatzsauerstoff. Die grüne Linie bei 34 mmHg stellt den erwarteten ETCO2-Wert für alle Messungen dar. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 6: Bland-Altman-Diagramm für ETCO2-Messungen durch (A) Angepasste Stichprobenlinien in Abhängigkeit von der Erhöhung der zusätzlichen O2-Durchflussrate;2 (B) Kreuzgekoppelte Probenahmelinien als Funktion zur Erhöhung der zusätzlichen O2-Durchflussrate.2 Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Discussion

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Eine Reihe von vier Tischtests wurden durchgeführt, um die Genauigkeit und Kompatibilität von abgestimmten und kreuzgekoppelten Kapnographie-Sampling-Linien mit einem tragbaren Kapnographie-Monitor zu vergleichen. Diese kalibrierten Tests maßen die durchschnittliche Anstiegszeit und die ETCO2-Spiegel in 10 unabhängigen Wiederholungsmessungen für jede der 16 getesteten Probenahmelinien und identifizierten minimale Abweichungen in den Ergebnissen. Während die Zugfestigkeit der kommerziellen Probenahmelinien innerhalb der Produktspezifikationen blieb, unterschied sich die Anstiegszeit erheblich zwischen den capnographiemonitor matched und cross-paired sampling lines (p<0.001), und ETCO2 Genauigkeit in Abhängigkeit von der Atemfrequenz und in Gegenwart von ergänzenden O2 war höher in der Kapnographie Monitor abgestimmt Emittastazlinien im Gegensatz zu paargepaarten Probenahmelinien. Insbesondere hatten mehrere der paarten Erwachsenen- und pädiatrischen Probenahmelinien Anstiegszeiten, die bei einer maximalen Atemfrequenz von 150 BPM als ungenau angesehen wurden. Die gleichen Probenahmelinien zeigten eine schlechte ETCO2-Genauigkeit bei hoher Atemfrequenz oder in Gegenwart von zusätzlichem Sauerstoff.

Der Zugfestigkeitstest nutzte eine kalibrierte Zugprüfung, um die Spannung über die Komponenten der Kapnographie-Probenahmelinie im Bereich von 1,33 bis 26,6 kg erfolgreich zu messen. Obwohl Zugfestigkeitstests oft an anderen Arten von Medizinprodukten durchgeführt werden24,25, war unsere Methode einzigartig, da sie die Zugfestigkeit jedes Segments der Kapnographie-Probenahmelinie untersuchte. Daher ermöglichte es nicht nur die Bestimmung der Zugfestigkeit jeder Probenahmeleitungskomponente, sondern auch die Identifizierung des Gesamtschwachpunkts der gesamten Probenahmelinie. Die Testergebnisse bestätigten, dass fast alle Probenahmelinien den Produktspezifikationen entsprechen, die vordefiniert sind, da sie einer Kraft von 2 kg standhalten. Eine Einschränkung dieses Testsystems ist die kontinuierliche, allmähliche Erhöhung der Aufdauer-Kraft, die auf die Probenahmeleitung angewendet wird, im Gegensatz zu einer plötzlichstarken starken Kraft, die in klinischen Umgebungen auftreten könnte. Wichtig ist, dass die Vorrichtung, mit der die Zugfestigkeit der Kapnographie-Probenahmelinien gemessen wird, als validiertes Instrument für andere Anwendungen verwendet werden könnte, wie z. B. die Messung der Zugfestigkeit anderer Probenahmeröhrchen und medizinischer Geräte, die das Potenzial haben, Inspannung in einem klinischen Umfeld zu erleben.

Die Anstiegszeit ist ein wichtiges technisches Merkmal der Sidestream-Capnographie-Probenahmelinien und bestimmt deren Fähigkeit, eine präzise, hochauflösende Ablesung von CO2 im ausgeatmeten Atem1,14zu liefern. Aufgrund der Bedeutung dieses technischen Merkmals versuchten wir, die Anstiegszeit mit einem validierten Anstiegszeitmessgerät zu messen, so dass die maximale Atemfrequenz und Ausatmungszeit berechnet werden konnten. Wir mussten die Geschwindigkeitsmessparameter ändern, um die obere Zeitgrenze für die Anstiegszeit-Jig zu entfernen, so dass die Anstiegszeit für alle Probenahmelinien gesammelt werden konnte, bevor der Messzeitraum endete. Die lange Anstiegszeit, die für einige Kapnographie-Probenahmelinien beobachtet wurde, könnte ein erhöhtes Volumen an Totraum in diesen Stichprobenlinien widerspiegeln. Wichtig ist, dass wir im Rahmen dieser Methode die maximale Atemfrequenz und Die Ausatmungszeit für zwei einzigartige Atemmuster ermittelt haben, die durch Inhalations-/Ausatmungsverhältnisse von 1:1 und 1:2 definiert sind. Dieser einzigartige Aspekt der Analyse ermöglichte die Bewertung der Genauigkeit des gemessenenCO2 unter Umständen, die Patienten darstellen, deren Atmungsmuster einheitlich ist oder deren Ausatmungszeit länger dauert als ihre Inhalationszeit. In Stichprobenlinien, in denen die berechnete maximale Atemfrequenz >150 BPM betrug, kamen wir zu dem Schluss, dass die Probenahmelinie genau war. Obwohl eine schnelle Atemfrequenz von 150 BPM klinisch unwahrscheinlich ist, haben wir die Genauigkeit jedes Probenahmegeräts bei dieser hohen Atemfrequenz ermittelt, da es als die technische Obergrenze für viele Kapnographie-Probenahmelinien gilt. Während eine Atemfrequenz von 150 BPM nicht-physiologisch ist, hebt der Prüfstand wert, dass einige Kapnographie-Probenahmelinien zwar über den gesamten technischen Bereich der Atemfrequenzen genau waren, andere Probenahmelinien jedoch nicht den gleichen Genauigkeitsstandard erreichten. Im Vergleich zum Kapnographiemonitor, der mit stichprobenartig übereinstimmte, erreichten einige der kreuzgekoppelten Probenahmelinien, einschließlich der Stichprobenlinien 2 und 7, bei 150 BPM keine Genauigkeit für das 1:1-Inhalationsverhältnis:aus, und die Stichprobenlinien 3, 6 und 13 erreichten den Genauigkeitsstandard bei 150 BPM für beide Inhalations-/Ausatmungsverhältnisse nicht. Dies könnte auf einen größeren Totraum innerhalb der Probenahmelinien zurückzuführen sein, was zu einer längeren Anstiegszeit und einer Vermischung von Atemproben führt.

Um die Anstiegszeitbefunde auf eine klinische Umgebung anzuwenden, führten wir zwei Tests durch, um die ETCO2-Genauigkeit zu untersuchen, wenn Probenahmelinien über eine Manikine mit einem tragbaren Kapnographiemonitor verbunden wurden. Für beide Tests mussten wir die Standardeinstellungen für den Capnographiemonitor ändern, damit der Monitor gekoppelte Sampling-Linien erkennen kann. Zunächst kontrollierten wir, ähnlich wie in einer früheren Studie, die Atemfrequenz mit einem Atemfrequenzregler und überwachten die resultierenden ETCO2-Messungen für jede Probenahmelinie18. Ein wichtiger Bestandteil dieses Tests war die Verwendung eines vordefinierten Satzes von Atemfrequenzen von 10 bis 150 BPM, um die ETCO2-Genauigkeit über die Atemwege hinweg zu bestimmen, die Patienten aufweisen konnten. Während der erwartete ETCO2-Gehalt unter allen Umständen 34 mmHg betrug, beobachteten wir viele Fälle, in denen, als die Atemfrequenz zunahm, die Probenahmelinien nicht mehr genaue ETCO2-Werte meldeten, sondern auf 0 mmHg fielen, was kein klinisch bedeutsames Ergebnis ist. Tatsächlich wurden nur die Probenahmelinien 1, 8, 9, 10, 15 und 16 nicht mit ETCO2-Werten von 0 mmHg bei einer Atemfrequenz gemessen. Diese Genauigkeit könnte auf die Konstruktion der Probenahmelinien zurückzuführen sein, so dass solche mit höherer Reibung oder größerem Totraumvolumen zu Atemproben mit niedrigerer Auflösung bei erhöhter Atemfrequenz führen, ähnlich wie wir sie im Anstiegszeittest beobachtet haben. Während die Probenahmelinien mit hohen ETCO2-Werten weniger Totraum enthalten können, der es ihnen ermöglicht, diskrete Atemproben zu liefern, wurde der Fehler von ETCO2-Messwerten über 38 mmHg als ±5 % des Messwerts + 0,08 für jede 1 mmHg über 38 mmHg vordefiniert. Dies könnte teilweise erklären, warum die ETCO2-Werte bei hoher Atemfrequenz in einigen Probenahmelinien über 34 mmHg erhöht wurden. Im Gegensatz dazu können die Probenahmelinien mit niedrigen oder Null-ETCO2-Werten mehr Totraum enthalten, was zu gemischten Atemproben führt, die der Kapnographiemonitor nicht als gültige Atemzüge erkennt, und somit als kein Atemzug berichtet.2 Wichtig ist, dass 3 der paartkombinierten Probenahmelinien eines Herstellers keine genauen ETCO2-Messungen bei einer Atemfrequenz zeigten, die zwischen 10 und 150 BPM getestet wurde, was darauf hindeutet, dass sie keine klinisch zuverlässigen Beatmungsinformationen liefert, wenn sie mit dem im Test verwendeten Capnographiemonitor(Materialtabelle)kombiniert werden. Zusammen deuten diese Beobachtungen darauf hin, dass Geräte mit einer längeren Anstiegszeit eine niedrigere maximale genaue Atmungsrate aufweisen und eine niedrige ETCO2-Genauigkeit bei maximal ererreichender Atmungsrate aufweisen.

Im zweiten Test der ETCO2-Genauigkeit mit einer Manikine hielten wir eine konstante Atemfrequenz bei, führten aber den Fluss von zusätzlichem Sauerstoff in das System ein. Dieser Test imitiert ein häufiges Vorkommen in Krankenhausumgebungen, bei denen Patienten, die durch Sidestream-Capnographie überwacht werden, zusätzlichen Sauerstoff erhalten, und wo DIE ETCO2-Genauigkeit der Schlüssel zum Verständnis der Atemfunktion eines Patienten ist, da zusätzlicher Sauerstoff die Beatmungsherausforderungen aufgrund von Sauerstoffsättigungsmessungen aus der Pulsoximetrie30,31maskieren kann. Ähnlich wie beim2 ETCO 2-Genauigkeitstest mit unterschiedlicher Atemfrequenz bestand in diesem Test ein wichtiger Schritt im Protokoll darin, die ETCO2-Genauigkeit über mehrere zusätzliche Sauerstoffdurchflussraten hinweg zu messen. Die Hauptbeschränkung der ETCO2-Tests ist, dass die Tests mit einer Manikine und einem kontrollierten Atmungssystem durchgeführt werden, im Gegensatz zu einem menschlichen Subjekt, bei dem die Atemmuster von Person zu Person variieren. Bei einem Kontrollwert ohne zusätzliches O2stellten wir fest, dass die Stichprobenlinien 3, 4 und 12, alle vom gleichen Hersteller, den erwarteten ETCO2-Wert von 34 mmHg nicht meldeten, und nur die Stichprobenlinien 8, 9 und 11 diesen Wert meldeten. In Gegenwart von 2, 4 oder 6 L/min ergänzendemO2wies ein Großteil der Probenahmelinien eine reduzierte ETCO2-Genauigkeit auf, mit Ausnahme der abgestimmten Stichprobenlinien 8 und 9 und der kreuzgekoppelten Probenahmelinie 7. Insbesondere, ähnlich wie unsere Beobachtungen bei Erhöhung der Atemfrequenz, fielen die ETCO2-Werte für die Probenahmelinien 2 und 5 auf 0 mmHg in Gegenwart von ergänzendem O2, was darauf hindeutet, dass ihre ETCO2-Genauigkeit, wenn sie mit einem Kapnographie-Monitor kombiniert wird, sehr niedrig ist. Dies kann auf das Design der Probenahmelinien und insbesondere auf das Nasenkanülendesign zurückzuführen sein, das sowohl dazu bestimmt ist, einem Patienten Sauerstoff zu liefern als auch Atemproben von einem Patienten zu sammeln. Wenn die Nasenkanüle eine große Menge an Totraum enthält, kann es zu einer Vermischung des zusätzlichen Sauerstoffs und des ausgeatmeten Atems kommen, was zu einer geringen Amplitude, gemischten Atemzügen führt, die der Kapnographiemonitor nicht als ausgeatmeten Atem erkennt. In einem solchen Fall würde die ETCO2-Messung auf Null sinken, wie wir bei einigen der getesteten paartgekoppelten Probenahmelinien beobachtet haben.

Ähnlich wie in früheren Studien, in denen die Genauigkeit der Kapnographie untersucht wurde, haben wir erfolgreich Umstände identifiziert, unter denen die ETCO2-Genauigkeit mit einer Vielzahl von Probenahmelinien akzeptabel war, einschließlich Der Fälle, in denen eine moderate Atemfrequenz bestand oder wenn keine zusätzliche O2 verwendet wurde19,20,21,22,23,32. Wichtig ist, dass viele der Probenahmelinien die ETCO2-Genauigkeit bei einer Erhöhung der Atemfrequenz oder bei der Einführung von ergänzendemO2nicht aufrechterhalten konnten, was mit früheren Bewertungen der Kapnographiegenauigkeit15,18,20,23übereinstimmt. Zusammen stimmen die Ergebnisse mit früheren Labortests überein, die die Genauigkeit der Kapnographie-Probenahmelinien15,18erfolgreich messen. Da viele der mit dem Kapnographiemonitor gekoppelten Probenahmelinien unter klinisch relevanten Umständen eine geringere ETCO2-Genauigkeit aufweisen, sollte darauf geachtet werden, dass alle paarten kommerziellen Probenahmelinien und Monitore validiert werden, bevor sie zur Überwachung des Beatmungsstatus von Patienten verwendet werden.

Disclosures

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Ruben D. Restrepo ist Berater von Medtronic, Ido Karpenkop und Katherine E. Liu sind Mitarbeiter von Medtronic.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Arbeit wurde von Medtronic finanziert. Marco Scardapane (Medtronic Study and Scientific Solutions MC2, Rom, Italien) führte statistische Analysen durch.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
CO2/O2 NasenkanüleRespironicsM2750AProbenahmeleitung 1
Duale Nasenkanüle für Erwachsene, weibliche LuerFlexicare032-10-126UProbenahmeleitung 2
geteilte Kapnograpiekanüle für Erwachsene, weibliche LuerSalter Labs4707FTG-7-7Probenahmelinie 3
geteilte Kapnograpiekanüle für Erwachsene, weibliche LuerSalter Labs4797F-7-7Probenahmeleitung 4
Hudson RCI Softech Bi-Flo EtCO2/O2 Kanüle, weibliche LuerHudson1845Probenahmeleitung 5
CO2/O2 Erwachsene Kanüle, weibliche LuerWestmed539Probenahmeleitung 6
Erwachsene ETCO2 KanüleVentlab4707Probenahmeleitung 7
O2/CO2 NasenfilterLine Probenahmeleitung, Erwachsene, weiblich LuerMedtronic6912Probenahmeleitung 8
https://www.medtronic.com/covidien/en-us/products/capnography/filterline-etco2-sampling-lines.html
Smart CapnoLine Plus Probenahmeleitung, Erwachsene, weiblich LuerMedtronic9822Probenahmeleitung 9
https://www.medtronic.com/covidien/en-us/products/capnography/filterline-etco2-sampling-lines.html
Pädiatrische CO2/O2 NasenkanüleRespironikM2751AProbenahmeleitung 10
Pädiatrische CO2/O2 Orale/NasenkanüleRespironikM2761A Probenahmeleitung M2761A
Geteilte Kapnograpie-Kanüle für Kinder, weiblich LuerSalter Labs4703F-7-7Probenahmeleitung 12
Hudson RCI Softech Plus Pädiatrische geteilte NasenkanüleHudson2850Probenahmeleitung 13
FilterLine H Set Probenahmeleitung, Säugling/NeugeboreneMedtronic6324Probenahmeleitung 14
https://www.medtronic.com/covidien/en-us/products/capnography/filterline-etco2-sampling-lines.html
O2/CO2 NasenfilterLine-Probenahmeleitung, Kinder, weiblich LuerMedtronic6913Probenahmeleitung 15
https://www.medtronic.com/covidien/en-us/products/capnography/filterline-etco2-sampling-lines.html
Smart CapnoLine Probenahmeleitung, pädiatrisch, weiblich LuerMedtronic7269Probenahmeleitung 16
https://www.medtronic.com/covidien/en-us/products/capnography/filterline-etco2-sampling-lines.html
BeatmungssimulatorMedtronicT-158
Capnostream 35 tragbarer AtemmonitorMedtronicPM35MNhttps://www.medtronic.com/covidien/en-us/products/capnography/capnostream-35-portable-respiratory-monitor.html
Durchfluss-/DichtheitsprüfgerätEmigal Electronic test solutions ltdn/a
DurchflussmesserOmegaFMA1823A
Gas: 100% N2AirgasGR04930
Gas: 100% O2Airgas10133692
Gas: 5%CO2, 21%O2, 74% N2AirgasHPE400
ManikinTru Corp-AirSim AdvanceS/N: AA3617A29092017C
Anstiegszeit VorrichtungMedtronicT-547
ZugprüfmaschineMRC LabB1/E
Statistische SoftwareSAS Institute Incv9.4

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Monitoring Exhaled Carbon Dioxide. Respiratory Care. 61 (10), 1397-1416 (2016).">Siobal, M. S. Monitoring Exhaled Carbon Dioxide. Respiratory Care. 61 (10), 1397-1416 (2016).
  2. Continuous Pulse Oximetry and Capnography Monitoring for Postoperative Respiratory Depression and Adverse Events: A Systematic Review and Meta-analysis. Anesthesia and Analgesia. 125 (6), 2019-2029 (2017).">Lam, T., et al. Continuous Pulse Oximetry and Capnography Monitoring for Postoperative Respiratory Depression and Adverse Events: A Systematic Review and Meta-analysis. Anesthesia and Analgesia. 125 (6), 2019-2029 (2017).
  3. Characterization of respiratory compromise and the potential clinical utility of capnography in the post-anesthesia care unit: a blinded observational trial. Journal of Clinical Monitoring and Computing. , 00333-00339 (2019).">Chung, F., Wong, J., Mestek, M. L., Niebel, K. H., Lichtenthal, P. Characterization of respiratory compromise and the potential clinical utility of capnography in the post-anesthesia care unit: a blinded observational trial. Journal of Clinical Monitoring and Computing. , 00333-00339 (2019).
  4. Special announcement: Guidelines to the Practice of Anesthesia - Revised Edition 2016. Canadian Journal of Anaesthesia. 63 (1), 12-15 (2016).">Merchant, R. N., Dobson, G. Special announcement: Guidelines to the Practice of Anesthesia - Revised Edition 2016. Canadian Journal of Anaesthesia. 63 (1), 12-15 (2016).
  5. Capnography standards for outside the operating room. Current Opinion in Anaesthesiology. 29 (4), 485-492 (2016).">Whitaker, D. K., Benson, J. P. Capnography standards for outside the operating room. Current Opinion in Anaesthesiology. 29 (4), 485-492 (2016).
  6. Practice guidelines for the prevention, detection, and management of respiratory depression associated with neuraxial opioid adminstration. Anesthesiology. 110 (2), 218-230 (2009).">American Society of Anesthesiologists Task Force on Neuraxial Opeiods, et al. Practice guidelines for the prevention, detection, and management of respiratory depression associated with neuraxial opioid adminstration. Anesthesiology. 110 (2), 218-230 (2009).
  7. Practice Guidelines for the Prevention, Detection, and Management of Respiratory Depression Associated with Neuraxial Opioid Administration: An Updated Report by the American Society of Anesthesiologists Task Force on Neuraxial Opioids and the American Society of Regional Anesthesia and Pain Medicine. Anesthesiology. 124 (3), 535-552 (2016).">American Society of Anesthesiologists Task Force on Neuraxial Opeiods, et al. Practice Guidelines for the Prevention, Detection, and Management of Respiratory Depression Associated with Neuraxial Opioid Administration: An Updated Report by the American Society of Anesthesiologists Task Force on Neuraxial Opioids and the American Society of Regional Anesthesia and Pain Medicine. Anesthesiology. 124 (3), 535-552 (2016).
  8. Standards for Basic Anesthetic Monitoring. American Society of Anesthesiologists Committee on Standards and Practice Parameters. , (2015).">American Society of Anesthesiologists Committee on Standards and Practice Parameters. Standards for Basic Anesthetic Monitoring. American Society of Anesthesiologists Committee on Standards and Practice Parameters. , (2015).
  9. Practice Guidelines for Moderate Procedural Sedation and Analgesia 2018: A Report by the American Society of Anesthesiologists Task Force on Moderate Procedural Sedation and Analgesia, the American Association of Oral and Maxillofacial Surgeons, American College of Radiology, American Dental Association, American Society of Dentist Anesthesiologists, and Society of Interventional Radiology. Anesthesiology. 128 (3), 437-479 (2018).">American Society of Anesthesiologists Task Force on Moderate Procedural Sedation and Analgesia, the American Association of Oral and Maxillofacial Surgeons, American College of Radiology, American Dental Association, American Society of Dentist Anesthesiologists, and Society of Interventional Radiology. Practice Guidelines for Moderate Procedural Sedation and Analgesia 2018: A Report by the American Society of Anesthesiologists Task Force on Moderate Procedural Sedation and Analgesia, the American Association of Oral and Maxillofacial Surgeons, American College of Radiology, American Dental Association, American Society of Dentist Anesthesiologists, and Society of Interventional Radiology. Anesthesiology. 128 (3), 437-479 (2018).
  10. Growth of Nonoperating Room Anesthesia Care in the United States: A Contemporary Trends Analysis. Anesthesia and Analgesia. 124 (4), 1261-1267 (2017).">Nagrebetsky, A., Gabriel, R. A., Dutton, R. P., Urman, R. D. Growth of Nonoperating Room Anesthesia Care in the United States: A Contemporary Trends Analysis. Anesthesia and Analgesia. 124 (4), 1261-1267 (2017).
  11. Respiratory Gas Analysis-Technical Aspects. Anesthesia and Analgesia. 126 (3), 839-845 (2018).">Jaffe, M. B. Respiratory Gas Analysis-Technical Aspects. Anesthesia and Analgesia. 126 (3), 839-845 (2018).
  12. Capnography for Monitoring End-Tidal CO2 in Hospital and Pre-hospital Settings: A Health Technology Assessment. 142, CADTH health technology assessment (2016).">Richardson, M., et al. Capnography for Monitoring End-Tidal CO2 in Hospital and Pre-hospital Settings: A Health Technology Assessment. 142, CADTH health technology assessment (2016).
  13. Carbon dioxide kinetics and capnography during critical care. Critical Care. 4 (4), London, England. 207-215 (2000).">Anderson, C. T., Breen, P. H. Carbon dioxide kinetics and capnography during critical care. Critical Care. 4 (4), London, England. 207-215 (2000).
  14. Current methodological and technical limitations of time and volumetric capnography in newborns. Biomedical Engineering Online. 15 (1), 104(2016).">Schmalisch, G. Current methodological and technical limitations of time and volumetric capnography in newborns. Biomedical Engineering Online. 15 (1), 104(2016).
  15. A Comparison of Different Techniques for Interfacing Capnography With Adult and Pediatric Supplemental Oxygen Masks. Respiratory Care. 62 (1), 78-85 (2017).">Phillips, J. S., Pangilinan, L. P., Mangalindan, E. R., Booze, J. L., Kallet, R. H. A Comparison of Different Techniques for Interfacing Capnography With Adult and Pediatric Supplemental Oxygen Masks. Respiratory Care. 62 (1), 78-85 (2017).
  16. Is measurement of end-tidal CO2 through a nasal cannula reliable. Anesthesia Progress. 44 (1), 23-26 (1997).">Fukuda, K., Ichinohe, T., Kaneko, Y. Is measurement of end-tidal CO2 through a nasal cannula reliable. Anesthesia Progress. 44 (1), 23-26 (1997).
  17. Comparing Nasal End-Tidal Carbon Dioxide Measurement Variation and Agreement While Delivering Pulsed and Continuous Flow Oxygen in Volunteers and Patients. Anesthesia and Analgesia. , (2019).">Burk, K. M., Sakata, D. J., Kuck, K., Orr, J. A. Comparing Nasal End-Tidal Carbon Dioxide Measurement Variation and Agreement While Delivering Pulsed and Continuous Flow Oxygen in Volunteers and Patients. Anesthesia and Analgesia. , (2019).
  18. Accuracy of CO(2) monitoring via nasal cannulas and oral bite blocks during sedation for esophagogastroduodenoscopy. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 30 (2), 169-173 (2016).">Chang, K. C., et al. Accuracy of CO(2) monitoring via nasal cannulas and oral bite blocks during sedation for esophagogastroduodenoscopy. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 30 (2), 169-173 (2016).
  19. Evaluation of an oxygen mask-based capnometry device in subjects extubated after abdominal surgery. Respiratory Care. 60 (5), 705-710 (2015).">Takaki, S., Mihara, T., Mizutani, K., Yamaguchi, O., Goto, T. Evaluation of an oxygen mask-based capnometry device in subjects extubated after abdominal surgery. Respiratory Care. 60 (5), 705-710 (2015).
  20. Deep Breathing Improves End-Tidal Carbon Dioxide Monitoring of an Oxygen Nasal Cannula-Based Capnometry Device in Subjects Extubated After Abdominal Surgery. Respiratory Care. 62 (1), 86-91 (2017).">Takaki, S., et al. Deep Breathing Improves End-Tidal Carbon Dioxide Monitoring of an Oxygen Nasal Cannula-Based Capnometry Device in Subjects Extubated After Abdominal Surgery. Respiratory Care. 62 (1), 86-91 (2017).
  21. Accuracy of capnography with a 30 foot nasal cannula for monitoring respiratory rate and end-tidal CO2 in children. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 16 (4), 259-262 (2000).">Mason, K. P., Burrows, P. E., Dorsey, M. M., Zurakowski, D., Krauss, B. Accuracy of capnography with a 30 foot nasal cannula for monitoring respiratory rate and end-tidal CO2 in children. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 16 (4), 259-262 (2000).
  22. Accuracy of end-tidal CO2 measurement through the nose and pharynx in nonintubated patients during digital subtraction cerebral angiography. Journal of Neurosurgical Anesthesiology. 25 (2), 191-196 (2013).">Zhang, C., Wang, M., Wang, R., Wang, W. Accuracy of end-tidal CO2 measurement through the nose and pharynx in nonintubated patients during digital subtraction cerebral angiography. Journal of Neurosurgical Anesthesiology. 25 (2), 191-196 (2013).
  23. The effectiveness of oxygen delivery and reliability of carbon dioxide waveforms: a crossover comparison of 4 nasal cannulae. Anesthesia and Analgesia. 120 (2), 342-348 (2015).">Ebert, T. J., Novalija, J., Uhrich, T. D., Barney, J. A. The effectiveness of oxygen delivery and reliability of carbon dioxide waveforms: a crossover comparison of 4 nasal cannulae. Anesthesia and Analgesia. 120 (2), 342-348 (2015).
  24. Comparative study about the tensile strength and yielding mechanism of pacing lead among major manufacturers. Pacing and Clinical Electrophysiology. 41 (7), 828-833 (2018).">Chan, C. W., Chan, L. K., Lam, T., Tsang, K. K., Chan, K. W. Comparative study about the tensile strength and yielding mechanism of pacing lead among major manufacturers. Pacing and Clinical Electrophysiology. 41 (7), 828-833 (2018).
  25. Comparison of Changes in Tensile Strength in Three Different Flexible Epidural Catheters Under Various Conditions. Anesthesia and Analgesia. 123 (1), 233-237 (2016).">Gonzalez Fiol, A., et al. Comparison of Changes in Tensile Strength in Three Different Flexible Epidural Catheters Under Various Conditions. Anesthesia and Analgesia. 123 (1), 233-237 (2016).
  26. Does end-tidal carbon dioxide monitoring detect respiratory events prior to current sedation monitoring practices. Academic Emergency Medicine. 13 (5), 500-504 (2006).">Burton, J. H., Harrah, J. D., Germann, C. A., Dillon, D. C. Does end-tidal carbon dioxide monitoring detect respiratory events prior to current sedation monitoring practices. Academic Emergency Medicine. 13 (5), 500-504 (2006).
  27. The relationship between minute ventilation and end tidal CO2 in intubated and spontaneously breathing patients undergoing procedural sedation. PloS One. 12 (6), e0180187(2017).">Mehta, J. H., Williams, G. W., Harvey, B. C., Grewal, N. K., George, E. E. The relationship between minute ventilation and end tidal CO2 in intubated and spontaneously breathing patients undergoing procedural sedation. PloS One. 12 (6), e0180187(2017).
  28. A Comparison of Measurements of Change in Respiratory Status in Spontaneously Breathing Volunteers by the ExSpiron Noninvasive Respiratory Volume Monitor Versus the Capnostream Capnometer. Anesthesia and Analgesia. 124 (1), 120-126 (2017).">Williams, G. W., George, C. A., Harvey, B. C., Freeman, J. E. A Comparison of Measurements of Change in Respiratory Status in Spontaneously Breathing Volunteers by the ExSpiron Noninvasive Respiratory Volume Monitor Versus the Capnostream Capnometer. Anesthesia and Analgesia. 124 (1), 120-126 (2017).
  29. A critical assessment of monitoring practices, patient deterioration, and alarm fatigue on inpatient wards: a review. Patient Safety in Surgery. 8, 29(2014).">Curry, J. P., Jungquist, C. R. A critical assessment of monitoring practices, patient deterioration, and alarm fatigue on inpatient wards: a review. Patient Safety in Surgery. 8, 29(2014).
  30. Supplemental oxygen impairs detection of hypoventilation by pulse oximetry. Chest. 126 (5), 1552-1558 (2004).">Fu, E. S., Downs, J. B., Schweiger, J. W., Miguel, R. V., Smith, R. A. Supplemental oxygen impairs detection of hypoventilation by pulse oximetry. Chest. 126 (5), 1552-1558 (2004).
  31. Risk factors for opioid-induced respiratory depression and failure to rescue: a review. Current Opinion in Anaesthesiology. 31 (1), 110-119 (2018).">Gupta, K., et al. Risk factors for opioid-induced respiratory depression and failure to rescue: a review. Current Opinion in Anaesthesiology. 31 (1), 110-119 (2018).
  32. Accuracy of end-tidal carbon dioxide monitoring using the NBP-75 microstream capnometer. A study in intubated ventilated and spontaneously breathing nonintubated patients. European Journal of Anaesthesiology. 17 (10), 622-626 (2000).">Casati, A., et al. Accuracy of end-tidal carbon dioxide monitoring using the NBP-75 microstream capnometer. A study in intubated ventilated and spontaneously breathing nonintubated patients. European Journal of Anaesthesiology. 17 (10), 622-626 (2000).

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