Pomiar wydychanego CO2 u pacjentów intubowanych lub oddychających spontanicznie w oddziale ratunkowym

Podsumowanie

W niniejszym filmie opisano sposób pomiaru CO₂ u pacjentów intubowanych oraz oddychających spontanicznie. Główne wskazania kliniczne odnoszą się do sytuacji nagłych: (1) weryfikacja prawidłowego ułożenia rurki endotrachealnej; (2) uzyskanie normokapnii u pacjentów po urazach; (3) monitorowanie wentylacji w przypadku sedacji proceduralnej.

Streszczenie

Dwutlenek węgla (CO₂) wraz z tlenem (O₂) pełnią rolę najważniejszych gazów w organizmie człowieka. Pomiar wydychanego CO₂ w obrębie ust budzi coraz większe zainteresowanie kliniczne lekarzy w oddziałach ratunkowych w różnych wskazaniach: (1) nadzór i monitorowanie pacjenta intubowanego; (2) weryfikacja prawidłowego umieszczenia rurki endotrachealnej; (3) monitorowanie pacjenta w stanie zatrzymania krążenia; (4) osiągnięcie normokapnii u pacjentów z urazami czaszkowo-mózgowymi poddanych intubacji; (5) monitorowanie wentylacji podczas sedacji proceduralnej. Materiał wideo pozwala lekarzom zapoznać się z zastosowaniem kapnografii, a tekst oferuje przegląd związanych z nią teorii i zasad. W szczególności omówiona zostanie rola CO₂ dla organizmu, istotność pomiaru wydychanego CO₂, różnice między CO₂ tętniczym a wydychanym oraz materiały stosowane w kapnografii wraz z występującymi w nich artefaktami i pułapkami. Ponieważ główną przyczyną niechęci do stosowania pomiaru wydychanego CO₂ jest brak odpowiedniej wiedzy lekarzy na temat fizjopatologii CO₂, mamy nadzieję, że niniejsze wyjaśnienia oraz towarzyszące im sekwencje wideo pomogą wyeliminować to ograniczenie.

Protokół

Materiały wykorzystywane w kapnografii

Jedną z przeszkód w wykorzystaniu monitorowania wydychanego CO₂ jest zróżnicowanie materiałów stosowanych przez lekarzy medycyny ratunkowej. Aby wyjaśnić tę sytuację, istotne jest rozróżnienie, czy pacjent jest wentylowany sztucznie, czy oddycha samodzielnie. Poza tym, różne techniki stosowane w analizie nie mają już wpływu na wyniki kliniczne i efektywność.

Powyższe stwierdzenie odnosi się do tradycyjnego rozróżnienia między kapnografią boczną (sidestream) a kapnografią główną (mainstream). Obie te techniki mierzą poziom CO₂ przy użyciu fal podczerwieni; system boczny wykorzystuje pompę ssącą do transportu CO₂ z ust do detektora znajdującego się w monitorze, natomiast system główny mierzy CO₂ bezpośrednio w małej komorze umieszczonej przy ustach pacjenta i połączonej z monitorem za pomocą kabla. Tradycyjnie system boczny stosuje się u pacjentów oddychających spontanicznie, ponieważ jest on lżejszy, natomiast system główny, nieco bardziej masywny, podłącza się bezpośrednio do rurki endotrachealnej u pacjentów intubowanych. Postępy technologiczne w ostatnich latach zasadniczo zmniejszyły różnice między systemami głównymi a bocznymi. Nowa technologia wskazuje na system mikroprzepływowy (microstream), który stanowi rodzaj „udoskonaleńego systemu bocznego”, w którym CO2 przemieszcza się wzdłuż cienkiej rurki, zanim dotrze do komory z detektorem, co pozwala na skrócenie czasu przejścia między ustami a komorą detekcyjną, a tym samym uzyskanie krzywej kapnograficznej niemal zsynchronizowanej z przepływem powietrza w ustach. Przyjrzyjmy się zatem temu, co wyróżnia wybór materiałów, jak wyjaśniono w drugiej połowie sekwencji wideo:

• Jeśli lekarz chce monitorować pacjenta w wentylacji spontanicznej w celu wczesnego wykrycia bezdechu (podczas sedacji zabiegowej lub po zatruciu lekami), kluczowy jest jedynie kształt krzywej, natomiast rzeczywista wartość ETCO₂ ma mniejsze znaczenie. W takim przypadku lekarz może wybrać kaniule donosowe, kapnomaskę łączącą podawanie tlenu z aspiracją CO₂ lub cienką rurkę do aspiracji CO₂, którą można umieścić pod klasyczną maską.
• Jeśli lekarz chce precyzyjnie analizować ETCO₂ w celu dostosowania parametrów respiratora, weryfikacji prawidłowego umiejscowienia rurki intubacyjnej lub oceny rokowań podczas zatrzymania krążenia, musi użyć sprzętu, który można przystosować do rurki intubacyjnej (zawsze umieszczonego za filtrem, aby wydzieliny pacjenta nie zablokowały rurki).

Krzywa kapnograficzna

Typowa krzywa kapnograficzna podczas trzech wydechów przedstawiona jest na Rysunku 1. Krzywa powraca do osi x (wartość 0) przy każdym wdechu, ponieważ w powietrzu wdychanym praktycznie nie ma CO₂.

Rysunek 1: naprzemienne wdychanie i wydychanie

Różnice pomiędzy PaCO₂ a ETCO₂

Naiwnością byłoby wierzyć, że nieinwazyjny monitoring wydychanego CO₂ może w każdych okolicznościach zastąpić konieczność pomiaru gazometrii krwi tętniczej (ABG), która jest uznawana za złoty standard pomiaru PaCO₂. Wszystko zależy od wskazań do pomiaru wydychanego CO₂ oraz stanu krążeniowo-oddechowego pacjenta. Jeśli wskazaniem jest monitorowanie aktywności oddechowej w celu zapobiegania hipowentylacji i bezdechowi podczas sedacji, wystarczająca jest prosta analiza krzywej, niezależnie od wartości ETCO₂. Z kolei jeśli wskazaniem jest monitorowanie adekwatnej wentylacji u pacjenta z urazem głowy bez wywiadu w kierunku zaburzeń krążeniowo-oddechowych, można oczekiwać, że wartość ETCO₂ będzie zbliżona do wartości PaCO₂, choć konieczność uzyskania precyzyjnej wartości PaCO₂ nakłada wymóg pobrania co najmniej jednej próbki ABG, co pozwala również potwierdzić, że w danym przypadku ETCO₂ rzeczywiście jest bliskie PaCO₂.

Wreszcie, w przypadku pacjenta intubowanego i wentylowanego z powodu niewydolności oddechowej, wartości ETCO₂ ewidentnie nie będą stanowiły dobrego przybliżenia PaCO₂. Powód jest prosty; gdy tylko występuje zaburzenie stosunku wentylacji do perfuzji, niezależnie od rodzaju występującego zaburzenia kardiopulmonalnego, powstaje przeszkoda w prawidłowej eliminacji CO₂ przez płuca. W rezultacie CO₂ kumuluje się we krwi, a eliminacja nosowo-jamna jest zmniejszona, co tworzy gradient PaCO₂ - ETCO₂. W takiej okoliczności jest kluczowe znanie wartości PaCO₂ przed jakąkolwiek interpretacją wartości ETCO₂.

Pierwsza część sekwencji wideoopisuje procedurę interpretacji różnicy między PaCO₂ a ETCO₂. Widzimy, że pomiar ETCO₂ jest uzyskiwany natychmiastowo i w sposób nieinwazyjny, jednak na tym etapie nie pozwala on na dostosowanie parametrów respiratora. Wiąże się to z koniecznością pomiaru PaCO₂, który można następnie porównać z ETCO₂. Wartość PaCO₂ pozostaje wartością referencyjną do oceny wentylacji pacjenta.

• Jeśli zmierzona wartość PaCO₂ jest wyższa od pożądanej, na przykład 60mmHg zamiast 40mmHg, oznacza to, że pacjent jest niedowywentylowany. W takim przypadku można dostosować parametry respiratora; w celu zwiększenia wentylacji, a tym samym obniżenia PaCO₂, można zwiększyć częstość oddechów lub objętość oddechową. Celem jest obniżenie ETCO₂ o 20mmHg, niezależnie od początkowej wartości ETCO₂. Przykładowo, ze względu na gradient PaCO₂ -ETCO₂ powstały w wyniku choroby sercowo-oddechowej, wartość ETCO₂ może wynosić 50mmHg, podczas gdy PaCO₂ wynosi 60mmHg. Gdy dostosowanie parametrów respiratora spowoduje spadek ETCO₂ z 50mmHg do 30mmHg, można bezpiecznie przyjąć, że pacjent jest odpowiednio wentylowany, a wartość PaCO₂ spadła z 60mmHg do 40mmHg.
• I odwrotnie, jeśli PaCO₂ jest niższe od wartości docelowej, pacjent jest hiperwentylowany, w związku z czym należy zmniejszyć częstość oddechów lub objętość oddechową, aby osiągnąć wartość docelową. Jeśli PaCO₂ jest o 20 mmHg niższe od wartości docelowej, należy zwiększyć ETCO₂ o 20mmHg poprzez modyfikację parametrów respiratora.

Artefakty i pułapki w kapnografii.

Chociaż technologia pomiaru CO₂ stała się niezawodna pod względem precyzji, powtarzalności, czasu odpowiedzi i jakości krzywej, nadal wykazuje ona, podobnie jak każdy monitorowany parametr, pewne ograniczenia:

• Pierwsze ograniczenie wynika z braku odpowiedniej wiedzy lekarza na temat fizjopatologii CO₂, co sprawia, że jest on niechętny do stosowania tej techniki. Mamy nadzieję, że niniejsze wyjaśnienie oraz towarzyszące mu sekwencje wideo pomogą wyeliminować to ograniczenie.
• W przypadku pacjenta oddychającego spontanicznie, dołączenie tlenoterapii przez maskę rozrzedzi wydychany CO₂, co znacząco zmieni kapnogram i spowoduje spadek ETCO₂. Sekwencja wideo obrazuje to zjawisko.
• Jeśli podczas sedacji zabiegowej chcemy monitorować hipowentylację lub wystąpienie bezdechu, spodziewamy się, że ETCO₂, w korelacji z PaCO₂, będzie wzrastać równolegle do hipowentylacji pacjenta. Paradoksalnie, epizod hipowentylacji u pacjenta oddychającego spontanicznie objawia się spadkiem ETCO₂, ponieważ pacjent oddycha wówczas z bardzo małą objętością oddechową, która w zasadzie odpowiada przestrzeni martwej układu tchawiczo-oskrzeli; a jak wiadomo, przestrzeń ta nie uczestniczy w wymianie gazowej i w związku z tym zawiera bardzo mało CO₂.
• Podczas wentylacji mechanicznej częstym błędem jest zapomnienie o tym, że ETCO₂ niekoniecznie odzwierciedla PaCO₂ (patrz poprzedni rozdział).

Dyskusja

Znaczenie CO₂ dla organizmu

Przed przejściem do analizy monitorowania wydychanego CO₂, niezbędne jest przedstawienie ogólnej roli, jaką CO2 odgrywa w organizmie człowieka. Produkowany w tempie około 200 ml na minutę, CO₂ nie jest jedynie zbędnym produktem ubocznym metabolizmu komórkowego. Jeśli rolą naszych chemoreceptorów rdzeniowych jest utrzymywanie ciśnienia parcjalnego CO2 w tętnicach (PaCO₂) na poziomie 40mmHg, wynika to z faktu, że CO₂