pet（CO2）和V（CO2）的改变对患者容量反应性的预测

王亚林，张 广，吴太虎，姜佳星

·医械临床·

pet（CO2）和V（CO2）的改变对患者容量反应性的预测

王亚林，张 广，吴太虎，姜佳星

目的：探讨呼气末CO2分压（end-tidal carbon dioxide partial pressure，pet（CO2））及患者单次呼吸呼出CO2气体的体积（volumetric carbon dioxide，V（CO2））的改变是否能有效预测心脏前负荷(在舒张末期心室所承受的容量负荷或压力)后患者的液体反应性。方法：对患者进行被动抬腿试验（passive leg raising，PLR）或者输液500 mL，通过心排量监护仪观察其每搏指数，若增加超过10%就定义为患者有液体反应。通过监护仪测量pet（CO2）和V（CO2）。对机械通气患者，潮气量控制在8 mL/kg，分钟通气量恒定。结果：54%的患者对静脉液体量的增加有反应，pet（CO2）增加（5．9±7．6）%，V（CO2）增加（11．1±8．6）%；而没有液体反应的患者，pet（CO2）增加（1．4±4．4）%，V（CO2）增加（0．8±5．6）%。两两比较差异有统计学意义（P＜0．05）。因此，对于没有肺部疾病的患者，pet（CO2）和V（CO2）可以预测患者的液体反应性。有液体反应的患者，每搏量变化是（15．8±3．7）%，而没有液体反应的患者，每搏量变化是（13．6±4．8）%（P=0．15）。结论：对于没有肺部疾病的患者，pet（CO2）和V（CO2）的动态变化可以作为液体反应性的辅助预测指标。

容积反应；呼气末CO2分压；体积CO2体积；心排量

0 引言

呼吸波形描记图（capnography）应用于临床已经有20多年，它可以直观反映患者肺泡内呼气末CO2分压（end-tidal carbon dioxide partial pressure，pet（CO2））。由于pet（CO2）和动脉血二氧化碳压力pa（CO2）与肺部的血流相关，故pet（CO2）可以反映心排量的大小。曾有研究探讨了pet（CO2）在预测心脏骤停患者恢复自主循环中的作用，结果表明，若经过20 min的心肺复苏，患者pet（CO2）仍小于10 mmHg（1 mmHg=133．322 Pa），其死亡率几乎是100%[1-2]；若患者pet（CO2）突然增大，则意味着该患者自主循环已恢复。Maslow等[3]发现，若患者心肺复苏成功，pet（CO2）与心排量、肺主动脉血流有一定相关性，相关系数分别为0．93和0．88。

近年来，通过某些型号的监护仪可以同时监测患者的pet（CO2）和潮气量，并可以推测出患者通过肺呼出的CO2体积V（CO2）。如果分钟通气量恒定，则V（CO2）的变化与肺毛细血管血流的变化相关。当具有容积反应性的患者恢复正常通气时，其心排量和肺主动脉血流也会增加。因此，本文将pet（CO2）和V（CO2）作为患者对液体反应的观察指标。

1 方法和步骤

1.1 研究方法

本研究以液体反应性来监测患者液体循环的恢复情况。在患者自主或者被动抬腿（passive ley raising，PLR），或输液500 mL（已输注10～15 min）时，通过NICOM监护仪连续监测患者每搏指数（stroke volume index，SVI）的变化情况，以此来反映患者的液体反应性[4]。

NICOM监测技术能实时、无创、准确并且简便、动态地监测患者每搏量的变化。SVI变化超过10%，则认为患者具有液体反应性[5]。对于机械通气不稳定的患者，可以用Respironics NM3监护仪监测患者的pet（CO2）和V（CO2）变化。通过实时记录患者的输液量、CO2变化、呼吸参数等数据，可以研究患者静脉液体量变化与pet（CO2）和V（CO2）变化之间的关系。记录前3 min SVI由于PLR引起的最大变化和前5 min SVI由于输液引起的最大变化。同时，记录2种激励措施实施后前5 min pet（CO2）和V（CO2）的最大变化。呼吸机选用压力控制模式，保持平台压小于30 cmH2O（1 cmH2O=98．06 Pa），潮气量按照标准体质量计算，在6～8 mL/kg范围内变化。

1.2 实验步骤

1.2.1 病例选取

回顾性分析2011年7月至2012年2月入住海军总医院ICU患者的病历资料。主要包括：年龄、性别、主要症状、是否存在肺部疾病、是否存在败血症、PLR/输液、PLR或输液后SVI的变化、射血分数、pet（CO2）及V（CO2）。通过NICOM监护仪监测每搏输出量的变化（stroke volume variation，SVV），并在PLR或输液之前记录相关数据。

1.2.2 数据统计分析

具有液体反应性及不具有液体反应性的患者用t检验进行对比分析。用pet（CO2）和V（CO2）的接收特征曲线（ROC）区分每个参数的临界值。根据患者是否有慢性阻塞性肺疾病（COPD）及液体反应性激励类型（PLR或者输液）进行分类分析。COPD的诊断依据是吸烟史和COPD的临床特征。数据用x±s形式表示，结果有统计学意义的判断标准为P＜0．05。

2 结果

研究期间，对34名患者进行了44次试验（10次PLR和34次输液）。其中有10名患者先进行PLR测试，随后进行输液。患者平均年龄（60．6± 11．2）岁；其中男性16人（47%），女性18人（53%）。13人（38%）患有COPD，16人（47%）患有败血症，18人（53%）输液后出现血管压力升高症状。3人次PLR和21人次输液后，SVI增加超过10%（24人次患者有正向液体反应，20人次患者没有反应）。有液体反应的患者SVI增加（22．4±9．8）%，而没有液体反应的患者SVI增加（1．4±4．4）%。有液体反应的患者pet（CO2）增加（5．9±7．6）%，没有液体反应的患者pet（CO2）增加（1．4±4．4）%（P=0．02）。有液体反应的患者V（CO2）增加（11．1±8．6）%，而没有液体反应的患者V（CO2）增加（0．8±5．6）%（P=0．001）。以上数据通过液体介入手段和有无肺部疾病（COPD）进行分层。pet（CO2）的 ROC面积是0．67（95%置信区间），V（CO2）的ROC面积为0．79（95%置信区间）。对ROC数据以患者是否患有COPD进行分类（见表1）。有液体反应的患者SVV为（15．8±3．7）%，而没有液体反应的患者SVV为（13．6±4．8）%（P=0．15）。

表1 ROC面积（95%置信区间）

3 讨论

本研究中，pet（CO2）和V（CO2）的动态变化可以作为没有肺部疾病的患者肺部容量反应性的辅助评价指标。但是，pet（CO2）的变化值很小（1～2 mmHg），因此使评价方法敏感度降低。V（CO2）的变化要大一些，因此，其作为容量反应性的评价指标意义要更大一些。pet（CO2）和V（CO2）并不能预测有肺部疾病患者的容量反应性，因为对于没有通气能力或者通气能力差的患者，其肺血流灌注的增加并不能引起排出CO2量的增加。经观察，pet（CO2）仅在患者没有严重的肺部疾病的情况才可作为pa（CO2）的预测指标。剔除有潜在肺部疾病的患者后，Maslow等研究发现pet（CO2）和心排量相关性很高（r=0．930）。PLR试验可模拟患者自身的液体激励，与另一种液体激励方式不同，PLR方法没有给患者注射液体，效果可逆，实验持续时间也短。PLR试验可以很好地预测液体反应性[6]。本研究中，PLR试验后，有液反应的患者pet（CO2）和V（CO2）的变化要比没有液体反应的患者大得多，但pet（CO2）和V（CO2）之间差异并没有统计学意义。另外，不管是PLR试验还是输入液体激励，所有受试者pet（CO2）和V（CO2）的变化率相近。

pet（CO2）的变化可以反映患者心排量的变化。Isserles和Breen[7]测量了5只经过麻醉的狗的pet（CO2）变化时发现，pet（CO2）下降的百分比与心排量的下降比相关性很大（r=0．94，P＜0．001）。Shibutani[8]发现对于血流动力学不稳的患者，心排量下降与下列指标相关性大：pet（CO2）（r=0．9），V（CO2）（r=0．9）。心排量降低导致pet（CO2）下降可能有以下2个原因：（1）静脉回流的减少导致心排量的降低和肺泡间隔CO2的减少，从而使肺泡CO2体积百分数降低。（2）肺泡死腔的增加使肺血管压降低，从而导致pet（CO2）降低到肺泡CO2压力之下。

对机械通气的患者进行容量CO2监测确保了气管插管放置的正确性，使潮气量、死腔量、肺泡死腔所占百分比等测量更准确[9]。临床实践指南推荐使用容量CO2监测来优化机械通气。

4 结论

本研究应用了一种新的容量CO2监测指标来反映患者的容量反应性。对于有液体反应的患者，V（CO2）的增加要大于pet（CO2）的增加，ΔV（CO2）诊断精度更高。因此ΔV（CO2）将是判断液体反应性的首选参数。值得注意的是，V（CO2）和pet（CO2）能够区分液体反应及不反应的患者，而SVV却不能。本研究中患者处于肺保护性通气模式（标准体质量6～8 mL/kg）。有研究表明，SVV仅能预测呼吸时潮气量按标准体质量计算≥8 mL/kg[10]的患者的液体反应性。另外，最近还有研究表明，在日常临床实践中将SVV和其他一些在机械通气阶段依赖心肺交互作用的参数用于预测容积响应性可能不太可靠[11]。

本研究的局限性在于样本量太小，患者不具有均一性，研究是在ICU而不是在手术室进行。但是，由于pet（CO2）一般用于监控麻醉患者，在ICU中使用得越来越普遍，我们相信患者经过液体激励后pet（CO2）的增加将会是患者具有液体反应性的一个有价值的指标。由于pet（CO2）的变化很小，同时由于潜在的肺部疾病的干扰，pet（CO2）监测只能作为一个液体响应的辅助指标，而不能作为主要诊断指标。ΔV（CO2）的诊断精度更高，但是该参数是否能单独作为液体响应的诊断指标，还有待更进一步的研究。

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（收稿：2013-10-10 修回：2014-01-17）

Changes of patient in end-tidal carbon dioxide and volumetric carbon dioxide as predictors of volume responsiveness

WANG Ya-lin1,2,ZHANG Guang1,WU Tai-hu1,JIANG Jia-xing3
（1．Institute of Medical Equipment,Academy of Military Medical Sciences,Tianjin 300161,China; 2．Equipment Department,Navy General Hospital,Beijing 100048,China;3．The 255th Hospital of the PLA, Tangshan 063000,Hebei Province,China）

ObjectiveTo determine whether changes in pet（CO2）(partial pressure of CO2at the end of an exhaled breath) and exhaled CO2V（CO2）can predict fluid responsiveness after a preload challenge．MethodsFluid responsiveness was determined by a passive leg raising (PLR)maneuver and/or a 500 mL crystalloid challenge．An increase in the stroke volume index＞10%as measured by a NICOM bioreactance cardiac output monitor(Cheetah Medical)was used to made clear fluid responsiveness．pet（CO2）and volumetric capnography V（CO2）were monitored via a combined CO2and flow sensor capnostat(Respironics NM3 Monitor;Philips Healthcare)．Patients were mechanically ventilated with tidal volumes controlled at 8 mL/kg,allowing for consistent minute ventilation．ResultsDuring the study period,44 challenges(10 PLR and 34 fluid boluses)were performed on 34 patients．There were 24(54%)positive fluid responses．pet（CO2）increased by(5．9±7．6)%in the responders compared with(1．4±4．4)%in the nonresponders(P=0．02)．Similarly,V（CO2）increased by（11．0±8．6）%in the responders compared with（0．8±5．6）%in the nonresponders(P=0．001)．pet（CO2）and V（CO2）were predictive of fluid responsiveness only in those patients without underlying lung disease．The stroke volume variation was(15．8±3．7)%in the responders compared with(13．6±4．8)%in the nonresponders(P=0．15)．ConclusionDynamic changes in pet（CO2）and V（CO2）may be used as adjunctive indicators of fluid responsiveness in patients without underlying lung disease．[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（9）：71-73]

volume responsive;end-tidal carbon dioxide partial pressure;volumetric carbon dioxide;cardiac output

R318；R444

A

1003-8868（2014）09-0071-03

10．7687/J．ISSN1003-8868．2014．09．071

国家科技支撑计划项目（2012BAI20B00）

王亚林（1984—），男，助理工程师，主要从事生物医学工程方面的研究工作，E-mail：276558008@qq．com。

300161天津，军事医学科学院卫生装备研究所（王亚林，张 广，吴太虎）；100048北京，海军总医院医学工程科（王亚林）；063000河北唐山，解放军255医院（姜佳星）

姜佳星，E-mail：18932512116@189．cn