经皮二氧化碳监测在新生儿的应用进展

陆素妮　刘秀香

[摘要] 检索经皮二氧化碳（TC-CO2）监测在新生儿的应用的相关文献，探讨经皮二氧化碳（TC-CO2）监测在新生儿的应用进展。尽管直接测量PaCO2仍然是金标准，但它只提供了一个时间点的测量结果，而在临床工作中，PaCO2是在不停变化中的。考虑到这些问题，临床需要一种可持续监测PaCO2的手段来避免重复的血气分析。主要方法包括ET-CO2和TC-CO2监测，其中TC-CO2广泛应用于机械通气、围手术期、转运、呼吸暂停测试、酸碱状态监测等方面，其准确性更高，值得在新生儿相关临床工作中进一步研究及推广。经皮二氧化碳监测在新生儿各种临床疾病的治疗过程中，可以起到很好的监测效果，与动脉血气分析相互补充，更好的为临床工作服务。

[关键词] 新生儿；经皮；二氧化碳分压

[中图分类号] R722 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2017）08（a）-0191-04

[Abstract] This paper tries to retrieve related literature of transcutaneous carbon dioxide （TC-CO2） monitoring in neonatal applications， to explore the development of transcutaneous carbon dioxide （TC-CO2） monitoring in neonatal applications. Although the direct measurement of PaCO2 is still the golden standard， it only provides a time point for the measurement results， and in clinical work， PaCO2 is constantly changing. Taking these problems into account， a sustainable monitoring of PaCO2 means is in great demand to avoid repeated blood gas analysis. The main methods include ET-CO2 and TC-CO2 monitoring， in which TC-CO2 is widely used in mechanical ventilation， perioperative， transporters， apnea testing， acid and alkali status monitoring， etc.， whose accuracy is higher， and it is worth clinical research and promotion in the newborn related work. Transcutaneous carbon dioxide monitoring in the neonatal treatment of various clinical diseases can play a very good monitoring effect and complement with the arterial blood gas analysis， so it is better for clinical work.

[Key words] Neonate； Transcutaneous； Carbon dioxide

動脉血二氧化碳分压（partial pressure of carbon dioxide in artery，PaCO2）是一项评价患儿呼吸及循环功能的重要指标，在临床工作中，异常的PaCO2更多见于新生儿。因为新生儿在治疗过程中存在更多可能影响CO2产生和消耗的因素，这些因素可以引起PaCO2的变化，进而对新生儿产生不利影响[1]。

1 必要性

动脉血气（arterial blood gas，ABG）分析是国际公认的PaCO2测量的金标准，它提供了1次单一的测量结果，然而PaCO2通常处于一个动态及快速变化状态，为了观察PaCO2的变化则需要反复多次的进行ABG分析。新生儿不同于婴幼儿及成人，频繁的ABG分析不仅会增加贫血及输血的风险，而采血过程中的疼痛刺激所产生的问题及风险更为严重。早期的疼痛接触与特定部分的大脑发育存在联系，过多的皮肤刺激，特别是在出生后的前3周，会明显减少脑白质（WM）和皮层下灰质成熟，延迟产后早期身体和头部的发育，另外心率、血压、颅内压急剧增加以及动脉氧饱和度的减少等生理反应，可能导致再灌注损伤和静脉充血，引起神经损伤，进而导致GMH-IVH和/或PVL[2]。综上所述，连续无创PaCO2监测对于新生儿来说是至关重要的。

2 方法和原理

目前常用的可持续无创监测PaCO2的方法包括呼气末二氧化碳（end-tidal carbon dioxide，ET-CO2）监测和经皮二氧化碳（transcutaneous carbon dioxide ，TC-CO2）监测，其中ET-CO2监测多应用于气管插管的患者，如手术室、NICU、PICU等，其工作原理是从气道内持续吸出部分气体作测定，应用红外线光谱技术，测定CO2浓度，它的优点是可以在出现呼吸暂停或气道阻塞时立即产生相应的改变，然而ET-CO2的准确性则受一些因素影响，如气道内水蒸气或分泌物、潮气量大小、采样位置、机械通气类型、先天性心脏病等。而TC-CO2则可以弥补ET-CO2的不足，其原理是通过测量人体皮肤上的CO2，即通过电极对皮肤进行局部加热，引起局部充血，动脉血液供应增加，进而促进CO2扩散，最终通过皮肤表面的传感器得出所需的数值。目前TC-CO2在新生儿的应用均较为广泛，笔者通过查阅相关文献资料，针对其临床应用及在不同条件下的准确性及相关性进行了一定的整理。endprint

3 临床应用

3.1 机械通气

机械通气的新生儿，病情通常较危重，存在呼吸和/或循环功能障碍，准确的PaCO2监测可以给予呼吸机的使用提供指导，如机械通气（MV）参数的设置、拔管时机的选择及拔管后再插管等情况，进而减少机械通气相关性肺损伤（Ventilator Associated Lung Injury，VALI）的发生率[3]。

任艳丽[4]等人将185例患儿为研究对象分为4组，即呼吸障碍组、循环障碍组、呼吸循环功能正常组及极低出生体重儿组，并在入院时进行经皮二氧化碳监测得出结果的同时进行动脉血气分析，并记录TC-CO2、PaCO2的数值，经统计学分析各组均得出TC-CO2与PaCO2呈正相关（r>0.75，P<0.05） 。对各组进行一致性分析，TC-CO2和PaCO2的差值均接近0，且对于呼吸障碍以及极低出生体重儿具有较高的临床应用价值。冯晋兴等人[5]选取31例患儿并配对分析，结果显示ET-CO2与PaCO2呈正相关（r=0.92，P<0.01），但随着患儿潮气量减小，呼吸频率加快，其相关性逐渐下降，对于伴有嚴重肺部疾病的患儿，ET-CO2的准确性，目前仍然存在争议。综上所述，TC-CO2监测与ET-CO2监测相比，可以更精确的反映机械通气患儿不同时间的PaCO2水平，尤其对于呼吸衰竭、极低出生体重儿、肺部病变的患儿。

3.2 围手术期

围手术期PaCO2的监测是评估患儿的一项重要指标。鉴于ET-CO2与TC-CO2的不同，于颖颖等人[6]研究发现，PaCO2与ET-CO2及PaCO2与TC-CO2之间均存在良好的相关性，而TC-CO2较ET-CO2与PaCO2相关性更强，PaCO2-TC-CO2平均差异也较PaCO2-ET-CO2平均差异小。实验选取行先天性心脏病矫治术患儿40例，测量特定时间点的ET-CO2、TC-CO2、PaCO2，并进行相关性分析。研究结果显示：PaCO2与ET-CO2、PaCO2与TC-CO2之间均存在良好的相关性，并且PaCO2与TC-CO2的相关性更好，根据Bland-Altman 一致性分析，Pa-ET差异为（4.5±17.2）mmHg；Pa-TC差异为（-5.5±3.4）mmHg。另有研究表明，对于自右向左分流的紫绀型先天性心脏病患儿，其静脉血自肺循环进入体循环，引起通气-血流比例的失调，引起PaCO2的升高，同时肺血流量减少，使CO2对外弥散减少，最终导致PaCO2的增高和ET-CO2监测值的降低，因此对于这一类患儿，ET-CO2监测是不可靠的。在于颖颖等人[6]的研究中也显示，随着PaCO2的升高，ET-CO2呈先下降再升高的趋势，而TC-CO2则是呈持续升高的趋势。因此针对围手术期尤其是先天性心脏病的患儿进行监测，TC-CO2比ET-CO2更精确，更有利于手术术后高碳酸血症、呼吸抑制的早期干预[7]。

3.3 转运

新生儿的转运通常指需要完成特定的检查或进行外科干预等情况，在转运过程中，不仅需要专业人员的陪同及护理，还需要一定的设备来监测患儿病情变化，便于及早干预，尤其是需要机械通气的危重患儿[8]。Tingay DG[9]对转运中PaCO2、ET-CO2、TC-CO2做了一个对比。研究选取了共26例新生儿，排除5例不能完成3项测试的患儿，共有21例患儿最终通过测试，作者配对比较了PA-TC、PA-ET、TC-ET的差值，结果显示PA-TC（Mean-0.13，SD 0.71，P=0.4），PA-ET（Mean 1.04，SD 0.98，P<0.001），TC-ET（Mean-0.07，SD 0.84，P=0.43），其中TC-CO2与PaCO2的值更加接近，且81%误差在1 kPa以内，而ET-CO2仅有48%误差在1 kPa以内。因此作为新生儿转运途中PaCO2的持续监测，应当首选TC-CO2。

3.4 呼吸暂停测试

创伤或缺血后脑损伤的患儿会导致不可逆性的通气功能障碍，出现呼吸暂停，因呼吸暂停时没有通气功能，进而ABG会表现为PaCO2≥60 mmHg[10]。但是PaCO2是处于不断变化的过程中，怎么样才能确定这一时间段呢，当然频繁ABG分析是可以实现并借此发现潜在高碳酸血症或低氧血症，但其需要长时间的等待和反复的采血。有人针对这一问题做了一项研究[11]，选取部分患儿，采用TC-CO2持续监测来帮助完成呼吸暂停测试。每个患儿进行并记录2次呼吸暂停测试。在前2个患儿，当TC-CO2超过60 mmHg时，同一时间采集一个ABG，在这4个呼吸暂停测试中显示PaCO2<60 mmHg。而后续的患儿，当TC-CO2超过70 mmHg时，各采集一个ABG，大部分结果显示PaCO2>60 mmHg，其中有一例显示PaCO2等于60 mmHg。TC-CO2与PaCO2的差异为2～11 mmHg，（5.8±2.7）mmHg。而当TC-CO2超过80 mmHg时，ABG所得的PaCO2均≥60 mmHg，差异为2～8 mmHg，（5.4±1.9）mmHg。结合上述研究，在呼吸暂停测试中，TC-CO2可以起到重要的作用，可以用于确定ABG的采集时间。

3.5 监测酸碱状态

尽管大多医生将TC-CO2作为一种无创监测呼吸功能的手段，但考虑到PaCO2与pH值及碳酸氢根离子的关系， McBride ME[12]做了一项研究，选取30例发生代谢性酸中毒的患儿，其中有2例患儿因组织灌注不足无法进行TC-CO2监测，而剩余的28例患儿，在代谢性酸中毒的纠正过程中，可以发现TC-CO2值逐渐增加。使用方程：PaCO2=（1.5×血清碳酸氢）+8，然后分析计算所得碳酸氢值及实际血清碳酸氢值的差异，即（1.5±1.2）mmol/L，其中74.4%的差异在2 mmol/L以内，而95.0%的差异在5 mmol/L以内。进一步行线性回归分析发现，计算所得与实际血清碳酸氢根离子值显示斜率为0.95，r2为0.88。通过这一线性回归分析显示，我们可以通过TC-CO2来计算血清碳酸氢根离子等数值：血清碳酸氢根离子=0.61×（TC-CO2-3.9）。尽管ABG是必不可少的，但通过TC-CO2监测，可以在很大程度上反应血清碳酸氢根离子水平，减少ABG分析次数，为临床治疗提供帮助。endprint

4 影响因素与注意事项

尽管TC-CO2与PaCO2存在良好的相关性，但在新生儿重症监护室的實际工作中，存在一些因素如皮肤水肿或血流动力学不稳定、亦或是设备本身技术上的限制均有可能对结果的准确性产生影响。电极温度的设定是目前较为明确的影响因素。Katsuya Hirata， MD等人[13]选取26例早产儿为研究对象，分别使用不同温度的电极（38℃、39℃、40℃、42℃）进行测量，结果显示，随着温度的改变，TC-CO2与PaCO2的差异也在发生改变，当电极温度处于42℃时，TC-CO2的准确性最高。然而随着温度的升高，皮肤损伤的风险亦随之增高，尽管该文中未发现明显明显皮肤损伤，但该研究仍然认为，考虑到早产儿皮肤薄弱，易发生皮肤损伤的特点，建议使用较低的电极温度即38℃来进行监测，尽管不是最佳温度，但其差异在6 mmHg左右，在尽量保证皮肤安全的前提下，经过校正以后的结果是可以接受的。

在使用的过程中，为了保证安全、准确的监测结果，应该严格要求，首先为了保证准确性，应当将电极与外界隔离，涂抹凝胶的同时，紧密与皮肤相贴合；其次由于传感器需要放置10～15 min后并经过仪器校准的测量结果才有意义；另外对于新生儿尤其是早产儿，长时间监测容易引起局部皮肤烧伤、压力性坏死等皮肤损伤，因此必须每2 h改变电极放置部位，以避免发生不必要的皮肤损伤[14]。

5 小结

在新生儿的治疗过程中，监测PaCO2的变化是十分重要的。相对于ABG分析，尽管TC-CO2与ET-CO2监测技术均可以达到持续监测的效果，但通过查阅相关文献研究，可以发现，对于机械通气的患儿、围手术期的患儿尤其是自右向左分流的紫绀型先天性心脏病患儿、需要转运进行检查或外科干预的危重患儿，TC-CO2的精确性更高，应当作为首选；另外在呼吸暂停测试、监测酸碱平衡方面，TC-CO2也可以为临床工作提供一定的帮助。

综上所述， TC-CO2监测与ABG分析可以相互补充，更好的为新生儿相关的临床工作服务。

[参考文献]

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[5] 冯晋兴，刘晓红，黄惠君，等.新生儿机械通气时呼气末二氧化碳分压与动脉血二氧化碳分压相关性分析[J].中国当代儿科杂志，2014，16（5）：465-468.

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[13] Hirata K，Nishihara M，Oshima Y，et al.Application of Transcutaneous Carbon Dioxide Tension Monitoring with Low Electrode Temperatures in Premature Infants in the Early Postnatal Period[J]. Am J Perinatol， 2014，31（5）：435-40.

[14] 陈许， 程锐. 无创经皮监测氧气和二氧化碳在新生儿的应用 [J].国际儿科学杂志，2016，43（10）：815-819.

（收稿日期：2017-05-08）endprint