pet（CO2）和V（CO2）的改變對患者容量反應性的預測

王亞林，張 廣，吳太虎，姜佳星

·醫(yī)械臨床·

pet（CO2）和V（CO2）的改變對患者容量反應性的預測

王亞林，張 廣，吳太虎，姜佳星

目的：探討呼氣末CO2分壓（end-tidal carbon dioxide partial pressure，pet（CO2））及患者單次呼吸呼出CO2氣體的體積（volumetric carbon dioxide，V（CO2））的改變是否能有效預測心臟前負荷(在舒張末期心室所承受的容量負荷或壓力)后患者的液體反應性。方法：對患者進行被動抬腿試驗（passive leg raising，PLR）或者輸液500 mL，通過心排量監(jiān)護儀觀察其每搏指數，若增加超過10%就定義為患者有液體反應。通過監(jiān)護儀測量pet（CO2）和V（CO2）。對機械通氣患者，潮氣量控制在8 mL/kg，分鐘通氣量恒定。結果：54%的患者對靜脈液體量的增加有反應，pet（CO2）增加（5．9±7．6）%，V（CO2）增加（11．1±8．6）%；而沒有液體反應的患者，pet（CO2）增加（1．4±4．4）%，V（CO2）增加（0．8±5．6）%。兩兩比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0．05）。因此，對于沒有肺部疾病的患者，pet（CO2）和V（CO2）可以預測患者的液體反應性。有液體反應的患者，每搏量變化是（15．8±3．7）%，而沒有液體反應的患者，每搏量變化是（13．6±4．8）%（P=0．15）。結論：對于沒有肺部疾病的患者，pet（CO2）和V（CO2）的動態(tài)變化可以作為液體反應性的輔助預測指標。

容積反應；呼氣末CO2分壓；體積CO2體積；心排量

0 引言

呼吸波形描記圖（capnography）應用于臨床已經有20多年，它可以直觀反映患者肺泡內呼氣末CO2分壓（end-tidal carbon dioxide partial pressure，pet（CO2））。由于pet（CO2）和動脈血二氧化碳壓力pa（CO2）與肺部的血流相關，故pet（CO2）可以反映心排量的大小。曾有研究探討了pet（CO2）在預測心臟驟?；颊呋謴妥灾餮h(huán)中的作用，結果表明，若經過20 min的心肺復蘇，患者pet（CO2）仍小于10 mmHg（1 mmHg=133．322 Pa），其死亡率幾乎是100%[1-2]；若患者pet（CO2）突然增大，則意味著該患者自主循環(huán)已恢復。Maslow等[3]發(fā)現(xiàn)，若患者心肺復蘇成功，pet（CO2）與心排量、肺主動脈血流有一定相關性，相關系數分別為0．93和0．88。

近年來，通過某些型號的監(jiān)護儀可以同時監(jiān)測患者的pet（CO2）和潮氣量，并可以推測出患者通過肺呼出的CO2體積V（CO2）。如果分鐘通氣量恒定，則V（CO2）的變化與肺毛細血管血流的變化相關。當具有容積反應性的患者恢復正常通氣時，其心排量和肺主動脈血流也會增加。因此，本文將pet（CO2）和V（CO2）作為患者對液體反應的觀察指標。

1 方法和步驟

1.1 研究方法

本研究以液體反應性來監(jiān)測患者液體循環(huán)的恢復情況。在患者自主或者被動抬腿（passive ley raising，PLR），或輸液500 mL（已輸注10～15 min）時，通過NICOM監(jiān)護儀連續(xù)監(jiān)測患者每搏指數（stroke volume index，SVI）的變化情況，以此來反映患者的液體反應性[4]。

NICOM監(jiān)測技術能實時、無創(chuàng)、準確并且簡便、動態(tài)地監(jiān)測患者每搏量的變化。SVI變化超過10%，則認為患者具有液體反應性[5]。對于機械通氣不穩(wěn)定的患者，可以用Respironics NM3監(jiān)護儀監(jiān)測患者的pet（CO2）和V（CO2）變化。通過實時記錄患者的輸液量、CO2變化、呼吸參數等數據，可以研究患者靜脈液體量變化與pet（CO2）和V（CO2）變化之間的關系。記錄前3 min SVI由于PLR引起的最大變化和前5 min SVI由于輸液引起的最大變化。同時，記錄2種激勵措施實施后前5 min pet（CO2）和V（CO2）的最大變化。呼吸機選用壓力控制模式，保持平臺壓小于30 cmH2O（1 cmH2O=98．06 Pa），潮氣量按照標準體質量計算，在6～8 mL/kg范圍內變化。

1.2 實驗步驟

1.2.1 病例選取

回顧性分析2011年7月至2012年2月入住海軍總醫(yī)院ICU患者的病歷資料。主要包括：年齡、性別、主要癥狀、是否存在肺部疾病、是否存在敗血癥、PLR/輸液、PLR或輸液后SVI的變化、射血分數、pet（CO2）及V（CO2）。通過NICOM監(jiān)護儀監(jiān)測每搏輸出量的變化（stroke volume variation，SVV），并在PLR或輸液之前記錄相關數據。

1.2.2 數據統(tǒng)計分析

具有液體反應性及不具有液體反應性的患者用t檢驗進行對比分析。用pet（CO2）和V（CO2）的接收特征曲線（ROC）區(qū)分每個參數的臨界值。根據患者是否有慢性阻塞性肺疾病（COPD）及液體反應性激勵類型（PLR或者輸液）進行分類分析。COPD的診斷依據是吸煙史和COPD的臨床特征。數據用x±s形式表示，結果有統(tǒng)計學意義的判斷標準為P＜0．05。

2 結果

研究期間，對34名患者進行了44次試驗（10次PLR和34次輸液）。其中有10名患者先進行PLR測試，隨后進行輸液?；颊咂骄挲g（60．6± 11．2）歲；其中男性16人（47%），女性18人（53%）。13人（38%）患有COPD，16人（47%）患有敗血癥，18人（53%）輸液后出現(xiàn)血管壓力升高癥狀。3人次PLR和21人次輸液后，SVI增加超過10%（24人次患者有正向液體反應，20人次患者沒有反應）。有液體反應的患者SVI增加（22．4±9．8）%，而沒有液體反應的患者SVI增加（1．4±4．4）%。有液體反應的患者pet（CO2）增加（5．9±7．6）%，沒有液體反應的患者pet（CO2）增加（1．4±4．4）%（P=0．02）。有液體反應的患者V（CO2）增加（11．1±8．6）%，而沒有液體反應的患者V（CO2）增加（0．8±5．6）%（P=0．001）。以上數據通過液體介入手段和有無肺部疾?。–OPD）進行分層。pet（CO2）的 ROC面積是0．67（95%置信區(qū)間），V（CO2）的ROC面積為0．79（95%置信區(qū)間）。對ROC數據以患者是否患有COPD進行分類（見表1）。有液體反應的患者SVV為（15．8±3．7）%，而沒有液體反應的患者SVV為（13．6±4．8）%（P=0．15）。

表1 ROC面積（95%置信區(qū)間）

3 討論

本研究中，pet（CO2）和V（CO2）的動態(tài)變化可以作為沒有肺部疾病的患者肺部容量反應性的輔助評價指標。但是，pet（CO2）的變化值很小（1～2 mmHg），因此使評價方法敏感度降低。V（CO2）的變化要大一些，因此，其作為容量反應性的評價指標意義要更大一些。pet（CO2）和V（CO2）并不能預測有肺部疾病患者的容量反應性，因為對于沒有通氣能力或者通氣能力差的患者，其肺血流灌注的增加并不能引起排出CO2量的增加。經觀察，pet（CO2）僅在患者沒有嚴重的肺部疾病的情況才可作為pa（CO2）的預測指標。剔除有潛在肺部疾病的患者后，Maslow等研究發(fā)現(xiàn)pet（CO2）和心排量相關性很高（r=0．930）。PLR試驗可模擬患者自身的液體激勵，與另一種液體激勵方式不同，PLR方法沒有給患者注射液體，效果可逆，實驗持續(xù)時間也短。PLR試驗可以很好地預測液體反應性[6]。本研究中，PLR試驗后，有液反應的患者pet（CO2）和V（CO2）的變化要比沒有液體反應的患者大得多，但pet（CO2）和V（CO2）之間差異并沒有統(tǒng)計學意義。另外，不管是PLR試驗還是輸入液體激勵，所有受試者pet（CO2）和V（CO2）的變化率相近。

pet（CO2）的變化可以反映患者心排量的變化。Isserles和Breen[7]測量了5只經過麻醉的狗的pet（CO2）變化時發(fā)現(xiàn)，pet（CO2）下降的百分比與心排量的下降比相關性很大（r=0．94，P＜0．001）。Shibutani[8]發(fā)現(xiàn)對于血流動力學不穩(wěn)的患者，心排量下降與下列指標相關性大：pet（CO2）（r=0．9），V（CO2）（r=0．9）。心排量降低導致pet（CO2）下降可能有以下2個原因：（1）靜脈回流的減少導致心排量的降低和肺泡間隔CO2的減少，從而使肺泡CO2體積百分數降低。（2）肺泡死腔的增加使肺血管壓降低，從而導致pet（CO2）降低到肺泡CO2壓力之下。

對機械通氣的患者進行容量CO2監(jiān)測確保了氣管插管放置的正確性，使潮氣量、死腔量、肺泡死腔所占百分比等測量更準確[9]。臨床實踐指南推薦使用容量CO2監(jiān)測來優(yōu)化機械通氣。

4 結論

本研究應用了一種新的容量CO2監(jiān)測指標來反映患者的容量反應性。對于有液體反應的患者，V（CO2）的增加要大于pet（CO2）的增加，ΔV（CO2）診斷精度更高。因此ΔV（CO2）將是判斷液體反應性的首選參數。值得注意的是，V（CO2）和pet（CO2）能夠區(qū)分液體反應及不反應的患者，而SVV卻不能。本研究中患者處于肺保護性通氣模式（標準體質量6～8 mL/kg）。有研究表明，SVV僅能預測呼吸時潮氣量按標準體質量計算≥8 mL/kg[10]的患者的液體反應性。另外，最近還有研究表明，在日常臨床實踐中將SVV和其他一些在機械通氣階段依賴心肺交互作用的參數用于預測容積響應性可能不太可靠[11]。

本研究的局限性在于樣本量太小，患者不具有均一性，研究是在ICU而不是在手術室進行。但是，由于pet（CO2）一般用于監(jiān)控麻醉患者，在ICU中使用得越來越普遍，我們相信患者經過液體激勵后pet（CO2）的增加將會是患者具有液體反應性的一個有價值的指標。由于pet（CO2）的變化很小，同時由于潛在的肺部疾病的干擾，pet（CO2）監(jiān)測只能作為一個液體響應的輔助指標，而不能作為主要診斷指標。ΔV（CO2）的診斷精度更高，但是該參數是否能單獨作為液體響應的診斷指標，還有待更進一步的研究。

[1] Levine R L，Wayne M A，Miller C C．End-tidal carbon dioxide and outcome of out-of-hospital cardiac arrest[J]．N Engl J Med，1997，337（5）：301-306．

[2] Kolar M，Krizmaric M，Klemen P，et al.Partial pressure of end-tidal carbon dioxide successful predicts cardiopulmonary resuscitation in the field：a prospective observational study[J]．Crit Care，2008，12（5）：115．

[3] Maslow A，Stearns G，Bert A，et al．Monitoring end-tidal carbon dioxide during weaning from cardiopulmonary bypass in patients without significant lung disease[J]．Anesth Analg，2001，92（2）：306-313．

[4] Marik P E．Non-invasive cardiac output monitors．A state-of the-art review[J]．J Cardiothorac Vasc Anesth，2013，27（1）：121-134．

[5] Marik P E，Levitov A，Young A，et al.The use of NICOM（bioreactance）and carotid Doppler to determine volume responsiveness and blood flow redistribution following passive leg raising in hemodynamically unstable patients[J]．Chest，2013，143（2）：364-370．

[6] Benomar B，Ouattara A，Estagnasie P，et al.Fluid responsiveness predicted by noninvasive bioreactance-based passive leg raise test[J]．Intensive Care Med，2010，36（11）：1 875-1 881．

[7]Isserles S A，Breen P H．Can changes in end-tidal p（CO2）measure changes in cardiac output[J]．Anesth Analg，1991，73（6）：808-814．

[8] Shibutani K，Muraoka M，Shirasaki S，et al.Do changes in end-tidal PCO2quantitatively reflect changes in cardiac output[J]．Anesth Analg，1994，79（5）：829-833．

[9] Walsh B K，Crotwell D N，Restrepo R D．Capnography/capnometry during mechanical ventilation[J]．Respir Care，2011，56：503-509．

[10]Reuter D A，Bayerlein J，Goepfert M S，et al.Influence of tidal volume on left ventricular stroke volume variation measured by pulse contour analysis in mechanically ventilated patients[J]．Intensive Care Med，2003，29（3）：476-480．

[11]Lansdorp B，Lemson J，Van Putten M J，et al.Dynamic indices do not predict volume responsiveness in routine clinical practice[J]．Br J Anaesth，2012，108（3）：395-401．

（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

國家科技支撐計劃項目（2012BAI20B00）

王亞林（1984—），男，助理工程師，主要從事生物醫(yī)學工程方面的研究工作，E-mail：276558008@qq．com。

300161天津，軍事醫(yī)學科學院衛(wèi)生裝備研究所（王亞林，張 廣，吳太虎）；100048北京，海軍總醫(yī)院醫(yī)學工程科（王亞林）；063000河北唐山，解放軍255醫(yī)院（姜佳星）

姜佳星，E-mail：18932512116@189．cn