Базовая капнография как инструмент непрерывного мониторинга во время искусственной вентиляции легких

Существует множество факторов, которые могут повлиять на количество углекислого газа в выдыхаемой газовой смеси (PetCO2). Для выведения СО2 существует тесный, непрерывный баланс между выработкой СО2 в тканях, его транспортировкой в крови, диффузией в альвеолы и выведением путем вентиляции (Kremeier P, Böhm SH, Tusman G. Clinical use of volumetric capnography in mechanically ventilated patients. J Clin Monit Comput. 2020;34(1):7‑16. doi:10.1007/s10877‑019‑00325‑91​). Капнография обеспечивает графическое представление выдыхаемого CO2 и служит неинвазивным средством отображения информации в реальном времени о динамике CO2 у пациентов на искусственной вентиляции легких.

Повышение или снижение скорости метаболизма пациента приводит к изменениям в выработке CO2, а следовательно, и в выведении CO2. Если и кровообращение, и вентиляция стабильны ‑ состояние, которого можно достичь только у пациентов, находящихся на пассивной искусственной вентиляции легких, ‑  мониторинг CO2 можно использовать в качестве индикатора выработки CO2. Лихорадка, сепсис, боль и судороги ‑ все это состояния, которые ускоряют метаболизм и вызывают соответствующее увеличение выработки CO2 и, в свою очередь, увеличение PetCO2. Снижение скорости метаболизма наблюдается у пациентов, находящихся в состоянии гипотермии, под наркозом или пораженных параличом. В таких состояниях выработка CO2 снижается, что может привести к снижению PetCO2, если одновременно не увеличить минутную вентиляцию (Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2​).

Поступление CO2 в легкие зависит от правильности функционирования сердечно‑сосудистой системы; следовательно, любой фактор, который влияет на функции сердечно‑сосудистой системы, также может влиять на поступление CO2 в легкие.(Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2​).

На выведение CO2 из легких в окружающую среду влияют изменения в дыхательной функции. Таким образом, обструктивные заболевания легких, пневмония, нервно‑мышечные нарушения и заболевания центральной нервной системы, приводящие к нарушению дыхательной функции, влияют на изменение значения PetCO2 (Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2​).

Измеренный сигнал датчика CO2 может быть записан либо как функция времени (капнография, контролируемая по времени), либо как функция выдыхаемого объема (волюметрическая капнография). Объем информации, которую можно получить при использовании этих двух разных типов капнографии, значительно отличается. В литературе описаны определенные закономерности капнограммы, контролируемой по времени, которые считаются типичными для конкретных клинических ситуаций. Некоторые из общих закономерностей показаны на рисунке 1 ниже.

Однако капнография, контролируемая по времени, также имеет ограничения. Он не может обеспечить точную оценку состояния вентиляции и перфузии легких, а также не может использоваться для оценки компонента физиологического мертвого пространства. Волюметрическая капнография не так проста и удобна, как капнография, контролируемая по времени, однако ее преимущество заключается в значительно большем объеме информации.

Нормальная форма волюметрической капнограммы состоит из трех фаз. Важно помнить, что капнограмма отражает выдох.

• Фаза I представляет собой газовую смесь без CO2 из дыхательных путей (анатомическое и инструментальное мертвое пространство).
• Фаза II ‑ это переходная фаза, в которой газовая смесь из дыхательных путей смешивается с альвеолярным газом.
• Фаза III представляет собой фазу плато, состоящую из газа из альвеол и медленно опорожняющихся участков легких (Gravenstein, J., Jaffe, M., & Paulus, D. (2004). Capnography: Clinical Aspects. New York: Cambridge University Press.2​). Визуальное представление показано ниже на рисунке 2.

С помощью капнографии, как контролируемой по времени, так и волюметрической, можно получить ценную информацию для оптимизации мониторинга и лечения пациентов, которым требуется транспортировка в пределах больницы или в другие больницы. Ее можно безопасно использовать с эндотрахеальными трубками, трахеостомическими трубками и многими надгортанными воздуховодами при наличии необходимого уплотнения. Расположение и проходимость дыхательных путей, мониторинг вентиляции и состояние перфузии ‑ все это области, в которых PetCO2 предоставляет важную информацию. Еще одним значимым параметром является объем углекислого газа, выводимого за минуту (V’CO2), который позволяет медицинскому персоналу оценивать эффективность перфузии и реанимационных мероприятий (I-Gnaidy E., Abo El-Nasr, L., Ameen, S., & Abd El-Ghafar, M. (2019). Correlation between Cardon Dioxide Production and Mean Arterial Blood Pressure in Fluid Response in Mechanically Ventilated Patients. Medical Journal of Cairo University, 87(4), 2679-2684.3​).

У пациентов отделения интенсивной терапии капнография может продолжать мониторинг расположения и проходимости дыхательных путей с использованием различных дополнительных средств. Соотношение мертвого пространства и дыхательного объема (VD/Vt) является важным показателем капнографии.  Увеличение соотношения VD/Vt может означать потенциальное увеличение смертности в зависимости от уровня увеличения (Kallet RH, Alonso JA, Pittet JF, Matthay MA. Prognostic value of the pulmonary dead‑space fraction during the first 6 days of acute respiratory distress syndrome. Respir Care. 2004;49(9):1008‑1014. 4​, Nuckton TJ, Alonso JA, Kallet RH, et al. Pulmonary dead‑space fraction as a risk factor for death in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med. 2002;346(17):1281‑1286. doi:10.1056/NEJMoa0128355​). Медицинский персонал может использовать кривую PetCO2 и значение «V’CO2» для оптимизации раскрытия объема легких, подтверждения оптимальности настроек PEEP и выявления проблем с перфузией (общей и легочной).(Kallet RH, Alonso JA, Pittet JF, Matthay MA. Prognostic value of the pulmonary dead‑space fraction during the first 6 days of acute respiratory distress syndrome. Respir Care. 2004;49(9):1008‑1014. 4​, Nuckton TJ, Alonso JA, Kallet RH, et al. Pulmonary dead‑space fraction as a risk factor for death in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med. 2002;346(17):1281‑1286. doi:10.1056/NEJMoa0128355​, Blankman P, Shono A, Hermans BJ, Wesselius T, Hasan D, Gommers D. Detection of optimal PEEP for equal distribution of tidal volume by volumetric capnography and electrical impedance tomography during decreasing levels of PEEP in post cardiac‑surgery patients. Br J Anaesth. 2016;116(6):862‑869. doi:10.1093/bja/aew1166​, Nguyen LS, Squara P. Non‑Invasive Monitoring of Cardiac Output in Critical Care Medicine. Front Med (Lausanne). 2017;4:200. Published 2017 Nov 20. doi:10.3389/fmed.2017.002007​). Параметр V’CO2 также можно использовать во время искусственной вентиляции легких. С его помощью медицинский персонал может выявлять потенциальную слабость или дыхательную недостаточность пациента (увеличение доли мертвого пространства, недостаточное усилие и утомление дыхательных мышц). Определение расхода энергии с помощью значения V’CO2 ‑ это правильный и точный метод, который медицинский персонал может использовать для расчета потребности в питании пациентов на искусственной вентиляции легких (Stapel SN, de Grooth HJ, Alimohamad H, et al. Ventilator-derived carbon dioxide production to assess energy expenditure in critically ill patients: proof of concept. Crit Care. 2015;19:370. Published 2015 Oct 22. doi:10.1186/s13054-015-1087-28​).

Во всех аппаратах ИВЛ Hamilton Medical доступна волюметрическая капнография ( Все модели, кроме HAMILTON‑MR1A​) в качестве стандартной или дополнительной функции. Измерение CO2 выполняется с помощью датчика основного потока CO2 CAPNOSTAT® 5 при открытии дыхательных путей пациента. Кроме того, в этих аппаратах ИВЛ все значения, связанные с CO2, отображаются в окне «Мониторинг CO2».