经皮二氧化碳分压监测在小儿围手术期中的应用进展

          【 摘要】 目的 经皮二氧化碳在小儿围手术期中使用具有无创、方便、持续监测的优点，尤其是应用于重症患儿有其独特的优势，在肺功能障碍和循环功能不稳定的患儿中，能够更准确地反映其通气功能。另外，在围手术期应用弥补了存在拔管后或运送，病房期间的监测空白期，全程保护患儿的围手术期安全，而且其在评估酸血症方面也有一定的实用价值。

          【 关键词】 血气监测;经皮;二氧化碳分压;
 

          小儿;围手术期在小儿围手术期中，准确评价通气功能是保证患儿手术安全的重要方法，而评价通气功能常用的方法之一是呼气末二氧化碳( EtCO2)的监测。动脉血二氧化碳分压( PaCO2)监测是目前测量二氧化碳分压( PCO2)的金指标，但此方法为有创操作，且只能间断测定，反复穿刺取样会加重患儿的痛苦，且会引起动脉痉挛，远端组织缺血等严重并发症，因此在临床上应用并不方便 [1]。而 EtCO2 监测与动脉血气分析相比，具有无创、简便、连续等优点，在国内已日益普遍地成为监测呼吸功能的常规手段之一 , 但是其大多只能在行气管插管时应用，限制了其适用范围，存在拔管后或运送病房期间的监测空白期，并不能全程保护患儿的围手术期安全，而且在小儿麻醉中，尤其在低龄儿童和存在肺部疾病的患儿中，低通气量，死腔量增加，通气 / 血流比例失衡等都会导致 EtCO2 测量的不稳定以及取样错误，因此 EtCO2 能否准确反应患儿呼吸功能，尚存争议 [2]。经皮二氧化碳分压( TcCO2)监测初在上世纪 60 年代被 Severinghaus 提出 [3]，在国外的运用始于 70 年代 , 其在欧美国家先运用于新生儿监护室，其在危重患者及小儿围手术期监护方面的研究已经成为一个热点话题。故本文通过总结近年来新的关于 TcCO2 在小儿监测方面的应用方法及各种监测方法的相关性文献报道，并根据目前的应用状况，提出一些观点和想法。 1 TcCO 2 监测的原理和方法 TcCO 2 监测的原理是应用一个含有加热材料的电极来提升皮下组织的温度 , 加快毛细血管的血流速度 , 并且增加皮肤对气体的通透性 , 从而测得皮下局部组织血流中的 PCO2。由于患儿的皮肤菲薄，皮肤通透性高，故其监测结果更准确，更适用于此项技术 [4]。目前， TcCO2 监测的关键是经皮血气传感器(电极)的开发，目前的电极在使用中有以下几个缺点： ①电极在放置以后需要一段平衡时间，有些文章中提出平衡时间在 20 min 左右;②目前的电极在使用中需要频繁的再校准，校准的频率取决于使用时的温度，如在 43.5℃，每 4 ～ 6 小时电极就需要重新校准;③电极如果在体表脱落或者重新放置，需要再经历一个平衡时间，这些缺点都将会影响持续监测，限制在医院内、外的使用 [5]。 TcCO 2 由于其需要一定的电极温度(温度 42℃)，长时间应用易发生皮肤损伤，且容易受环境温度的影响。 Hirata 等 [6] 试图寻找在新生儿中可以使用的低温度，选取了 26 例平均体质量 974 g ( 432 ～ 1 694 g)和平均年龄 28.0 周( 26.1 ～ 31.3 周)的出生 5 d 之内的新生儿，结果表明监测温度在 38 ～ 40 ℃ 时，均 能 够 提 供 较 好 的 准 确 度 [ 偏 倚( Bias)< 6 mm Hg( 1 mm Hg=0.133 kPa)，标准差( SD)< 5 mm Hg) ] [6]，因此如果电极监测温度越低，发生体温下监测，其实用性会更广泛。 2 TcCO 2 与 EtCO2 及 PaCO2 的相关性在生理状态下，组织细胞在代谢过程中产生的 CO2，由静脉血经肺动脉弥散到肺泡气中，而后随呼吸排出。由于气体弥散速率快，且正常人肺泡死腔量较小，因此 EtCO2 与 PaCO2 接近，而且与 TcCO 2 的相关性也很好，这已在正常成年人中得到证实 [9]。一篇关于术后需要行机械通气的婴幼儿的 EtCO 2 与 TcCO2 及 PaCO2 相关性比较的研究指出，在 48 例术后婴儿患者取样结果中， PaCO2− EtCO2 的 Bias ± 2SD 是( 4.1±9.0) mm Hg， PaCO2− TcCO2 的为( 10.8±13.0) mm Hg， 56.1% 的 EtCO2 和 60.6% 的 TcCO 2 结果差在 ±5 mm Hg 之内。故认为， TcCO2 可以用于术后患儿的持续 CO2 监测，且较 EtCO2 有更大的适用范围 [10]。但在患有先天性心脏病以及循环功能不稳定的患儿，是否 TcCO2 监测也可以选择?有研究表明，患有发绀型先天性心脏病的患儿，由于其静脉血经右向左分流进入体循环，通常会引起 PaCO2 的升高和肺血流量的减少，从而使经肺毛细血管向肺泡弥散的 CO 2 量减少，导致 PaCO2 的增高和 EtCO2 监测值的降低，影响 EtCO2 的准确性 [11]。而一项 53 例先天性心脏病患儿的 EtCO2 与 TcCO2 监测结果表明，发绀型先天性心脏病的患儿 PaCO2− TcCO2 的 bias±2SD 为( 2±1) mm Hg，而 PaCO2− EtCO2 是( 5±3) mm Hg ( P < 0.000 1) [12]。另外，该研究还进一步表明发绀型先天性心脏病较非发绀型先天性心脏病的患儿差异更大， ≤ 1 岁的患儿较> 1 岁的患儿差异更为明显，故作者有理由相信，在≤ 1 岁的紫绀型先天性心脏病患儿中， TcCO2 连续监测 CO2 不仅具有临床意义，可以作为围手术期患儿的 CO2 监护，而且相较 EtCO 2 更为精确，当然对于普通患儿而言，能否替代目前流行的 EtCO2 监测，可能还需要更多的研究及临床观察。对于肺功能障碍的患儿，存在肺泡死腔量增大 或 者 分 流 量 增 多 的 情 况 下， EtCO2 与 TcCO2 是否能较好地反映 PaCO2 呢?有研究表明，在 25 例伴 有 呼 吸 衰 竭 的 患 儿(年 龄 1 ～ 40 个 月，体 质 量 3.3 ～ 19.1 kg) 中， PaCO2− EtCO2 的 bias±2SD 是( 6.8±5.1) mmHg， PaCO2− TcCO2 为( 2.3±1.3) mm Hg ( P < 0.000 1)。在 PaCO2− TcCO2 的样本中， 96% ≤ 4 mm Hg，而 在 PaCO2− EtCO2 中， ≤ 4 mm Hg 的 样本只有 38%( P < 0.0001) [13]。另外，有研究发现哮喘和急性肺炎的患儿 PaCO2 与 TcCO2 也有很好的相关性 [14]，在患有病毒性细支气管炎的门诊患儿中， TcCO 2 监测和静脉血 CO2 的监测结果相关性也很好 [15]，因此在存在肺功能障碍的患儿中， TcCO2 的连续监测可能是一种更好的选择，在另一项成人急性呼吸衰竭研究，也验证了这个观点 [16]。综上所述，新的研究表明，不仅在正常肺功能，循环功能的患儿中， TcCO2 与 PaCO2 表现出相似的监测结果，而且在循环功能不稳定，存在严重肺功能疾患的患儿中， TcCO2 与 PaCO2 的测量相关性更好，因此随着 TcCO2 的电极技术的不断提高与完善，在重症患儿的监测中，临床实用性更高，其应用范围应该会更加广泛。 3 TcCO 2 在小儿围手术期中的应用

          3.1　围手术期中需要进行无创通气的患儿无论是在儿科重症监护病房( PICU)还是在监护病房，一些需要进行无创通气的患儿，如喉炎、肺炎、哮喘、上呼吸道梗阻，术后麻醉恢复时的呼吸抑制等，其呼吸功能监测一直是一个很重要的问题，我们一般使用的血氧饱和度( SpO2)监测虽然可以监护患儿的氧合状态，但其明显的滞后性影响了救治时间，不能预防高碳酸血症的发生，因此一项无创、方便、快捷的连续监测血流 PCO2 的手段用以评定呼吸功能状态是十分有必要的，目前常用的 EtCO2 取样检测虽然被证明也可反映患儿的呼吸功能，但是一方面其需要进行气管插管，会引起患儿不适，另一方面，对于很多患儿来说，分泌物堵塞，人机对抗以及自身疾病等都会导致这种监测方法的取样错误 [17]。如果选择 TcCO2，以上的 2 个问题可以得到解决，但是其是否能够高效如实地反应患儿的 CO2 水平呢?一项关于心胸外科手术后患儿的研究中， 27 例 患 儿 的 PaCO2− TcCO2 的 bias±2SD 是( 1.7± 1.4)mm Hg， 81% 的 PaCO2− TcCO2 差异< 2 mm Hg[18]。而 1 项 14 例 患 有 哮 喘 的 患 儿 中 评 估 的 PaCO2− TcCO 2 关系的研究表明，虽然 TcCO2 高于 PaCO2，但是其平均差值< 5 mm Hg, 因此认为 TcCO2 可以有效监测 CO2 的变化 [19]。在 17 例患有喉炎的患儿中进行吸入肾上腺素的试验也表明， TcCO2 随喉炎评分进行变化，说明了其在喉炎患儿中使用的有效性 [20] 在无创通气时患儿的呼吸功能监测有着独特的优势，希望在此方面的研究能够更多一些。

          3.2　高频通气在需要高频通气的患儿中， EtCO2 不能使用的情 况 下， TcCO2 是 否 可 以 连 续 监 测 CO2 呢?一 项在 14 例高频通气患儿(年龄 1 ～ 14 岁)中 PaCO2− TcCO 2 的差值的 bias±2SD 为( 2.8±1.9) mm Hg，在线性相关分析中， r 值为 0.96， r2 值为 0.94，故在高频通气中， PaCO2 和 TcCO2 的线性关系密切， TcCO2 可以提供一个比较准确的连续监测 CO2 的方法 [21]。

          3.3　重症患儿的运送一项重症患儿运送过程中持续监测 CO2 的研究中，包括了 21 例带管转运的患儿(呼吸衰竭 15 例，发绀型先天性心脏病 2 例，持续的肺血管高压症 1 例，严重贫血 1 例，多发畸形和新生儿窒息 1 例)，其结果表明，虽然 EtCO2 能够反映气管导管的位置，但是其 PaCO2−EtCO2 的差值均数( mean) ±2SD 为( 7.5±15.0) mm Hg，差值过大临床上不能接受，而 PaCO 2−TcCO2 的 mean±2SD 为( −0.7±9.7) mm Hg，表明 PaCO2 和 TcCO2 的相似度更高 [22]，因此 TcCO2 较 EtCO2 拥有更为准确的测量值，故在重症患儿的转运过程中， TcCO2 监测能够提供更好的监测结果，如辅助 EtCO2 监测，能够给患儿运送过程中提供更好的帮助。

          3.4 pH值的预测 TcCO 2 装置通过持续监测局部 CO2，可以计算局部动脉中的 HCO3−，并以此为根据预测患儿的 pH 值 [23]，在一项急性呼吸衰竭患儿的研究中表明，为了监测呼吸衰竭导致的高碳酸血症，该研究者分别使用了 TcCO2 和动脉血血气分析的方法，持续监测 12 h, 结果显示， PCO2 的平均偏差为 −2.33 mm Hg[95% 置信 区 间( −9.60， 5.03) mm Hg]， r=0.89( P < 0.001);而 pH 预测值的平均偏差为 0.012 mm Hg[95% 置信区间( −0.070， 0.094) mm Hg]， r=0.84( P < 0.001) [24]。因此，在此项研究中， TcCO2 与 PaCO2 的监测结果有一定的相关性，可以很好地反映 PCO2 和 pH 值的变化，并且无动脉穿刺的痛苦，患儿接受程度高。

          3.5　新生儿的重症监护 TcCO 2 监测早应用于 PICU，可以减少动脉采血次数，动态监测患儿血流中 CO2 变化，减少对患儿的刺激，对于重症患儿的监护起到了积极的作用。目前， TcCO2 在 PICU 主要的优势集中于新生儿的重症监护，在近的 1 项研究 [25] 中， 46 例新生儿(年龄： 1 ～ 44 d，体质量 0.53 ～ 4.70 kg)，在 PaCO2− TcCO 2 差值的均值是 3 mm Hg[95% 置信区间( 0.2， 0.6) mm Hg]( P < 0.05)，表明在低体质量新生儿中 PaCO 2 与 TcCO2 有良好的相关性，且 TcCO2 的测量不会被氧合指数所影响，对于一些肺功能发育不良的患儿，也有良好的监测作用。

          4　结语
 

TcCO 2 在小儿围手术期中使用具有无创、方便、持续监测的优点，尤其是应用于重症患儿有其独特的优势，在肺功能障碍和循环功能不稳定的患儿中，能更准确地反映其通气功能，且能够做到全程监护，且其在评估酸血症方面也有一定的实用价值。因此，尽管目前其他方法尚不能代替血气分析，还存在一些技术上的问题，但是其在小儿围手术期中的使用还有进一步的研究和推广价值。

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         收稿： 2014-07-21　修回： 2014-12-07 本文编辑：刘慧芳/朱敏