Неінвазивний моніторинг газів крові - інтенсивна терапія

24 Неінвазивний моніторинг газів крові

Для неінвазивного визначення газового складу артеріальної крові в даний час існує декілька методик. Хоча кожна з них має певні обмеження, в останні 10 років їх найбільш часто застосовують в клінічній практиці, в тому числі і 8 відділеннях інтенсивної терапії.

У цій главі представлені 3 методу: оксиметрія, Капнографії і черезшкірний моніторинг газів крові.

Оксиметр (оксігемометр)

оксиметрія - Оптичний метод визначення ступеня насичення гемоглобіну кровя киснем, заснований на специфічних відмінностях спектральних властивостей оксигемоглобина і відновленого гемоглобіну. Оксиметри (оксігемометр) були запропоновані на початку 1970 року, але це були не прийнятні світлові пульс-оксиметри, впроваджені тільки на початку 1980 р Популярність пульс-оксиметрії росла повільно: лише в 1987 р Американська асоціація анестезіологів рекомендувала пульсову оксиметрию як стандартний метод для кожного хворого, який отримує загальні анестетики.

ПРИНЦИП МЕТОДУ оксиметри

Оксиметрія базується на здатності різних форм гемоглобіну поглинати світло різної довжини хвилі. Оксигемоглобін (НВО₂) Поглинає видиме світло червоного ділянки спектра (тому оксигенированной кров червоного кольору), а дезоксігемоглобін, або відновлений гемоглобін (RHb), поглинає світло поблизу інфрачервоного діапазону. Якщо світловий пучок складається з хвиль обох названих частин спектра, які проходять через кровоносні судини (рис. 24-1), то передача хвиль кожного з ділянок буде обернено пропорційна концентрації НВО₂ і RHb в крові.

Насичення гемоглобіну артеріальної крові киснем (SaO₂) Розраховується як відношення кількості HbO₂ до загальної кількості Нb (тобто сумі HbO₂ і RHb) в пробі:

Ця формула може бути застосована тільки до двох форм гемоглобіну, так як вона не враховує зміст метгемоглобіну і карбоксигемоглобина в крові. Оксиметри для використання in vitro мають 4 різні довжини хвиль світла і можуть визначати все 4 перераховані форми гемоглобіну. Оксиметр для постійного моніторного спостереження має тільки 2 довжини хвиль світла, тому такі стани, як метгемоглобін- і карбоксігемоглобінемія, очевидно, не будуть виявлені. Однак ці стани зустрічаються досить рідко, тому для більшості хворих застосування двох довжин хвиль цілком обгрунтовано.

Мал. 24-1. Принцип пульс-оксиметрії. Пояснення в тексті.

ПУЛЬС-оксиметр

Традиційні оксиметри мають два недоліки. Перший - поглинання світла поруч пігментів (наприклад, білірубіном) і іншими тканинними елементами. Другий і більш б важко - неможливість диференціювати гемоглобін артеріальної і венозної крові. Зазначені проблеми частково вирішені в оксиметри, які вимірюють проходження світла тільки через пульсуючі судини. Це так звані пульсоксиметри, значно підвищили ефективність моніторування в відділеннях інтенсивної терапії.

Принцип пульсоксиметрии представлений на рис. 24-1. Пульсація артерій може бути причиною коливань світлового пучка, що падає на них. Фотоелемент на пульсоксиметр здатний приймати зміни прохідного світла внаслідок артеріальноїпульсації і незмінений світло від вен і інших непульсірующей елементів. При цьому обробляється тільки змінений входить світло (аналогічно підсилювача змінного струму) без урахування незмінного світлового потоку від вен і інших непульсіруйщіх джерел в тканинах. Це пояснює, чому на дані пульсоксиметр не впливає товщина тканин (включаючи нігтьову пластинку) або пігменти.

Точність. У ряді повідомлень відзначається висока точність пульсової оксиметрии [1,2]. Наприклад, показано, що точність визначення змісту оксигемоглобіну in vitro за допомогою мультіволнових оксиметри коливається в межах 2-3% [1,2]. Єдина вимога до точності вимірювання: проводити дослідження у хворих без гемодинамічних порушень і з SaO₂ вище 70%. Точність вимірювання при SaO₂ нижче 70% сильно варіює [4], але такі значення зустрічаються нечасто, оскільки виражена гіпоксемія недопустима в відділеннях інтенсивної терапії.

Показання до пульс-оксиметрії пов`язані з наявністю оксиметри, тому що в реальності не кожному пацієнтові, який потребує додаткової подачі кисню, необхідний постійний моніторинг SaO₂ за допомогою пульсоксиметра, в тому числі якщо у хворого артеріальна гіпотензія або якесь інше стан, здатне знизити точність вимірювання.

Обмеження. Основне обмеження пульсоксиметрии - нечутливість показника насичення гемоглобіну артеріальної крові киснем до зрушень легеневого газообміну. Це пов`язано з формою кривої дисоціації оксигемоглобіну (див. Рис 25-1). коли SaO₂ більше 90% і р_aПро₂ вище 60 мм рт.ст., верхня частина кривої пологий, і рдO₂ може змінюватися в значних межах з невеликими коливаннями SaO₂. Іншими словами, показник SaO₂ буде неадекватний для виявлення ранніх змін в легеневому газообміні. Однак значення цих обмежень неясно.

Черезшкірна ВИМІР РO₂

Електроди для черезшкірного визначення РВ₂ вперше були застосовані на початку 1970 р у новорождённих- при цьому була доведена їх надійність для дітей цього віку. Однак надійність методу у дорослих варіює, що обмежує його застосування. Певний інтерес набуло використання чрескожних кисневих електродів для моніторингу кровотоку в нижніх і верхніх кінцівках, але в даний час їх застосування обмежено.

ПРИНЦИП МЕТОДУ

Черезшкірні кисневі електроди призначені для визначення pO₂ в капілярної мережі дерми, розташованої під епідермісом. Електрод - мініатюрний аналог полярографічних електрода Кларка (він використовується для вимірювання РO₂ в артеріальній крові), який зміцнюється на поверхні шкіри за допомогою притискає кільця. Нагрівальний елемент, що оточує електрод, застосовується для підвищення температури в прилеглих ділянках шкіри до 44-45 ° С. Це покращує дифузію кисню через епідерміс і підвищує точність вимірювань у дорослих (у новонароджених епідерміс тонкий, що не вимагає додаткового підігріву). Електроди зазвичай поміщають на передневерхней поверхні грудної клітини або на плечах, де шкірний кровотік досить високий. Місце розташування електрода необхідно міняти кожні 4 год для того, щоб зменшити ризик опіку нижчих тканин.

ТОЧНІСТЬ

Точність чрескожного вимірювання pO₂ (Т_cРВ₂) Визначається адекватністю периферичного кровотоку. Коли він нормальний, Т_cРВ₂ досить точно відображає р_aПро₂ [5, б]. Однак якщо периферичного кровотоку знижується, то T_cpO₂ може применшити р_aПро₂. Вплив серцевого викиду на T_cpO₂ показано на рис. 24-2 [6]. T_cpO₂ не залежить від серцевого індексу до тих пір, поки він вище 2 л / (мін.м²), Потім T_cpO₂ змінюється прямо пропорційно з серцевим індексом [6]. При низькому кровотоці Т_cРВ₂ визначає більше венозний РВ₂, ніж артеріальний, тому що венозна кров буде переважати в нижчих судинах при зниженому артеріальному тиску.

Мал. 24-2. Вплив серцевого викиду на точність чрескожного вимірювання газів крові.

МОНІТОРИНГ КРОВОТОКУ

На основі описаної вище залежно Т_cРВ₂ від величини потоку крові можна запропонувати зовсім інше застосування чрескожних електродів, зокрема, їх можна іспользовaть для визначення адекватності кровотоку в травмованої кінцівки або після реконструктивної операції на судинах [7]. На рис. 24-3 продемонстровано застосування Т_cРВ₂ для моніторингу кровотоку в нижньої кінцівки. Графічна запис була отримана за допомогою чрескожних кисневих електродів, поміщених на верхній поверхні лівої стопи добровольців, у яких в анамнезі не було захворювань периферичних судин. Потім на протилежному боці перетискали стегнову артерію в паховій області. Як показано між стрілками, Т_cРВ₂ швидко знижувався під час артеріальної компресії і поверталося до вихідного рівня, коли компресію припиняли. Якби другоі електрод (електрод порівняння) поміщали в контрольну область (з нормальним рівнем кровотоку), то Т_cРВ₂ кінцівки став би маркером зниженого кровотоку.

кон`юнктивальна РВ₂

Використання в клініці кон`юнктивального РВ₂ грунтується, зокрема, на тому, що епітелії рогівки має високу проникність для різноманітних газоподібних речовин, включаючи кисень.

ПРИНЦИП МЕТОДУ

Шкіра дорослої людини - не ідеальна поверхня для моніторингу, тому що вона товста і без штучного нагрівання щодо непроникна для кисню. Інша справа - кон`юнктива повік. Епітелій тут полягає тільки з 2-4 рядів клітин, а підлягає капілярна мережа щільна. У зв`язку з цим кисень легко дифундує через епітелії, тому нагрівати поверхню немає необхідності. Крім того, рівень кон`юнктивального РВ₂ може відображати РВ₂ у внутрішній сонній артерії і, отже, розглядатися як показник доставки кисню в центральну нервову систему.

Мал. 24-3. Чрескожное визначення РВ₂- під час ручного передавлення стегнової артерії. Кисневий електрод на тильній поверхні стопи. Пояснення в тексті.

У зв`язку з перевагою кон`юнктивального РВ₂ була запропонована пластикова очна пластинка, яка містить мініатюрний електрод Кларка [8]. Платівка покриває поверхню очі і має центральний отвір для попередження пошкодження рогівки.

ТОЧНІСТЬ

кон`юнктивальна РВ<sub>2</sub> точно відображає p<sub>а</sub>O<sub>2</sub> у хворих з нормальним серцевим викидом [8]. Однак якщо серцевий викид або доставка кисню до органів і тканин зменшується, то кон`юнктивальна РВ₂ знижується відносно р_аПро₂ (Аналогічно і Т_cРВ₂).

Черезшкірна ВИМІР рСО₂

Причини, що обмежує точність чрескожной реєстрації pCO₂ (Т_cрСО₂), Подібні такими для Т_cРВ₂. Точність вимірювання залежить від віку (найбільш точно у новонароджених), товщини шкіри і гемодинамічного статусу. Нагрівання прилеглих ділянок шкіри підвищує точність визначення Т_cрСО₂ у дорослих, збільшуючи дифузію СО₂ через епідерміс [10].

ПРИНЦИП МЕТОДУ

Існує два типи шкірних електродів для вимірювання СО₂. За допомогою електродів 1-го типу вимірюють рСО₂, реєструючи зміни рН в бікарбонатсодержащем розчині, що контактує зі шкірою. В іншому використаний принцип абсорбції інфрачервоного випромінювання в газовій камері, яка контактує зі шкірою [8]. Обидва типи електродів мають нагрівальний елемент для підвищення точності вимірювання та прискорення обробки інформації.

ТОЧНІСТЬ

У дорослих хворих з нормальними серцевим викидом і артеріальним тиском Т_cрСО₂ може досить точно відображати р_аСО₂ [9]. Однак при зниженні серцевого викиду нижче норми спостерігається збільшення Т_cрСО₂ щодо р_аСО₂, що показано на рис. 24-2. зрушення Т_cрСО₂ при зниженому кровотоці протилежні змінам Т_cРВ₂ і є наслідком зменшення виведення СО₂ з крові. В результаті цієї розбіжності визначення Т_cрСО₂ Герасимчука популярним методом для неінвазивного моніторингу газів крові.

ЗМІСТ СО₂ У повітрі, що видихається

Капнографії - Метод безперервної графічної реєстрації концентрації СО₂ в повітрі, що видихається. вміст СО₂ в повітрі, що видихається можна використовувати для неінвазивного визначення p_аCO₂ у інтубірованних хворих [11, 12].

ПРИНЦИП МЕТОДУ

Нормальна крива елімінації СО₂ з повітря, що видихається показана на рис. 24-4. На початку видиху повітря, що займає анатомічне мертве простір, першим залишає дихальні шляхи, а рСО₂ при цьому низька. При продовженні видиху з легких починає виходити альвеолярний повітря, а рСО₂ зростає. PCO₂ росте до тих пір, поки не досягне плато в кінці видиху, яке залишається майже незмінним до початку наступного вдиху. При нормальній функції легень рСО₂ в повітрі, що видихається в кінці спокійного видиху (EтCO₂) Еквівалентно рСО₂ в дистально-капілярної (артеріальної) крові.

Мал. 24-4. Інфрачервоний аналізатор для моніторингу СО₂- в повітрі, що видихається. На графіку показано зміна рСО₂- під час спокійного видиху. Пояснення в тексті.

Як показано на рис. 24-4, інфрачервоний аналізатор поміщають у місця видиху. Діод на одній стороні приладу випромінює інфрачервоні промені, які проходять через повітря, що видихається: інтенсивність їх передачі вимірюється на іншій стороні фотодетектором. Аналізатор дає швидку відповідь, що не залежить від повітряного потоку. В основу роботи аналізатора покладена, зокрема, здатність вуглекислого газу поглинати інфрачервоне випромінювання пропорційно вмісту CO₂.

РІЗНИЦЯ (ГРАДІЄНТ) р_аСО₂ - Е_тСО₂

У нормі р_аСО₂ і pCO₂ в кінці спокійного видиху відрізняються один від одного за все на кілька міліметрів ртутного стовпа [11]. При серцево-легеневої патології ЕтСО₂ помітно знижується по відношенню до p_аCO₂. За зміною градієнта p_aCO₂-E_тCO₂ розрізняють наступні стану.

Високий градієнт р_аСО₂ - Е_тСО₂. У цій ситуації альвеоли через високий відносини Vd / Vt недоперфузіруются і перехід СО₂ з легеневих капілярів в альвеоли погіршується. До цього можуть приводити:

1. Низький серцевий викид.

2. Надмірне роздування легких (при ПДКВ).

3. Збільшення фізіологічного мертвого простору.

Зворотний градієнт р_аСО₂ - Е_тСО₂. величина ЕтСО₂, перевищує р_аСО₂, нетипова, але такі стани можуть призвести до такої ситуації [11]:

1. Надмірне утворення СО₂ при зменшенні обсягу вдихуваного повітря.

2. Надмірна альвеолярна вентиляція.

3. Висока концентрація кисню у вдихуваному повітрі. Деякі фактори можуть впливати на різницю між ЕтСО₂ і расо₂, тому доцільно періодично досліджувати гази артеріальної крові, щоб точно визначити ЕтСО₂.

КЛІНІЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ

Необхідно реєструвати ЕтСО₂ в таких ситуаціях.

Порушення при проведенні штучної вентиляції легень. Як дублюючої системи тривоги при штучній вентиляції легень можуть бути корисні монітори, які включають сигнал тривоги при раптовому зниженні EтCO₂. Цей сигнал може свідчити про від`єднання трубок у хворого або про витік повітря з сполучних трубок [13].

Ускладнення, який генерується внаслідок довгої штучною вентиляцією легень. З тривалої штучною вентиляцією легень пов`язують кілька ускладнень, і зміна EтCO₂ може бути їх ранньою ознакою. Раптове зниження EтCO₂, супроводжуване збільшенням градієнта p_aCO₂ - E_тCO₂, спостерігається при емболії легеневої артерії, ателектазі, пневмонії, сепсисі і респіраторному дистрес-синдромі дорослих. Занепокоєння і збудження (нелёгочной природи) можуть зменшити ЕтСО₂ без зміни різниці р_аСО₂ - Е_тСО₂.

Післяопераційна тремтіння. ЕтСО₂ може бути цінним показником при моніторингу стану хворих в ранньому післяопераційному періоді після застосування штучного кровообігу. Тремтіння під час зігрівання в ряді випадків є причиною комбінованого ацидозу (респіраторного та метаболічного), який може бути досить вираженим і навіть небезпечним для життя. Причина респіраторного ацидозу - підвищена продукція СО₂ при поганій вентиляції легенів через залишкового дії загальних анестетиків, а метаболічного ацидозу - надмірне вироблення лактату скелетної мускулатурою. Ці два процеси ведуть до збільшення ЕтСО₂, а його раптове зростання може передвіщати одне із зазначених вище ускладнень. Післяопераційну тремтіння і пов`язані з нею ускладнення можна усунути шляхом миорелаксации або збільшенням хвилинної вентиляції легень.

Відключення від респіратора. EтCO₂ може застосовуватися для оцінки стану хворих під час відключення їх від апарату штучної вентиляції легенів [14]. збільшення ЕтСО₂ в період відключення може бути ранньою ознакою неефективності заходи.

Контрольована гіпервентиляція. моніторинг ЕтСО₂ допомагає підтримати необхідний рівень гіпервентиляції у хворих з черепно-мозковою травмою або в інших випадках, коли гіпервентиляція бажана для контролю внутрішньочерепного тиску. градієнт р_аСО₂ - Е_тСО₂ можна перевіряти періодично і використовувати його для підтримки рівня ЕтСО₂.

Серцево-легенева реанімація. Нещодавно показник EтCO₂ запропонували застосовувати для оцінки ефективності закритого масажу серця. Дійсно, ЕтСО₂ буде зменшуватися при зниженні легеневого кровотоку, тому його можна використовувати в якості неінвазивного показника кровотоку під час серцево-легеневої реанімації. Повідомляють, що жоден хворий з ЕтСО₂ менше 10 мм рт.ст. під час реанімації не виживає [15]. Це твердження дуже важливо, і необхідне подальше вивчення даного питання.

ЛІТЕРАТУРА

Рауля JP, Severinghaus JW eds. Pulse oximetry. Berlin: Springer-Verlag, 1986.

Tremper KK, Barker SJ eds. Advances in Oxygen Monitoring. International Anesthesiology Clinics Vol 25, No. 3. Boston: Little, Brown and Company, 1987.

оксиметри

1. Tremper KK, Barker SJ. Pulse oximetry. Anesthesiology 1989- 70: 98-108.

2. Wukitsch MW, Petterson MT, Tobler DR, et al. Pulse oximetry: Analysis of theory, technology, and practice. J Clin Monit 1988- 4: 290-301.

3. Chaudhary BA, Burki NK. Ear oximetry in clinical practice. Am Rev Respir Dis 1978- 17: 173-175.

4. Sendak MJ, Harris AP, Donham RT. Accuracy of pulse oximetry during arterial oxy-hernoglobin desaturation in dogs. Anesthesiology 1988- 68: 111-114.

Черезшкірна ВИМІР р0,

5. Tremper KK, Barker SJ. Transcutaneous oxygen measurement: Experimental studies and adult applications. Anesthesiol Clin 1987- 25: 67-96.

6. Tremper KK, Waxman K, Bowman R, Shoemaker WC. Continuous transcutaneous oxygen monitoring during respiratory failure, cardiac decompensation, cardiac arrest, and CPR. Crit Care Med 1980: 8: 377-381.

7. Moosa HH, Marakaroun MS, Peitzman AB, et al. TcPo ^ - values in limb ischemia: Effects of blood flow and arterial oxygen tension. J Surg Res 1986- 40: 482-487.

Відео: Смертельна "оптимізація" ендокринології

кон`юнктивальна РO₂

8. Chapman KR, Liu FLW, Watson RM, Rebuck AS. Conjunctival oxygen tension and its relationship to arterial oxygen tension. J Clin Monit 1986- 2: 100-104.

Черезшкірна ВИМІР рСО₂

9. Greenspan GH, Block AJ, Haldeman LW, Lindsey S, Martin CS. Transcutaneous noninvasive monitoring of carbon dioxide tension. Chest 1981- S0: 422-446.

10. Tremper KK, Mentelos RA, Shoemaker WC. Effect of hypercarbia and shock on transcutaneous carbon dioxide at different electrode temperatures. Crit Care Med 1980 3: 608-612.

ЗМІСТ СО₂ У повітрі, що видихається

11. Snyder JV, Elliot L, Grenvik A, Capnography. Clin Crit Care Med 1982- 4: 100-121.

12. Carlon GC, Ray C, Miodownik S, et al. Capnography in mechanically ventilated patients. Crit Care Med 1988- 26: 550-556.

13. Murray IP, Model! JH. Early detection of endotracheal tube accidents by monitoring carbon dioxide concentration in respiratory gases. Anesthesiology 1983- 59: 344-346.

14. Healey CJ, Fedullo AJ, Swinburne AJ, Wahl GW. Comparison of noninvasive measurements of carbon dioxide tension during withdrawal from mechanical ventilation. Crit Care Med 1987 35: 764-767.

15. Sanders AB, Kern KB, Otto CW, et al. End-tidal carbon dioxide monitoring during cardiopulmonary resuscitation. JAMA 1989- 262: 1347-1351.

зміст