CO2是人体代谢产物，主要经由血液循环进入肺部进而通过呼气排出。呼气末CO2分压(prtial pressure of end tidal carbon dioxide，PetCO2 ）在一定程度上反映呼吸功能等人体机能状况，已经被认为是除体温、脉搏、呼吸、血压、动脉血氧饱和度以外的第6个基本生命体征，被美国麻醉医师协会（American Society of Anesthesiologists，ASA）列为麻醉期间的一项基本监测指标,且PetCO2的监测无创、高效，目前已广泛应用于重症监护、术后恢复、插管指导等众多领域,因此，本文整理PetCO2监测原理与方法、影响因素以及临床应用！
·一、PetCO2监测的生理学基础 ·
二氧化碳(carbon dioxide，CO2)是组织细胞新陈代谢的产物。组织细胞中的CO2以简单扩散的方式到达循环血中。CO2继而随静脉血运输到右心，右心室内血液通过肺动脉进入肺内毛细血管网。
最终，CO2从肺部扩散进入呼出气体中，由于CO2的弥散功能极其强大，PetCO2≈PACO2≈PaCO2, 因此，可通过监测技术测得PetCO2从而监测呼吸功能。
· 二、PetCO2的原理 ·
临床上测定PetCO2的方法包括比色法、质谱仪法和红外线法，以红外线法监测最为常用。
比色法：比色CO2检测器提供连续的定性和半定量呼出CO2监测。检测器中含有经过化学处理的材料，对PH值敏感，其颜色随呼出的二氧化碳浓度成比例变化,从紫色到黄色的变化幅度表示呼出的相对二氧化碳浓度。
红外法：红外法原理是基于CO2红外吸收光谱，在某一特定波长下，CO2浓度与吸收光强度之间的关系服从朗伯-比尔定律，即光谱吸收与CO2浓度形成一一的对应关系，其间最大吸收波长为4.26um，因此由于利用这种关系可通过所测量到的透射光强度来获得CO2浓度值。
图2 PetCO2红外法监测原理
· 三、PetCO2常见的测量方法 ·
依据传感器在气流中的不同位置，PetCO2监测可分为主流式与旁流式2种取样方式。主流式采样方法：主流式为将测量室放置在呼吸气路中进行监测的方式，需要主流适配器予以配合应用，其优点是识别反应快，受气道内分泌物和水蒸气的影响小，不丢失气体量，但会增加无效腔，并且不适用于未插气管导管的病人
图3 主流式采样方法
旁流式采样方法：旁流式为将呼吸气体通过抽气泵抽取一部分样气进入测量室的监测方式，需要采样气路适配器、气路延长管及水槽等部件予以配合应用，其优点是不增加部件质量，不增加回路无效腔量，适用于未插气管导管的病人，但水蒸气和气道内的分泌物影响取样结果。
图4 旁流式采样方法
临床上最普遍的做法是在病人平静呼吸时对PetCO2进行测量，称为平静呼吸法。也有学者提出采用延长呼气法，即指导病人做深呼气，使呼气时间＞5s，测量第5s末的PetCO2。
·四、PetCO2的正常值与影响因素 ·
PetCO2与PaCO2均是反映人体内CO2浓度的重要参数，且两者之间具有良好的相关性，大多数情况下，临床可通过PetCO2反映PaCO2水平，进而避免频繁的动脉血气测量对患者造成创伤。PetCO2在心肺功能正常时的正常值为35-40ｍmHg，与PaCO2差值通常为2-5mmHg。
PetCO2升高：当代谢率增加（发热、甲状腺功能亢进）、通气不足使VD/VT 或QS/QT增加（COPD）以及静脉输注碳酸氢盐时PetCO2升高;
PetCO2降低：当代谢率降低（低温、甲状腺功能减退）使用肌松剂、过度通气、严重心源性或低血容量性休克时PetCO2值下降，心脏骤停、肺栓塞时PetCO2可迅速下降至０。
当然，部分患者（血流灌注异常或通气异常）的肺弥散功能较弱，这会导致 V/Q出现异常，此时，患者的PetCO2水平偏低，PaCO2水平偏高，因此，会出现P(a-et)CO2值较大的情况，若仍采用PaCO2来反映 PetCO2的测量结果，则会误判为PetCO2测量结果不准确。
图6 PetCO2与 PaCO2不匹配
·五、PetCO2监测的波形 ·
利用现有的医疗设备可以测得连续的PetCO2波形图。正常人的单个PetCO2波形分为4相
Ⅰ相：代表呼气开始部分,此时排空解剖死腔(传导气道)的气体，其中呼出的二氧化碳接近于0；
Ⅱ相：是解剖死腔气体和肺泡气体的混合物，其中含有二氧化碳；
Ⅲ相：呈水平形，肺泡气体占主导地位，其终点即为CO2；
Ⅳ相：则表示新鲜气体进入气道。
图7 单个PetCO2监测波形
图中α角和β角均与肺泡序惯性排空有关，α角随Ⅲ相斜率增加而增加，β角随Ⅲ相斜率增加而减小。在连续波形图中，主要观察指标包括基线（代表吸入CO2体积分数）、高度（代表呼出 CO2的体积分数）、形态[PetCO2正常波形与不正常波形]、频率（反映呼吸频率）、节律（反映呼吸中枢或呼吸机的设置）等。
基线：基线抬高提示可能发生重复呼吸、麻醉机活瓣障碍或者管路被阻塞等情况。
Ⅱ相斜率：Ⅱ相斜率降低，α角变钝或消失则常见于哮喘等疾病。
Ⅲ相的变化情况最多，提供的信息也最为丰富。例如呼气平台升高或降低，常提示通气不足或通气过度；呼气平台沟裂，为肋间肌和膈肌运动不协调所致，常作为自主呼吸回复的标志。
·五、PetCO2监测的临床应用 ·
· 5.1 评估心肺复苏质量·
评估心肺复苏质量在通气稳定的情况下心排出量与PetCO2有很好的相关性。如果PetCO2持续＜10mmHg，提示不可能有自主循环恢复，应该尝试提高心肺复苏质量，如增加胸外按压的深度和频率。PetCO2突然持续增加至正常值（35-40ｍmHg），常标志着自主循环恢复。
图8 无效的心脏按压（A），自主循环的恢复(B)
2015年AHA心肺复苏指南指出，在心脏骤停病人实施心肺复苏过程中，PetCO2可作为反映心排血量和心肌灌注的生理参数，可用来优化胸外按压的质量及指导血管加压药物的治疗（ⅡB）。
· 5.2 确定气管插管位置·
研究证实：二氧化碳描记是确定气管插管位置强大的辅助手段，将其与听诊相结合已经成为院前判断插管位置的黄金标准。推荐采用连续PetCO2波形监测作为确认和监测气管导管正确位置的可靠方法（ⅡB） 。
· 5.3 麻醉监护·
ASA推荐术中应常规监测PetCO2，可用来指导通气量的调节。在颅脑外科手术时在PetCO2为30mmHg和20mmHg，尤其在20mmHg时，通过过度通气可以降低颅内压，使脑组织轻微回缩 。在腹腔镜手术中通过监测PetCO2来调整呼吸频率和潮气量对减轻腹腔镜手术中二氧化碳的蓄积是有效的。
· 5.4 指导机械通气参数调节·
在急性呼吸窘迫综合征（ARDS）病人肺复张后，通过PetCO2和PetCO2来计算无效腔与潮气量百分比的变化能反映肺泡闭合的特征，可用来指导呼气末正压的选择。
图9 无效腔增加的ARDS患者
· 5.5 院前急救·
有研究结果显示：使用便携式PetCO2测量工具（EMMA）测得PetCO2与抽血中的PaCO2进行比较，结果显示在血流动力学与肺功能稳定的病人中二者具有良好的相关性。因此，可进一步研究来探索PetCO2监测在院前急救的使用价值。
· 参考文献 ·
[1]Jaffe MB. Respiratory Gas Analysis-Technical Aspects. Anesth Analg. 2018 Mar;126(3):839-845. doi: 10.1213/ANE.0000000000002384
[2]刘立汉,蔡林意,刘昂驹等.呼气末CO_2测量结果偏低的影响因素分析[J].医疗装备,2021,34(15):32-34
[3]沈谦益,文戈弋,宗力群.呼气末CO_2分压监测的临床应用及相关设备研究进展[J].医疗卫生装备,2021,42(02):60-65.DOI:10.19745/j.1003-8868.2021034
[4][李武静.呼气末二氧化碳分压监测的临床应用与进展[J].全科护理,2019,17(16):1950-1952.
[5]Selby ST, Abramo T, Hobart-Porter N. An Update on End-Tidal CO2 Monitoring. Pediatr Emerg Care. 2018 Dec;34(12):888-892. doi: 10.1097/PEC.0000000000001682.
[6]Sivarajan VB, Bohn D. Monitoring of standard hemodynamic parameters: heart rate, systemic blood pressure, atrial pressure, pulse oximetry, and end-tidal CO2. Pediatr Crit Care Med. 2011 Jul;12(4 Suppl):S2-S11. doi: 10.1097/PCC.0b013e318220e7ea
[7]Fujimoto S, Suzuki M, Sakamoto K, Ibusuki R, Tamura K, Shiozawa A, Ishii S, Iikura M, Izumi S, Sugiyama H. Comparison of End-Tidal, Arterial, Venous, and Transcutaneous PCO2. Respir Care. 2019 Oct;64(10):1208-1214. doi: 10.4187/respcare.06094.
