urządzenie mierzące i wyświetlające aktualny stan stężenia CO2
kapnograf
urządzenie mierzące i rysujące wykres zmian stężenia w czasie CO2
kapnogram
wykres zmian stężenia CO2 w czasie
Kolorymetria
Urządzenie zawiera papierowy filtr impregnowany wskaźnikiem pH. Przepływ gazów wydechowych nad filtrem wywołuje reakcję chemiczną powodując jego zabarwienie. W zależności od stężenia CO2 uzyskiwane są różne kolory. Kolorowa skala odczytu, która jest umieszczona na obwodzie urządzenia, pozwala na odczytanie wartości stężenia[2].
Spektrofotometria
W większości obecnych urządzeń[3] w pomiarze wykorzystuje się fakt, że dwutlenek węgla pochłania światło w zakresie podczerwieni o długości fali około 4,3 μm[1]. Zgodnie z prawem Lamberta-Beera stopień absorbancji jest wprost proporcjonalny do stężenia gazu[4][5]. Istnieje wysoka korelacja między mierzonym stężeniem (lub ciśnieniem parcjalnym) dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzykowym (PACO2) a ciśnieniem tego gazu we krwi tętniczej[6] i rzutem serca[7][8]. Skład powietrza pęcherzykowego można uzyskać analizując końcowowydechowe stężenie dwutlenku węgla[9][6], tuż przed rozpoczęciem nowego wdechu[10]. Wartości odczytane w tej fazie przyjmuje się za miarę poprawności wentylacji[9].
Oprócz dwutlenku węgla inne gazy takie jak podtlenek azotu, para wodna lub wziewne anestetyki również pochłaniają światło w zakresie podczerwieni, stąd konieczne są dodatkowe mechanizmy eliminujące ten wpływ[5]. Aby unikać kondensacji pary wodnej komora z czujnikiem jest podgrzewana[4]. Nowoczesne urządzenia stosują różne długości fali aby wyeliminować wpływ innych gazów[4].
Z uwagi na konstrukcję mierników rozróżnia się urządzenia pomiarowe strumienia bocznego lub głównego[3].
Pomiar w strumieniu bocznym
Jest to najczęściej stosowany typ pomiaru[3]. Polega on na zasysaniu niewielkiej objętości gazu wydechowego w sposób ciągły za pomocą wąskiej rurki z układu oddechowego pacjenta do urządzenia z komorą pomiarową[3][5]. Prędkość przepływu mieści się w granicach od 50 do 500 ml/min[3]. Długość przewodu nie przekracza 3 m[5]. Dłuższe przewody mogą powodować błędy pomiarowe z uwagi na możliwość mieszania się gazów z kolejnych cyklów oddechowych lub obecność wody[5]. Zaletą tego typu urządzeń jest wygodniejszy sposób obsługi ze względu na poręczne, a jednocześnie solidne połączenie z pacjentem[3]. Wadą jest konieczność stosowania specjalnych filtrów usuwających parę wodną[3] oraz dłuższy czas pomiaru[3] ze względu na jego opóźnienie[9].
Pomiar w strumieniu głównym
Polega na umieszczeniu czujnika pomiarowego w głównym torze układu oddechowego[5] lub respiratorze[3]. Zaletą jest prostota systemu i krótki czas pomiaru[11] korzystny zwłaszcza u dzieci, u których występuje wysoka częstotliwość oddechu[1][12]. Wadą jest delikatność, rozmiar i waga czujnika[11][5], który może łatwo ulec uszkodzeniu[9].
Dokładność pomiaru
Błędy pomiaru wahają się na poziomie 0,5%[4]. Czas pomiaru nie przekracza 0,5 s[4], i typowo wynosi około 0,25 s[5]. Przed każdym pomiarem urządzenie musi zostać skalibrowane przepuszczając przez nie gaz o znanym stężeniu CO2[5]. Wyniki podawane są w jednostkach ciśnienia cząstkowego (mmHg) lub jednostkach stężenia (%obj.)[5]. Wartość błędu nie przekracza ±2 mmHg na poziomie pCO2 40-60 mmHg[5]. Wymagane jest aby urządzenie gwarantowało stabilne wyniki w ciągu 24 godzin od kalibracji[5].
Teoretyczna różnica stężenia CO2 w tętnicach i pęcherzykach płucnych powinna wynosić 0 mmHg[10]. Jednak w warunkach klinicznych zawsze istnieje stały błąd, w którym ciśnienie końcowowydechowe jest niższe od ciśnienia tętniczego[6][10]. Wartość tę nazywa się tętniczo-pęcherzykowym gradientem pCO2[10] i wynosi ona zwykle 3-5 mmHg[10] lub 0,7 kPa[6]. Różnicę na poziomie 5 mmHg uznaje się za fizjologiczną przy prawidłowych wartościach 34-46 mmHg[13].
Kapnogram
Prawidłowa krzywa kapnograficzna przypomina falę prostokątną[4]:
faza zero – wdech[10], powietrze przestrzeni martwej[14]
stromy wzrost CO2 tuż po rozpoczęciu wydechu[10], stopniowa wymiana powietrza przestrzeni martwej w powietrze pęcherzykowe[14]
plateau – powietrze pęcherzykowe[14], powolny wzrost, w którym maksimum uznaje się za stężenie końcowowydechowe[10][14]
Kapnometry lub kapnografy stanowią podstawowe wyposażenie stanowiska anestezjologicznego do monitorowania wymiany gazowej[15].
Kapnometria pozwala na jednoznaczne potwierdzenie czy rurka intubacyjna została umieszczona prawidłowo w tchawicy[15][13]. Intubację do przełyku można rozpoznać po bardzo niskich wartościach wydechowego CO2[15].
Zanik CO2 może wskazywać na nagłe zatrzymanie krążenia[13], w takim wypadku odczyt niezerowych wartości z kapnometru pod wpływem masażu serca pozwala potwierdzić skuteczność czynności resuscytacyjnych[16][7]. Natomiast w przypadku operacji, objaw taki może oznaczać zator w tętnicy płucnej[14].
Stosowanie kapnografu znacznie zwiększa możliwości diagnostyczne przez ocenę kształtu krzywej kapnograficznej[14]:
nieszczelność w układzie oddechowym, częściowa niedrożność rurki intubacyjnej, nieszczelność w systemie zasysania w strumieniu bocznym[15];
spadek wykładniczy: poważna utrata krwi i spadek ciśnienia tętniczego, zespół małego rzutu, zatrzymanie akcji serca[15];
zaburzenia odcinka plateau: płytka anestezja, zaburzenia koordynacji mięśni[14], niedostateczna wentylacja lub blokada mięśniowo-nerwowaCITEREFAnestezjologia2001;
brak wyraźnego odcinka plateau: skurcz drobnych oskrzeli[14];
zerowanie w fazie wydechu: sklejona zastawka w układzie oddechowym, zaburzenia pracy pochłaniacza[14];
szybko zanikające niekształtne krzywe: zaintubowanie przełyku[17];
drobne fale na podstawowym wykresie: oscylacje kardiogenne[18][19], które odpowiadają skurczowej dynamice mięśnia sercowego[18].
Oprócz funkcji alarmowych, kapnografia może uzupełniać diagnostykę w czasie odzwyczajania chorych od respiratora[7] nie jest jednak w pełni przekonującą metodą oceny wentylacji[7].
Alan R.A.R.AitkenheadAlan R.A.R., GrahamG.SmithGrahamG., David J.D.J.RowbothamDavid J.D.J., Anestezjologia, t. 1, Wrocław: Elsevier Urban & Partner, 2008, ISBN 978-83-7609-005-4.
Carl L.C.L.GwinnuttCarl L.C.L., Anestezjologia kliniczna, Wrocław: Urban & Partner, 1999, ISBN 83-87944-10-6.
ReinhardR.LarsenReinhardR., Anestezjologia, Wrocław: Urban & Partner, 2003, ISBN 83-87944-14-9.
Paul L.P.L.MarinoPaul L.P.L., Intensywna terapia, wyd. III, Wrocław: Elsevier Urban & Partner, 2009, ISBN 978-83-7609-065-8.
PerP.RosenbergPerP., JussiJ.KantoJussiJ., LauriL.NuutinenLauriL., Anestezjologia, Gdańsk: Novus Orbis, 1998, ISBN 83-85560-42-4.
ZbigniewZ.RybickiZbigniewZ., Intensywna terapia dorosłych, Lublin: Makmed, 2009, ISBN 978-83-927780-4-2.
TimT.SmithTimT., CollinC.PinnockCollinC., TedT.LinTedT., Podstawy Anestezjologii, Wydanie Trzecie, Warszawa: DB Publishing, 2012, ISBN 978-83-62526-05-5.