Мониторинг углекислого газа: виды капнографии, анализ капнограммы, типы капнографов

Одно из самых опасных осложнений при анестезии — непреднамеренная интубация пищевода, когда эндотрахеальная трубка попадает не в трахею, а в пищевод. Без своевременного обнаружения это приводит к гипоксии: уже через 3–5 минут дефицит кислорода вызывает необратимое повреждение мозга и других жизненно важных органов.

Капнография — золотой стандарт для быстрого выявления этой ошибки. Метод основан на непрерывном мониторинге концентрации углекислого газа (CO₂) в выдыхаемом воздухе. Так, если трубка находится в пищеводе, уровень CO₂ резко падает, что сигнализирует о необходимости скорректировать действия.

В статье описываем различия между капнометрией и капнографией, рассказываем об особенностях анализа капнограммы, а также рассматриваем типы капнографов, их преимущества и недостатки.

Основное отличие методов в том, что капнометрия показывает числовое значение конечного парциального давления CO₂ в выдыхаемом воздухе (EtCO₂), а капнография отображает динамику концентрации выдыхаемого CO₂ в виде графика — капнограммы.

Так, анализ формы кривой на капнограмме помогает обнаружить проблемы, которые не видно по одному числу. Например, оценить целостность дыхательной системы, физиологию пациента, правильность интубации или проконтролировать адекватность вентиляции.

Капнография бывает двух видов — временная и объемная.

Временная капнография измеряет концентрацию CO₂ в зависимости от времени, отображая дыхательный цикл в виде капнограммы с четырьмя фазами:

• Фаза 0 (базовая линия) — соответствует вдоху, CO₂ отсутствует, так как в дыхательные пути поступает свежий воздух.
• Фаза I (начальный подъем) — начало выдоха, CO₂ минимален, так как выдыхается воздух из анатомического мертвого пространства — верхних дыхательных путей.
• Фаза II (резкий рост) — уровень CO₂ растет за счет смеси газа из мертвого пространства и альвеолярного воздуха.
• Фаза III (альвеолярное плато) — максимальная концентрация CO₂ за счет газообмена в альвеолах и медленно опорожняющихся участков легких.

На графике временной капнографии по горизонтальной оси (X) откладывается время, а по вертикальной (Y) — парциальное давление CO₂ в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Минимальный уровень графика (фаза 0) соответствует вдоху, когда парциальное давление CO₂ близко к нулю, а максимальный (фаза III) — концу выдоха.

Этот вид капнографии помогает быстро отследить целостность дыхательного контура и эффективность вентиляции без углубления в детали патологий.

Объемная, или волюметрическая, капнография оценивает динамику CO₂ в зависимости от дыхательного объема (англ. tidal volume, VT). Это позволяет проводить более точные расчеты ключевых параметров вентиляции: физиологического и альвеолярного мертвого пространства, наклона фаз 2 и 3, а также индекса эмфиземы.

Результат объемной капнографии отображается в виде волюмокапнограммы — графика, где по горизонтальной оси (X) откладывается объем выдыхаемого воздуха, а по вертикальной (Y) — концентрация CO₂.

Этот вид капнографии предоставляет больший объем информации, чем временная капнография. Он позволяет исследовать мертвое пространство, точнее настроить параметры ИВЛ у пациентов в критических состояниях или оценить готовность к переходу на спонтанное дыхание.

Врачи анализируют капнограмму для оценки эффективности вентиляции легких и выявления патологий дыхательной системы.

График дыхательного цикла начинается с инспираторной части (фаза 0), когда пациент вдыхает газовую смесь без углекислого газа. Экспираторная часть включает три последовательные фазы — их разберем в разделе «Типы капнографии».

Особое диагностическое значение имеют углы капнограммы.

Угол α, образованный между фазами II и III, отражает синхронность опорожнения альвеол. Его увеличение свидетельствует о неравномерной вентиляции, характерной для ХОБЛ, эмфиземы или ателектазов.

Угол β, расположенный между фазами III и 0, изменяется при рециркуляции газа. Его увеличение сопровождается подъемом базовой линии и указывает на недостаточный поток свежего газа или повышенное мертвое пространство.

Интерпретация капнограммы всегда должна учитывать общее состояние пациента. При этом клиническая практика показывает, что отсутствие четкого альвеолярного плато свидетельствует об обструкции дыхательных путей или негерметичности дыхательного контура.

Резкое снижение CO₂ до 0 говорит об отсоединении аппарата ИВЛ или интубации пищевода, а наклонная экспираторная фаза указывает на бронхиальную обструкцию.

Капнография проводится с помощью соответствующего прибора — капнографа. Он может быть как самостоятельным аппаратом, так и модулем, интегрированным в другие приборы.

Рассмотрим наиболее популярные варианты исполнения капнографов:

В составе прикроватных мониторов. Измеряют конечную концентрацию CO₂ в выдохе (EtCO₂) наряду с другими параметрами: SpO₂, ЭКГ, артериальным давлением и пульсом. Предназначены для ОИТ, операционных и длительного наблюдения за пациентами в критическом состоянии.

Недостатки: высокая стоимость, отсутствие мобильности.

Пример: монитор пациента Biolight AnyView P18

В мультифункциональных дефибрилляторах. Представляют собой модули капнографии. Используются при СЛР, в скорой помощи и при транспортировке пациентов для контроля вентиляции и подтверждения правильности интубации.

Недостатки: ограниченный набор измеряемых параметров, зависимость от основного устройства (дефибриллятора).

Пример: дефибриллятор Mindray BeneHeart D6

В виде насадки на дыхательный контур. Интегрирована в датчик, устанавливаемый в дыхательный контур. Обеспечивает мониторинг без дополнительных проводов. Подходит для интубированных пациентов, включая новорожденных.

Недостатки: ограниченная функциональность (только EtCO₂), зависимость от качества датчика.

Пример: капнограф Masimo EMMA

В виде портативного карманного капнографа. Состоит из компактного корпуса с дисплеем и датчика, подключенного через провод. Предназначен для использования в скорой помощи и полевых условиях.

Недостатки: ограниченная точность в сравнении со стационарными системами, необходимость регулярной калибровки.

Пример: капнограф КАРДЕКС МАР-02

Выделяют три типа капнографов: основной поток (англ. mainstream), боковой поток (англ. sidestream) и микропоток (англ. microstream). Они отличаются способом доставки газа в измерительную камеру.

В капнографах основного потока детектор устанавливается в дыхательный контур — систему трубок, соединяющих эндотрахеальную трубку (или другой интерфейс пациента) с аппаратом ИВЛ или наркозным аппаратом. Этот детектор физически не разрывает трубку, а встраивается в нее через специальный адаптер, который позволяет выдыхаемому воздуху проходить через измерительную камеру с инфракрасным сенсором для анализа парциального давления углекислого газа в реальном времени.

Основной поток используется в операционных и отделениях интенсивной терапии, где важны точность и скорость получения данных. Например, для мониторинга во время анестезии, контроля эффективности вентиляции легких или подтверждения правильного положения эндотрахеальной трубки.

Преимущества:

• Высокая точность измерений.
• Минимальная задержка в отображении данных.
• Отсутствие транспортировки газа.
• Подогрев датчика выше температуры тела для предотвращения конденсации влаги.

Недостатки:

• Большой размер датчика — увеличивает мертвое пространство.
• Чувствительность к загрязнениям.
• Непригодность для неинтубированных пациентов.

В капнографах бокового потока детектор расположен в удаленном модуле (в корпусе капнографа), а не в дыхательном контуре. Это позволяет размещать основной блок прибора на расстоянии от пациента, что делает систему более мобильной.

Для доставки газа к детектору используется тонкая аспирационная трубка, которая подключается к дыхательному контуру через адаптер или порт, расположенный вблизи пациента. Например, на эндотрахеальной трубке, назальной канюле или маске).

Трубка отбирает небольшую пробу выдыхаемого воздуха (50–250 мл/мин) и транспортирует ее к детектору для анализа.

Боковой поток применяется в скорой помощи, при транспортировке пациентов, в отделениях реанимации или в педиатрии.

Преимущества:

• Меньший вес и размер датчика — не добавляет значительного мертвого пространства.
• Пригодность для неинтубированных пациентов.
• Универсальность применения.

Недостатки:

• Задержка в измерении (1–2 секунды) из-за транспортировки газа по трубке.
• Необходимость регулярной чистки и калибровки.
• Меньшая точность при низком дыхательном объеме.

Микропоток — это усовершенствованная версия бокового потока, использующая низкий поток газа (50 мл/мин) и адаптеры с микропортами и водоотталкивающей поверхностью.

Микропоток применяется в неонатологии, педиатрии, при длительном мониторинге в реанимации или при транспортировке. Особенно эффективен при работе с пациентами с небольшим дыхательным объемом или высокой частотой дыхания.

Преимущества:

• Низкий расход газа.
• Высокая точность при малом потоке.
• Быстрое время отклика.
• Низкая вероятность закупорки трубки.
• Пригодность для интубированных и неинтубированных пациентов.
• Низкое энергопотребление.

Недостатки:

• Высокая стоимость оборудования и расходных материалов.
• Ограниченная совместимость — требуются специальные адаптеры.

В клинической практике капнография используется для:

• Оценки корректности интубации.
• Контроля восстановления самостоятельного кровообращения при СЛР.
• Обнаружения апноэ.
• Мониторинга вентиляции легких:
  • Оценки эффективности вентиляции.
  • Адаптации параметров вентиляции.
  • Нейрохирургии.
  • Лечения бронхоспазма и астматического статуса.
  • Фиксации оптимального уровня положительного давления в конце выдоха.
  • Снятия с механической вентиляции.
  • Контроля изменений метаболизма.
  • Измерения мертвого пространства.