Абсорбционный капнометр. Недостатки абсорбционных капнографов

Обновлено: 13.04.2024

В анестезиологии и реаниматологии очень важным условием эффективного наблюдения за больным с управляемым или нарушенным дыханием, а также с нормальным дыханием при угрозе его нарушения, считается проведение CO2-мониторинга. Однако сегодня все еще можно наблюдать неоднозначное отношение некоторых медицинских специалистов к данному виду диагностики из-за недостаточного материального оснащения медицинских учреждений необходимым для осуществления подобных мероприятий, а также с недостаточной осведомленностью врачей-практиков о широких возможностях капнометрии и капнографии.

Капнометрия — это измерение и цифровое отображение концентрации или парциального давления углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом газе во время дыхательного цикла пациента.

Капнография – это визуальное (графическое) изображение изменения концентрации выдыхаемого диоксида углерода (СО2) во времени. Форма получаемой кривой (капнограмма) дает специалисту важную информацию не только о концентрации CO2 в конце выдоха (EtCO2), но и о целостности дыхательной системы, о физиологии пациента, а также представление о состоянии гемодинамики и скорости метаболизма.


Углекислый газ имеет высокую диффузионную способность, он легко перемещается через альвеолярно-капиллярную мембрану, не требуя для этого высокого градиента давлений между венозной кровью и газом альвеол и составляет 5-6 мм.рт.ст. Иными словами, давление СО2 конца выдоха практически равно парциальному давлению СО2 венозной крови(PvCO2). Например, парциальное давление СО2 венозной крови равно 46 мм.рт.ст., по градиенту давления СО2 будет диффундировать в область более низкого давления – альвеолу(PACO2), пока оба давления не сравняются и не станут равны 40 мм.рт.ст.

EtCO2 представляет собой измерение давление СО2 именно альвеолярного газа и поэтому имеет высокое диагностическое значение.

ETCO2 и РАСО2 отображают состояние вентиляции и перфузии легких

На современном рынке медицинского оборудования существует два типа приборов для измерения EtCO2: капнометры и капнографы. Капнометры измеряют лишь численное значение давление СО2 и как следствие предоставляют врачу меньше информации о вентиляции и гемодинамике пациента. Капнографы помимо численного измерения, также отображают график – капнограмму. Капнографы и капнометры могут быть как самостоятельными аппаратами, так и в виде модулей-расширения включены в мониторы пациентов, дефибрилляторы-мониторы, наркозно-дыхательные аппараты или аппараты искусственной вентиляции легких (ИВЛ).

Немного из истории создания оборудования для капнографии и капнометрии:

Первый аппарат для капнографии, работающий по принципу современных капнографов, был изобретен в Германии во время Второй мировой войны, однако он не имел никакого отношения к медицине. Используя данный прибор, немецкие военные по выбросу углекислого газа контролировали полеты реактивных снарядов ФАУ-2, направляемых на Лондон. После окончания войны патент на изобретение, в числе прочих, попал в США, где в начале 50-х годов анестезиолог Джеймс О. Элам и исследователь Макс Листон на его основе создали первый медицинский быстродействующей инфракрасный капнограф, с которым можно было уже работать в операционных отделениях. Однако, аппарат был довольно большим и неудобным. В связи с чем клиническое применение инфракрасной капнографии отложили до лучших времен. (Интересно, что в конце 40-х годов физиолог клиники Мэйо Ричард В. Стоу также разработал инфракрасный капнометр; однако, известность В. Стоу получил позднее — как изобретатель СО2-электрода, до сих пор использующегося в клинических газоанализаторах).

Только в 70-х годах ХХ века промышленность освоила производство малогабаритных, простых и в тоже время надежных мониторов пациента с функцией капнометрии или капнографии. С этого момента капнографы быстро получили широчайшее распространение в анестезиологии и интенсивной терапии.

В 1992 году Всемирная федерация анестезиологических обществ включила в Стандарты безопасности рекомендацию об использовании капнографии при каждой общей анестезии с интубацией, хотя еще ранее, в 1989 году, в Стандарте безопасности анестезии, принятом в штате Нью-Йорк, капнография уже рассматривалась как обязательный метод мониторинга у всех интубированных больных.


Постепенно, по мере накопления и осмысления клинического опыта обнаружилось, что диагностических возможностей у метода капнографии гораздо больше, чем предполагалось вначале. Сегодня капнография успешно применяется не только для ранней диагностики проблем дыхания пациентов в процессе проведения ИВЛ и анестезии, но также правильности работы анестезиологической аппаратуры. Позволяя обнаружить многие потенциально опасные ситуации на самых ранних этапах развития, капнография (капнометрия) предоставляет врачу достаточное время для анализа и исправления развивающегося критического состояния.

Современные методы и принципы капнометрии

Концентрацию CO2 в газовой смеси определяют различными способами. В тоже время для клинических целей подходят лишь те из них, которые отвечают определенным требованиям:

  • обеспечивают длительное измерение с немедленным отображением текущего значения;
  • обеспечивают и гарантируют достаточную точность измерения;
  • реализуются в надежных, компактных и нетрудоемких в обслуживании мониторах;
  • не нуждаются в частых калибровках;
  • сама процедура калибровки простая и недорогая;
  • не представляют даже потенциальной опасности для пациентов, включая шум, электромагнитное излучение, инкубацию инфекции и пр.

В настоящее время медицинская промышленность выпускает капнографы, работа которых основана на использовании одного из четырех методов измерения EtCO2:

  • масс-спектрометрии;
  • рамановской спектрометрии;
  • инфракрасного оптического анализа;
  • инфракрасного оптико-акустического анализа.

В связи с более простым и дешевым устройством в последние годы именно метод инфракрасного оптического анализа получил наиболее широкое распространение в практике. Метод основан на свойстве молекул газов поглощать инфракрасное излучение разной длинны волны. Например, углекислый газ поглощает ИК-излучение с длиной волны 4,25 мкм.

Вдыхаемый и выдыхаемый газ поступает в прозрачную измерительную камеру, на которую направлен исходящий из специального источника поток инфракрасного излучения. В диапазоне его частот присутствуют и частоты, специфичные для газов, концентрацию которых определяют. Между излучателем и измерительной камерой находятся вращающийся прерыватель потока и фильтр, пропускающий лучи строго определенной длины волны. После прохождения через измерительную камеру часть излучения поглощается, а оставшаяся часть падает на фотодетектор, определяющий интенсивность светового потока. Чем больше молекул СО2 или другого измеряемого газа содержится в камере, тем интенсивнее поглощается ИК-излучение и тем меньше ток, генерируемый фотодетектором.

Прерыватель-потока попеременно освещает ИК-лучами измерительную и эталонную камеры. Это дает возможность выявить, какая часть светового потока поглощается газовой смесью. По калибровочной зависимости между концентрацией газа и силой тока фотодетектора аппарат капнометрии рассчитывает парциальное давление углекислого газа или другого компонента газовой смеси.

Способы доставки газа в измерительную камеру современного аппарата для капнографии

Все модели капнографов (как, впрочем, и других газоанализаторов) различаются не только по принципу, лежащему в основе измерения (капнометрии), но и по способам доставки газа в измерительную камеру. Таких способов несколько:

  • Капнометрия в боковом потоке (вне дыхательного потока с непрерывным отбором пробы газа — Sidestream analysis);
  • капнометрия в основном потоке (mainstream analysis);
  • капнометрия в микропотоке (Microstream technology).

Капнометрия в боковом потоке


Данный способ капнометрии получил наиболее широкое распространение. Смысл его прост и заключается в следующем: из потока вдыхаемого и выдыхаемого газа (например, из интубационной трубки или наркозной маски) небольшая его часть непрерывно откачивается по тонкой пластиковой трубке и подается в измерительную камеру, расположенную внутри монитора. После выполнения анализа газ сбрасывается в атмосферу. Если мониторинг применяется во время анестезии, проводимой малопоточным методом (по закрытому контуру), то газ из капнографа возвращается в контур по другой трубке-магистрали. В этом случае перед возвратом в наркозный аппарат газ должен пройти через бактериальный фильтр. Аппараты для капнографии, работающие по этому принципу, имеют систему обезвоживания газовой смеси, встроенную газовую помпу и снабжены одноразовыми комплектами тонких газовых магистралей со специальными адаптерами для подключения к дыхательному контуру.

Достоинства капнометрии в боковом потоке:

  • возможность применения легких и дешевых одноразовых адаптеров для присоединения к дыхательным путям;
  • защищенность всех сложных, хрупких и дорогостоящих частей измерительной системы, находящихся внутри корпуса прибора;
  • наличие адаптеров для самых разных клинических ситуаций;
  • возможность мониторинга у неинтубированных больных;
  • возможность одновременного определения нескольких газов в одной пробе.

Недостатки системы с капнометрии в боковом потоке:

  • необходимость в специальном устройстве для удаления паров воды из газовой смеси;
  • наличие газовой помпы — самой ненадежной части системы;
  • повышенное время реакции измерительной системы (если это имеет значение);
  • затраты на приобретение расходных материалов (адаптеров, магистралей, фильтров, калибровочного газа).

Капнометрия в основном потоке

Данный способ капнометрии распространен меньше, чем предыдущий метод. Адаптер для


измерения СО2 в данной системе является частью дыхательного контура и представляет собой устанавливаемую между интубационной трубкой и тройником контура кювету, через которую на проток проходит весь вдыхаемый и выдыхаемый газ.

Адаптеры для капнометрии в основном потоке бывают одно- или многоразовыми и стоят значительно дороже, чем таковые у аппаратов для капнографии Sidestream. На адаптер снаружи надевается съемный датчик, в который вмонтированы источник монохроматического ИК-излучения и вся измерительная система. После включения монитора пациента (НДА или ИВЛ аппарата с функцией капнографии) требуется некоторое время для разогрева самого датчика.

Достоинства капнометрии в основном потоке:

  • повышенное быстродействие (время реакции 30-60 мс);
  • отсутствие необходимости в обезвоживании газовой смеси;
  • оптимальна при анестезии по закрытому контуру.

Недостатки системы с капнометрией в основном потоке:

  • увеличенный риск смещения или перегиба интубационной трубки из-за повышенного веса устанавливаемых на ней деталей;
  • повышенный риск поломки самой дорогой части монитора — датчика;
  • невозможность определения иных газов, кроме CO2;
  • невозможность использования разнообразных адаптеров;
  • высокая стоимость расходных материалов (адаптера, датчика).

Капнометрия в микропотоке

По сути –это вариант системы Sidestream с укороченной магистралью. Сенсор находится вне дыхательных путей, однако забор газа в Microstream-адаптерах производится сразу через несколько микропортов, имеющих гидрофобное покрытие, расположенных по периметру адаптера и ориентированных в различных направлениях. Это минимизирует аспирацию секрета, который прилипает к стенкам адаптеров и делает забор проб менее зависимым от положения пациента и ориентации адаптера. Т.е., в отличие от традиционной капнографии в аппаратах с Microstream капнометрией забор проб газа можно производить при любом положении адаптера.

Достоинства капнографии в микропотоке:

  • Сохранение многих преимуществ системы Sidestream (использование разнообразных легких и дешевых адаптеров, мультигазовый мониторинг, надежная защита измерительной системы);
  • увеличение быстродействия системы за счет резкого укорочения газовой магистрали;
  • уменьшение скорости откачки пробы газа в измерительную камеру до 50 мл/мин без потери качества измерения;
  • Возможность применения для пациентов разных возрастных категорий. Широко применяется в неонатологии.

На сегодняшний день некоторые современные фирмы предоставляют врачам возможность самостоятельно выбрать, какой из вышеперечисленных систем капнометрии пользоваться во время врачебной практики. Например, в мониторах пациентов, дефибрилляторах-мониторах, наркозно-дыхательных аппаратах и аппаратах искусственной вентиляции легких (ИВЛ) фирмы Mindray предусмотрена возможность применения как одной, так и другой технологии.

Анализ капнограммы

Вне зависимости от разновидности, выбранного Вами метода капнометрии, получаемая капнограмма выглядит одинаково. Ее минимальный уровень показывает концентрацию углекислого газа во вдыхаемом воздухе, а максимальный — в конце выдоха.

Капнограмма представляет собой график, где по оси Х отложено время, а по оси Y давление СО2(мм.рт.ст.).

Измерение EtCO2 происходит в точке А и соответствует PACO2. По форме капнограммы и углам «а» и «в» врач может оценивать адекватность вентиляции пациента, гемодинамику и работу наркозного аппарата.

Терминология для капнографии стандартизирована. Инспираторная часть дыхательного цикла называется фазой 0. Экспираторная часть состоит из трех фаз:

  • фаза I — порция, отражающая газ анатомического мертвого пространства с низким содержание СО2,
  • фаза II — порция, отражающая смесь анатомического и альвеолярного мертвого пространства,
  • фаза III — порция, представляющая выдыхаемый из альвеол газ. EtCO2 измеряется в конечной точке альвеолярного плато. Значение EtCO2 считается диагностически значимым, только при наличии альвеолярного плато.

Также на капнограмме имеются два угла: угол «а» и угол «в». На изменение угла «а» влияет асинхронность опорожнения альвеол. На изменение угла «в» влияет рециркуляция газа — при ее наличии угол возрастает, также при рециркуляции приподнимается горизонтальная часть фазы

Ниже приведены несколько вариантов капнограммы при различных ситуациях.

Повышение уровня EtCO2 относительно исходного уровня, может наблюдаться в случаях:

  • Гиповентиляция вследствие разных причин;
  • Повышение уровня метаболизма;
  • Резкое повышение температуры тела (злокачественная гипертермия).

Понижение уровня EtCO2 относительно исходного уровня, может наблюдаться в случаях:

  • Гипервентиляция вследствие разных причин (например, при увеличении частоты дыхания или дыхательного объема);
  • Снижение уровня метаболизма;
  • Значительное падении температуры тела.

Повышение концентрации углекислого газа на вдохе (может сопровождаться увеличение EtCO2). Такая ситуация наблюдается при:

  • поломке выдыхательного клапана в дыхательном аппарате или других причинах для циркуляции выдыхаемой смеси в дыхательном контуре;
  • недостаточной подаче кислорода;
  • недостаточной эффективностью поглотителя углекислого газа;
  • короткой продолжительности выдоха.

Капнография является ценным методом при СЛР (сердечно-легочной реанимации), который позволяет оценить эффективность реанимационных мероприятий.

Детально оценка капнограммы описывается в руководствах по анестезиологии и реаниматологии.

Таким образом, капнометрия и капнография (в частности, капнограмма) представляют много информации для оценки состояния пациентов, находящихся на искусственной вентиляции легких или, например, во время оксигенотерапии.

(Синонимы: EtCO2, etCО2-мониторинг, CО2-мониторинг, капнометрия, капнография, капнограф, капнометрия в боковом потоке, капнометрия в прямом потоке, капнометрия в основном потоке, капнометрия в микропотоке, монитор-пациента с функцией капнометрии, монитор-пациента с капнографией, газоанализ, Миндрей представительство, Миндрей цена, представительство MINDRAY, официальный дистрибьютор Миндрей, официальный дистрибьютор MINDRAY)

Абсорбционный капнометр. Недостатки абсорбционных капнографов

Абсорбционный капнометр. Недостатки абсорбционных капнографов

Большинство современных капнометров по принципу работы являются абсорбционными спектрометрами и используют основную линию поглощения 4.3 мкм. Вторая линия поглощения лежит около 2.15 мкм, но она примерно в 10" раз слабее основной. Линия поглощения С02, как и всех комплексных разноатомных молекул, очень изрезана, причем локальные максимумы и минимумы линии подвержены флуктуациям от температуры, давления и наличия примесей других газов. Следует отметить, что присутствие в смеси закиси азота из-за межмолекулярного взаимодействия заметно искажает форму огибающей линии поглощения С02 и может быть причиной ошибок измерения.

Важно отметить, что вблизи линии поглощения С02 нет спектральных линий других газов. Относительно близко расположена только линии поглощения СО и N20, причем спектральные линии С02 и N20 отчасти перекрываются. Этот факт позволяет относительно просто решить проблему кросс-чувствительности спектральных измерений (взаимовлияния разных газов) с помощью использования специальных фильтров.

По величине поглощения света рассчитывается парциальное давление С02 и его концентрация. Но капнометр, использующий линию поглощения 4.3 мкм, является прибором среднего инфракрасного диапазона. Поэтому для него характерны общие проблемы приборов этого диапазона:

— сравнительно низкое качество приемников излучения, в том числе, сильная зависимость их спектральных и энергетических характеристик от температуры;
— сравнительно большое время релаксации приемника;
— сложность технологии производства и уязвимость узкополосных фильтров;
— низкое качество узкополосных излучателей, нестабильность характеристик во времени и зависимость их от температуры.

Первые капнографы имели в качестве излучателя нагретую спираль, которая дает широкий спектр излучения. Применяемые позже специальные лампы накаливания также имели широкий спектр и большие постоянные времени включения/выключения. Максимальная частота модуляции излучения ламп накаливания не может быть больше единиц герц. Для медицинского капнографа такая частота модуляции недостаточна, поэтому чаще всего используется специальный модулятор потока, например, в виде секторного диска, вращаемого миниатюрным электродвигателем.

капнометр

Важным этапом дальнейшего совершенствования капнометров стало появление узкополосных газовых излучателей, свечение в которых вызывалось электрическим разрядом. Они имеют сравнительно малую инерционность и позволяют получить импульсный инфракрасный свет без применения механически вращающихся модуляторов. Метод требует применения измерительного и опорного каналов, т.к. спектр излучателя все равно много шире, чем линия спектра поглощения С02.
Избирательность по длине волны обеспечивается узкополосными инфракрасными фильтрами. Современные фильтры имеют полосу пропускания шириной от 50 до 200 нм.

Узкополосный инфракрасный фильтр представляет собой сложное изделие. Он состоит из корундовой пластинки, на которую методом напыления наносится до десятка слоев с разной оптической плотностью, которые благодаря интерференции света обеспечивают пропускание света только определенной длины волны.

В качестве приемников в современных капнометрах используются пироэлектрики, пакеты термопар (TPU) и фоторезисторы. Все эти приборы в диапазоне среднего инфракрасного спектра обладают сравнительно высоким уровнем «шума» и требуют для улучшения характеристик специального охлаждения.

Одной из модификаций абсорбционного принципа построения капнометра является оптико-акустический принцип, хорошо известный в измерительной технике. Его особенность состоит в том, что поглощение энергии зондирующего пучка света трансформируется в звуковые сигналы, которые улавливаются специальным микрофоном. Для этого излучение источника модулируется сигналом звуковой частоты. Достоинства этого принципа капнометрии:
• линейная зависимость интенсивности акустической волны от концентрации газа, что упрощает формирование алгоритма обработки сигнала;
• достаточно высокая точность, чувствительность, простота и дешевизна приемника звуковых колебаний.

Недостатки метода:
• необходимость мощного и быстродействующего источника излучения;
• чувствительность метода к изменению характеристик излучателя.

Следует отметить, что появление новых видов лазерных источников инфракрасного диапазона может привести к созданию современного поколения капнографов, работающих на оптико-акустическом принципе.

- Вернуться в оглавление раздела "Хирургия"

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Абсорбционный капнометр. Недостатки абсорбционных капнографов

      Капнография (первоначально капнометрия) развивается довольно давно. За более чем полувековую историю сменилось множество приборов для капнометрии и капнографии. Эта смена обусловлена стремлением повысить точность, надежность и снизить стоимость оборудования.
      В данном обзоре мы постарались привести все когда-либо использовавшиеся в капнографии принципы измерения, указать их особенности, достоинства и недостатки. Принципы расположены в порядке возрастания их привлекательности для конечных потребителей.

      Масс-спектрометрия. Это метод анализа состава газовой смеси или жидкости в виде аэрозоля. Проба исследуемого вещества подается в вакуумную камеру через входное отвертсие. Сразу за входным отверстием поступающий газ ионизируется пучком электронов, идущих с анода ионизатора. Далее ионизированный газ проходит через мощное постоянное магнитное поле, которое отклоняет траетории движения ионизированных частиц газа. Ионы с более высоким отношением массы к заряду отклоняться на меньший угол вследствие своей большей инертности при одинаковой величине воздействия. В итоге газ разделяется на потоки по критерию величины отношения массы к заряду, то есть по химическому составу. Величины этих потоков регистрируются на коллекторах ионов на приемной поверхности вакуумной камеры. По показаниям счетчиков определяют процентное соотношение того или иного компонента.

Схема работы масс-спектрометра

      Метод масс-спектрометрии применяется в медицине для анализа газов с середины прошлого века. Среди ее достоинств можно отметить такие важные свойства, как очень высокая точность и определение полного состава газовой смеси за одно измерение. Главным недостатком метода наряду с неудобством использования является дороговизна. Масс-спектрометры в целях экономии использовались по одному на несколько пациентов, и даже наиболее развитые клиники не могла себе позволить широкое их применение. Несмотря на это, масс-спектрометрический способ анализа использовался достаточно продолжительное время и именно он положил начало основам клинического газоанализа.

      Рамановская спектроскопия. Этот метод пришел на смену масс-спектрометрии. Принцип действия датчика основан на явлении рамановского сдвига. Суть его в том, что при переходе молекул из инициированного лазером возбужденного состояния в низкоэнергитическое они излучают световую энергию специфического спектра. Пробы газа поступают в измерительную камеру, в которой облучаются аргоновым лазером. В результате облучения молекулы газа переходят в возбужденное состояние. Обратный переход сопровождается излучением более низкой энергии и большей длины волны. В спектре вторичного излучения присутсвуют длины волн, отсутствующие в первичном спектре. Величина рамановского сдвига для каждого газа сугубо специфична. Значение концентрации определяется по интенсивности вторичного излучения.

Схема работы рамановского спектроскопа (рамановского спектрометра)

      Как и масс-спектрометрия, рамановская спектроскопия позволяет определить концентрацию всех компонентов газовой смеси одновременно. И она так же обладает высокой точностью. Основным преимуществом рамановской спектроскопии является более быстрое получение результатов и самокалибрование.

      Инфракрасный фотоакустический анализ. Принцип работы основан на звуковом сопровождении перехода молекул газа в возбужденное состояние под действием инфракрасного излучения. Переход в возбужденное состояние молекул каждого из газов осуществляется на строго определенной длине волны инфракрасного излучения. Амплитуда звука зависит от концентрации данного газа в смеси.

Схема работы инфракрасного фотоакустического анализатора

      Недостатком метода можно обозначить сложность сопроводительного программного обеспечения для обработки регистрируемого сигнала и сложность калибровки и настройки (шумовое загрязнение в современной окружающей среде оставляет желать лучшего). Но метод сравнительно новый, возможно его дальнейшее развитие и усовершенствование. Достоинством метода является возможность применения его как в прямом потоке, так и в системе с отбором пробы (см. раздел Методики капнографии).

      Ультразвуковой скоростной анализ. Основан на изменении скорости ультразвука при прохождении его через углекислый газ. В качестве источников и приемников сигнала обычно используются пьезоизлучатели. Падение скорости ультразвука пропорционально концентрации.

Схема работы ультразвукового скоростного анализатора

      Преимущество метода: практически отсутствует влияние других газов на измерение при несложной технической реализации и остутствие необходимости установки фильтров. Возможность использования проточного варианта. Недостотком является достаточно большой (до 1 куб.см.) объем измерительной камеры с датчиком, что вызывает незначительное "размытие" результатов. Использование в системе бокового потока ограничено необходимостью обеспечения высокой скорости отбора пробы (от 150 мл/мин).

      Ультразвуковой абсорбционный анализ. Данный метод основан на поглощении ассиметричными молекулами ультразвука определенной длины волны. В качестве источников и приемников сигнала обычно используются пьезоизлучатели. Амплитуда прошедшего через газ сигнала обратно пропорциональна концентрации.

Схема работы ультразвукового абсорбционного анализатора

      К преимуществам метода можно отнести возможность использования проточного варианта, высокую точность измерения, отстутствие необходимости установки фильтров. Данный принцип в настоящее время наиболее применим для проведении функциональной диагностики. К недостаткам - большой размер измерительной камеры с датчиком (до 1 куб.см.), необходимость нагрева измерительной камеры и исследуемого газа, а также необходимость коррекции результатов в зависимости от наличия в смеси других несимметричных газов (закись азота). Использование в системе бокового потока ограничено необходимостью обеспечения высокой скорости отбора пробы (от 150 мл/мин).

      Инфракрасный оптический анализ. Это в настоящее время самый распространенный метод анализа концентрации углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Широкое распространение он получил после разработки сверхминиатюрных датчиков.
      Принцип измерения основан на поглощении несимметричными молекулами газа инфракрасного излучения определенной длины волны. Амплитуда прошедшего через газ сигнала обратно пропорциональна концентрации. В качестве источников инфраизлучения используются либо светодиоды, либо твердотельные лазеры.

Схема работы инфракрасного оптического анализатора

      Преимущества метода: высокая точность измерения самого датчика, низкое энергопотребление, миниатюрность, простота использования. Недостатки: невозможность построения проточной системы, а из-за "размытия" пробы в системе доставки (см. раздел Методики капнографии) практическая невозможность использования для функциональной диагностики, необходимость установки фильтров, необходимость коррекции результатов в зависимости от наличия в смеси других несимметричных газов (закись азота).

      На основе представленной выше информации можно сделать следующие выводы:
      Для конечного пользователя более удобным и приемлемым является использование приборов, построенных на основе инфракрасных или ультразвуковых принципов измерения.
      Большинство выпускаемых приборов основаны на инфракрасном оптическом методе анализа и построены по принципу бокового потока (систем с отбором пробы). Такие приборы наиболее удобны для ипсользования в системах мониторинга для пациентов с самостоятельных дыханием.
      Для функциональной диагностики наиболее удобны приборы, использующие ультразвуковые принципы измерения и позволяющие прводить проточные измерения.

Капнография в практике СМП – зачем нам капнограф?

Капнография в практике СМП – зачем нам капнограф? ООО МЕДПЛАНТ

Надеюсь, это материал окажется Вам полезен для выбора нужного Вам прибора и профессиональной работы.
С уважением,
врач анестезиолог-реаниматолог реанимационной бригады скорой помощи,
Осипов Алексей Юрьевич.

1. ИВЛ нужно проводить правильно, нужен достаточный мониторинг.

При необходимости ИВЛ на догоспитальном этапе, она должна проводиться правильно и с полноценным мониторингом. Важно не только довезти пациента до стационара, но и обеспечить высокие шансы на выздоровление, или как минимум, не усугубить тяжесть состояния пациента при транспортировке и оказании помощи.
Времена простейших аппаратов ИВЛ с минимальными настройками (частота-объём) уходят в прошлое. Большинство пациентов, нуждающихся в ИВЛ, имеют частично сохранённое спонтанное дыхание (брадипноэ и гиповентиляция) и находятся в середине "диапазона" между полным апноэ и самостоятельным дыханием, при котором достаточно только ингаляции кислорода. ИВЛ в общем должна быть нормовентиляцией, а гиповентиляция и гипервентиляция – обе вредны. Особенно губительно действие неадекватной вентиляции на пациентов с острой патологией головного мозга (инсульт, ЧМТ и т.п.).

2. Скрытый враг – гипокапния и гиперкапния.

Общеизвестно, дыхание (или ИВЛ) нужно для доставки в организм кислорода O2 и выведения углекислого газа СО2. Вред недостатка кислорода очевиден – гипоксия и повреждение мозга. Избыток О2 может повреждать эпителий дыхательных путей и альвеолы лёгких, однако при использовании концентрации кислорода (FiO2) 50% и менее, существенного вреда от "переоксигенации" не будет, не усвоенный кислород будет просто удаляться с выдохом. Но устранение гипоксии – это далеко не вся цель перевода на ИВЛ. Выведение CO2 от состава подаваемой смеси не зависит и определяется величиной минутной вентиляции MV (частота,f х дыхательный объём,Vt), чем чаще или глубже дыхание, тем больше выводится СО2. При недостатке вентиляции («гиповентиляция») – брадипноэ/поверхностном дыхании у самого пациента или ИВЛ "в недодачу" в организме прогрессирует гиперкапния (избыток СО2), при которой возникает патологическое расширение мозговых сосудов, повышение внутричерепного давления, отёк головного мозга и его вторичное повреждение. Но при избытке вентиляции (тахипноэ у пациента или избыточных параметрах ИВЛ) в организме наблюдается гипокапния, при которой возникает патологическое сужение сосудов мозга с ишемией его участков, и следовательно, тоже вторичное повреждение мозга, а респираторный алкалоз также усугубляет тяжесть состояния больного. Поэтому ИВЛ должна быть не только "антигипоксической", но и "нормокапнической". Существуют методики теоретического расчёта параметров ИВЛ типа формулы Дарбиняна, однако они ориентировочные и могут не учитывать реальное состояние пациента, например, исходную гиперкапнию из-за неадекватного дыхания пациента на момент прибытия бригады, когда нужно сначала убрать избыток СО2, а потом переходить на "нормо"-ИВЛ.

3. Почему пульсоксиметра недостаточно.

Конечно, пульсоксиметрия важна для мониторинга ИВЛ и составляет его основу, однако мониторинга SpO2 недостаточно, имеются ряд проблем, ограничений или скрытых опасностей, а именно:

• При дефиците периферической перфузии (низкое АД, «шоковая» гемодинамика, переохлаждение) не получается иметь устойчивый сигнал на пальце пациента, аналогичные проблемы возникают при лаке на ногтях, нередко при установке датчика у детей, при тряске во время транспортировки на носилках. В описан-ных ситуациях использование пульсоксиметра часто становится невозможным.

• При использовании концентрации кислорода выше 30% (обычно при ИВЛ используется FiO2 = 50% или 100%) уменьшенных параметров вентиляции (частоты и объёма) бывает достаточно для поддержания "нормооксии", потому что увеличивается количество О2, доставляемого за один вдох. Таким образом, пульсоксиметр не покажет скрытую гиповентиляцию с гиперкапнией.

• Пульсоксиметр никак не показывает гипервентиляцию, которая вредна, постоянные показатели SpO2 = 99-100% ложно успокаивают врача.

• Пульсоксиметр и показатели сатурации весьма инертны, засчёт запаса О2 в циркулирующей крови и в физиологическом мёртвом пространстве лёгких, а также засчёт усреднения показаний за интервал времени на помехо-защищённых транспортных пульсоксиметрах, при наступлении аварийного события (рассоединения контура, недостатке параметров вентиляции и т.п.) сатурация не уменьшается сразу, в то время как требуется более быстрое реагирование врача.

• Пульсоксиметр выдаёт неправильные показатели SpO2 при отравлении угарным газом (СО) из-за того, что поглощение света у оксигемоглобина HbО2 и карбоксигемоглобина HbСО похожи, мониторинг в этом случае ограничен.

4. Капнометрия и капнография.

Дополнительные возможности мониторинга, спасающие жизнь больного.

Ценным и важным дополнением для контроля адекватности ИВЛ служит постоянное измерение концентрации CO2 (EtCO2) в выдыхаемом воздухе (капнометрия) и графическое изображение цикличности выведения CO2 (капнография). Преимуществами капнометрии являются:

• Чёткие показатели при любом состоянии гемодинамики, даже при СЛР
(при критически низком АД мониторинг осуществляется по двум каналам: ЭКГ и EtCO2)

• Моментальное изменение показателей при любых событиях и отклонениях, например, при рассоединении дыхательного контура

• Оценка исходного состояния дыхания у интубированного пациента

• Визуализация гипо- и гипервентиляции в режиме реального времени

Дополнительные возможности капнографии весьма обширны: показывается обструкция дыхательных путей, попытки самостоятельного дыхания пациента с необходимостью углубить наркоз, сердечные осцилляции на графике при тахиаритмии, возможное увеличение температуры тела при нарастании EtCO2 и многое другое.

5. 3 главные цели применения капнографа на догоспитальном этапе:

1. Контроль успешности интубации трахеи, особенно в ситуации шума и затруднения аускультации: привычный цикличный график выведения СО2 с хорошей амплитудой никогда не получится, если трубка установлена в пищевод (однако, аускультация необходима, для контроля вентиляции двух лёгких)

2. Контроль восстановления самостоятельного кровообращения при СЛР: в "ожившем" организме резко увеличивается метаболизм и продукция СО2, на капнограмме возникает "скачок", причём визуализация не ухудшается при компрессиях сердца (в отличие от сигнала ЭКГ)

3. Общий контроль ИВЛ, особенно у пациентов с повреждением головного мозга (инсульт, ЧМТ, судороги и т.п.)

6. Измерение "в основном потоке" (MAINSTREAM) и "в боковом потоке" (SIDESTREAM).


Капнографы бывают двух технических типов, при измерении EtCO2 "в основном потоке" между эндотрахеальной трубкой и контуром ставится короткий переходник с боковыми отверстиями, на него одевается П-образный датчик, просвечивается проходящий газ и определяется EtCO2. При измерении "в боковом потоке" из контура через специальное отверстие-порт в контуре забирается всасывающим компрессором маленькая порция газа, она подаётся по тонкой трубке в корпус капнографа, где и происходит измерение EtCO2. На точность измерения влияет несколько факторов, таких как концентрация О2 и влаги в смеси, температура измерения. Датчик должен быть предварительно прогрет и откалиброван. В этом смысле измерение "в боковом потоке" представляется более точным, т.к. позволяет уменьшить влияние таких искажающих факторов, однако на практике, когда важна скорость начала работы, простота метода и надежность деталей, большее применение в практике СМП получили капнографы "основного потока", при соблюдении правил работы неточность становится пренебрежимо малой.

7. Портативность. 4 варианта исполнения капнографа:

• в составе прикроватного монитора
• в составе мультифункционального дефибриллятора
• мини-насадка на контур ("прибор в датчике, провода нет")
• портативный карманный прибор ("корпус+датчик на проводе").

Обычно, когда говорят о капнографии, имеют в виду канал мониторинга EtCO2 в составе многофункционального "прикроватного" монитора, в реанимобиле он фиксируется стационарно на полке с аппаратурой. Хотя крепление монитора делают съёмным и монитор с капнографом имеет питание от встроенного аккумулятора, использование его с выносом на квартиру или между машиной и отделением реанимации остаётся затруднительным, в силу веса и габаритов корпуса монитора и невозможности его крепления к пациенту или плащевым носилкам, на которых в основном осуществляется транспортировка из квартиры. Необходим гораздо более портативный прибор.
Аналогичные затруднения встречаются при использовании капнографа в составе профессионального мультифункционального дефибриллятора, которые к сожалению практически все пока ещё имеют большие габариты и вес, что в реалии не позволяет например удобно расположить такой прибор на плащевых носилках рядом с пациентом при спуске по лестнице с высокого этажа; также при работе часто возникает путаница в большом количестве проводов прибора.


В странах Западной Европы и Америки широкое распространение в практике СМП получили миниатюрные капнометры/капнографы, выполненные целиком (без провода) в корпусе П-образного датчика MAINSTREAM, который просто вставляется/надевается на контур. Безусловно удобные с точки зрения портативности, они очень дорогие по цене, имеют ограниченный функционал и слишком маленький дисплей для наглядной визуализации, что часто заставляет использовать два капнографа – сначала портативный, затем в мониторе/дефибрилляторе, но их необходимо устанавливать, прогревать и калибровать дважды, с затратой времени и рук персонала.
Выбор безусловно остаётся за врачом, но компромиссным (между портативностью и функциональностью), универсальным и наиболее удобным представляется исполнение капнографа в виде малогабаритного "карманного" прибора в корпусе по размерам близком к пульсоксиметру, с экраном достаточного размера и полным функционалом графики и тревог, датчик MAINSTREAM устанавливается в контур, прибор может находиться рядом с пациентом на поверхности кровати, на любых носилках, а также в специальном кронштейне на стене санитарного автомобиля, такой капнограф удобен для хранения в любой укладке или сумке с аппаратом ИВЛ. Комбинации [пульсоксиметр со звуковым сопровождением пульса бипером] + ["карманный" капнограф], т.е. два маленьких прибора рядом с больным, почти всегда бывает достаточно при затруднённой транспортировке пациента на ИВЛ между квартирой и машиной, дефибриллятор можно нести за спиной, без привязки к носилкам пациента в узком пространстве.
Именно таким универсальным прибором является капнограф производства ООО «Медплант».

8. Области применения

Область применения капнографа «Медплант» не ограничивается бригадами СМП, капнограф может являться ценным дополнительным средством контроля за пациентом в амбулаторной анестезиологии, военно-полевой медицине, мобильных госпиталях и мн. др.
Если при работе одного многофункционального монитора возникает неисправность, например, системы энергопитания, монитор выключается весь, оставляя пациента без наблюдения за его параметрами, и сдаётся в ремонт надолго. Наличие резервных портативных приборов (отдельного пульсоксиметра, портативного капнографа, электрокардиографа с экраном), иногда более удобных в работе, чем большой монитор с множеством проводов и подключений, обеспечивает дублирование возможностей мониторинга, а следовательно, безопасность больного.

Абсорбционный капнометр. Недостатки абсорбционных капнографов

Важность контроля выдыхаемого CO2 при ведении пациентов с COVID-19

В настоящее время капнография является одним из наиболее распространенных и важных видов мониторинга. В анестезиологической практике этот метод уже давно является стандартом. Вместе с тем, использование мониторинга концентрации углекислого газа на выдохе пока не получило должного распространения в палатах интенсивной терапии и реанимации в медицинских учреждениях на постсоветском пространстве.

В аспекте пандемии коронавирусной инфекции важность качественного мониторинга у пациентов, особенно находящихся с данной патологий на искусственной вентиляции легких, сложно переоценить. В этой статье мы рассмотрим основные преимущества использования капнографии у таких пациентов отделений интенсивной терапии и реанимации.

Капнометрия представляет собой измерение концентрации углекислого газа в газовой смеси (вдыхаемом или выдыхаемом газе, атмосферном воздухе). Капнометр — это прибор для измерения концентрации углекислого газа в газовой смеси. Капнограф — прибор, отображающий на экране в виде графика результаты измерения концентрации углекислого газа.

Важность контроля выдыхаемого CO2 при ведении пациентов с COVID-19

Концентрация углекислого газа в пробе газовой смеси может быть измерена различными способами. В настоящее время медицинская промышленность выпускает капнографы, работа которых основана на использовании одного из четырех способов определения СO2: масс-спектрометрии, рамановской спектрометрии, инфракрасного оптического анализа или инфракрасного оптико-акустического анализа. Но наиболее широкое распространение в мире получили инфракрасные капнографы. Инфракрасный анализ основан на способности молекул газа поглощать инфракрасное излучение определенной длины волны. Каждому газу присущ свой собственный спектр поглощения, вследствие чего, применяя излучения разных длин волн инфракрасного диапазона, можно определять содержание различных компонентов в одной пробе газа.

По способу отбора газа различают капнометрию в прямом потоке, когда датчик находится прямо на пути газовой смеси к пациенту и капнометрию в боковом потоке, когда из дыхательного контура происходит постоянный отбор проб газовой смеси для анализа в специальную систему с датчиком. Последний способ в настоящее время считается наиболее распространенным. Капнографы, работающие по этому принципу, имеют систему обезвоживания газовой смеси, встроенную газовую помпу и снабжены магистралями для подключения к дыхательному контуру. Капнография может проводиться как у пациента, находящегося на спонтанном дыхании, так и у пациента, который находится на искусственной вентиляции легких.

Первоначально предполагалось, что капнография будет использоваться для контроля вентиляции пациентов. Однако после начала использования метода в повседневной клинической практике выяснилось, что капнография обладает гораздо более широкими диагностическими возможностями, помимо контроля вентиляции.

Но даже в аспекте контроля вентиляции капнография имеет очень важное значение, поскольку позволяет своевременно диагностировать гиповентиляцию и апноэ. При исчезновении дыхательной активности пациента монитор подает звуковой и световой сигналы. Включение аларм-системы происходит через определенный интервал времени после последнего выдоха. Обычно этот интервал составляет 15–20 секунд, в некоторых моделях его можно регулировать. Таким образом, в число показаний для капнографии входят клинические состояния, связанные с реальным риском угнетения и остановки дыхания и в их число, несомненно, относятся тяжелые формы коронавирусной инфекции. Также капнография позволяет оперативно диагностировать гипервентиляцию вследствие выраженной одышки у таких пациентов.

Важность контроля выдыхаемого CO2 при ведении пациентов с COVID-19

При проведении интубации пациентов с коронавирусной инфекцией счет в некоторых случаях может идти на секунды. В такой ситуации очень важно быстро подтвердить правильное положение эндотрахеальной трубки. Капнографию целесообразно начинать проводить еще до интубации трахеи, так как уже на этом этапе можно получить ценную информацию. Если интубация трахеи выполнена корректно и эндотрахеальная трубка расположена правильно, на дисплее капнографа сразу после начала ИВЛ появляется нормальная капнограмма, что считается самым надежным контрольным признаком правильного положения эндотрахеальной трубки.

Очень важно использование капнографии при проведении сердечно-легочной реанимации. Она обеспечивает врача информацией о состоянии больного и об эффективности реанимации. Капнография в этих случаях позволяет своевременно обнаружить остановку кровообращения, контролировать эффективность реанимационных мероприятий и ориентировочно оценивать качество кровообращения после восстановления спонтанной циркуляции.

Читайте также: