1 Kapnometrie – více než jen údaj o CO2 David Astapenko 1,2 , Vladimír Černý 1–6 1 Klinika anesteziologie, resuscitace a intenzivní medicíny, Fakultní nemocnice Hradec Králové, Hradec Králové, Česká republika 2 Lékařská fakulta v Hradci Králové, Univerzita Karlova, Česká republika 3 Centrum pro výzkum a vývoj, Fakultní nemocnice Hradec Králové, Hradec Králové, Česká republika 4 Klinika anesteziologie, perioperační a intenzivní medicíny, Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem, Masarykova nemocnice v Ústí nad Labem, Ústí nad Labem, Česká republika 5 Department of Anesthesia, Pain Management and Perioperative Medicine, Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Canada 6 Technická Univerzita Liberec Abstrakt Kapnometrie je jednoduchá, neinvazivní a spolehlivá metoda, která měří hodnotu vydechované koncentrace oxidu uhličitého (EtCO2). Přínosná je nejen samotná absolutní hodnota EtCO2, ale i její grafické znázornění v čase – kapnografická křivka. Kapnometrie poskytuje užitečné informace o kardiopulmonálním aparátu pacienta: adekvátní minutová plicní ventilace, srdeční výdej, obstrukce v dýchacích cestách a míra ventilace mrtvého prostoru. Kapnometrie spolehlivě predikuje polohu tracheální rourky v dýchacích cestách a při kardiopulmonální resuscitaci zvyšuje její účinnost a umožňuje s vysokou mírou pravděpodobnosti odhadnout obnovení spontánní cirkulace v průběhu resuscitace. Klíčová slova: kapnometrie, umělá plicní ventilace, kardiopulmonální resuscitace Capnometry – more than just the value of CO2 Summary Capnometry is a simple, non-invasive and reliable method that provides the value of exhaled carbon dioxide (EtCO2) concentration. Not only the EtCO2 value itself is beneficial, but also its graphical representation over time - the capnographic curve. Capnometry provides useful information about the patient's cardiopulmonary apparatus: adequate minute lung ventilation, cardiac output, airway obstruction, and dead ventilation. Capnometry further increases the safety of artificial lung ventilation, reliably predicts the position of the endotracheal cannula in the airways and increases the effectiveness of cardiopulmonary resuscitation and allows with a high degree of probability to assess the return of spontaneous circulation during resuscitation. Key words: capnometry, artificial ventilation, cardiopulmonary resuscitation 2 Klinická fyziologie a princip kapnometrie Oxid uhličitý (CO2) je jeden z výsledných produktů buněčného metabolizmu. Přenášen v krvi je několika způsoby: ve formě bikarbonátu vznikajícího v erytrocytech, navázaný na hemoglobin a volně rozpuštěný v plazmě. Normální hodnota obsahu CO2 v arteriální krvi (kapnémie) je 5,3 kPa 0,5 kPa (40 mmHg 5 mmHg). Z těla je oxid uhličitý eliminován plícemi, vylučování závisí na stavu alveolární ventilace a perfuzi plic. Alveolární ventilace je dána minutovou ventilací plic, velikosti anatomického a fyziologického mrtvého prostoru, aktivitě metabolizmu organizmu a správně fungujících chemoreceptorech. Za normálních okolností je minutová produkce CO2 (VCO2) 200 ml/min. Normální minutová ventilace je kolem 8 litrů/min (dechový objem, VT – 500 ml; dechová frekvence, DF – 14–16/min). V plicích CO2 proudí difuzí přes alveolokapilární membránu 20x rychleji než kyslík v opačném směru, jeho eliminace v plicích je tedy závislá na perfuzi (obr. 1). Obr. 1: Ventilačně perfuzní vztah zdravé plíce. Čísla představují hodnoty koncentrace (tenze) CO2 v mmHg. Na levé straně arteriální část plicní kapiláry, na pravé straně venózní část. Šipka udává hodnotu EtCO2. Koncentraci CO2 lze měřit jak v krvi (vyšetřením krevních plynů), tak ve vydechovaném vzduchu, na konci výdechu – EtCO2 (Et – end tidal). Měření ve vydechovaném vzduchu funguje na principu pohlcování infračerveného světla. Hodnotit lze v průběhu výdechového ramena okruhu umělé plicní ventilace (tzv. main stream – hlavní proud), tak aktivním odtahem vzorku z výdechového ramene (tzv. side stream – boční proud). Metoda je rychlá, spolehlivá a neinvazivní – lze měřit i při nezajištěných dýchacích cestách (např. při použití obličejové masky během iniciální fáze KPR). Normální hodnota EtCO2 je 35–45 mmHg (resp. 4,6–6 kPa). Fyziologická alveolokapilární diference je 2–5 mmHg (resp. 0,5 kPa). Při vyšším rozdílu, resp. nižší hodnotě EtCO2, než je hodnota PaCO2 ve smíšené žilní krvi dochází k tzv. ventilačně–perfuznímu nepoměru. Tento stav je typický u pacientů s plicním edémem, těžkou pneumonií, mimoplicní formou akutní respirační tísně dospělých (ARDS), aspirací nebo inhalačním traumatem. Alveoly jsou „zalité“ edémovou (transudát) nebo zánětovou (exsudát) tekutinou a v přilehlých kapilárách nedochází k adekvátní výměně plynů, vzniká plicní zkrat (obr. 2). Důležité informace poskytuje nejen samotná hodnota EtCO2, ale i její projekce v čase – kapnografická křivka (obr. 3). Obr. 2: Ventilačně perfuzní poměr a plicní zkrat. V alveolech je přítomna edémová tekutina. Čísla představují hodnoty koncentrace CO2 v mmHg. Na levé straně arteriální část plicní kapiláry, na pravé straně venózní část. Šipka udává hodnotu EtCO2. Je přítomna patologicky vysoká alveolokapilární diference. 3 Obr. 3: Fyziologická kapnografická křivka. Obr. 3: 1–2 zahájení výdechu vzduchu z mrtvého prostoru; 2–3 výdech alveolárního vzduchu s plató a hodnotou EtCO2; 3–4 zahájení nádechu vzduchu z anatomického mrtvého prostoru; 4–5 nádech atmosférického vzduchu. Využití v urgentní medicíně Kapnometrie je považována za nedílnou součást bezpečné umělé plicní ventilace (UPV). Při absenci hodnot krevních plynů může být v průběhu UPV využita k orientační kontrole adekvátnosti nastavené minutové ventilace. Použití kapnometrie rovněž umožňuje včasnou identifikaci řady situací, které mohou vést k poškození pacienta (např. rozpojení okruhu, nedostatek kyslíku při používání tlakových lahví, obstrukce tracheální rourky) v důsledku nepoznané hypoxie [1]. Při zajištění dýchacích cest je kapnometrie spolehlivou metodou kontroly pozice tracheální rourky nebo tracheostomické kanyly v dýchacích cestách [2], s využitím nejenom v podmínkách nemocniční péče, ale i např. v rámci transportu nemocných na UPV [1]. Monitorace EtCO2 zvyšuje rovněž bezpečnost sedace [3], v těchto případech jsou používány systémy kombinující oxygenoterapii a monitoraci EtCO2 (obr. 4) [4]. Kapnometrie se stala i nedílnou součástí kardiopulmonální resuscitace (KPR) [5], kde umožňuje (za předpokladu, že nejde o zástavu oběhu vyvolanou primárně plicní příčinou) posouzení efektivity masáže a odhad míry pravděpodobnosti obnovení spontánní cirkulace (ROSC). Při optimálně prováděné nepřímé srdeční masáži dosahuje EtCO2 hodnot kolem 20 mmHg. Při náhlém vzestupu signalizuje ROSC a je v tomto ohledu spolehlivějším prediktorem než palpace krčních tepen s nutností přerušení nepřímé srdeční masáže [6] a v porovnání s novými metodami, jako např. dopplerovské vyšetření průtoku v karotidách, je zlatým standartem [7]. Hodnota EtCO2 pod 10 mmHg prakticky vylučuje ROSC a příznivou dlouhodobou prognózu [8]. Kapnometrii lze při KPR provést i při nezajištěných dýchacích cestách při použití těsně přiléhající obličejové masky s držením oběma rukama. Obr. 4: Duální nosní brýle 1 – nosní část s kanylami (vrchní část je napojena na kapnometrii, spodní část přivádí kyslík) 2 – napojení na kapnometrii 3 – napojení na zdroj kyslíku 4 Diagnostika a intervence na základě hodnoty či změny EtCO2 Hodnota EtCO2 a její změny v čase mohou přispět k analýze příčiny klinického stavu a korigovat probíhající léčebné intervence. Při zahájení UPV: Nízká hodnota EtCO2 může být u pacienta, který hyperventiloval a má respirační alkalózu (např. u velmi bolestivých stavů) a při nízkém srdečním výdeji (rozsáhlý akutní infarkt myokardu, dekompenzace chronického srdečního selhávání, myxedémové kóma, intoxikace -blokátory). Vysoká hodnota EtCO2 provází exacerbace chronické obstrukční plicní nemoci (lze měřit i při použití celo-obličejové masky pro neinvazivní podpůrnou ventilaci), záchvat asthma bronchiale (pokud pacient dospěje až k zajištění dýchacích cest), sepsi a tyreoidální bouři. Během UPV: Při náhlém poklesu hodnoty EtCO2 musíme vždy vyloučit technickou závadu (rozpojení okruhu, obstrukci nebo dislokaci tracheální rourky). Náhlý pokles obecně signalizuje zvýšení ventilace mrtvého prostoru. Tento stav je nejčastěji vyvolán plicní embolií (obr. 5), méně často rychle se horšícím ventilačně-perfuzním nepoměrem plic (viz obr. 2). Náhlý vzestup hodnoty EtCO2 upozorní na nastavení nízké dechové frekvence (tedy hypoventilaci), provází reperfuzi (např. u pacientů s ROSC po KPR) a je přítomen u velmi vzácné maligní hypertermie po použití suxamethonia pro tracheální intubaci [9]. Obr. 5: Znázornění ventilace mrtvého prostoru při plicní embolii. Ventilované alveoly kolem sebe nemají perfundovanou kapilární síť. Číslo udává hodnotu tenze CO2 v arteriálním konci plicní kapiláry. Šipka udává vydechovanou koncentraci CO2 z okrsku mrtvého prostoru. Změna tvaru kapnografické křivky Fyziologický tvar kapnografické křivky (viz obr. 2) je přítomen u pacienta, který nemá výraznou patologii dýchacích cest. U pacienta s těžkou obstrukcí v bronchiálním stromu (bronchospazmus, CHOPN, asthma bronchiale) není přítomné typické dlouhé plató a křivka nabývá charakteristického úkosu. Při účinnosti naší terapie můžeme často pozorovat normalizaci křivky ještě během transportu do zdravotnického zařízení (viz obr. 6/I) [10]. Pozor, adekvátní terapie však nemusí být vždy účinná. U pacienta se spontánní dechovou aktivitou a reziduální svalovou relaxací pozorujeme nepravidelnou křivku, na které lze vystopovat řízené dechy ventilátorem a vlastní dechy pacienta. Tento nesoulad mezi dechovým úsilím pacienta a nastaveným ventilačním režimem UPV se nazývá interference (obr. 6/II). Při prováděné nepřímé srdeční masáži během KPR je kapnografická křivka zatížena četnými artefakty, ale udávaná hodnota EtCO2 odpovídá většinou reálné hodnotě (obr. 6/III) [8]. 5 Obr. 6: Nepravidelnosti kapnografické křivky I – obstrukce v dýchacích cestách II – interference s UPV III – artefakty při nepřímé srdeční masáži při KPR Detailní popis viz text. Body k zapamatování 1) Kapnometrie je jednoduchá, neinvazivní a spolehlivá metoda zvyšující bezpečnost postupů zajištění dýchacích cest a umělé plicní ventilace 2) Obvyklé cílové hodnoty EtCO2 během UPV jsou v rozmezí 35–45 mmHg (vyjma speciálních klinických situací) 3) Náhlé změny v hodnotách EtCO2 anebo tvaru křivky musí být vždy neprodleně vyhodnoceny 4) Kapnometrie během KPR přispívá ke zvýšení účinnosti srdeční masáže a umožňuje odhadnout pravděpodobnost ROSC Reference [1] Syrovátka L, Deyl I. Přínos kapnometrie v PNP. Anest Intenziv Med 2001; 11(3):151– 154. [2] Bullock A, Dodington JM, Donoghue AJ, Langhan ML. Capnography use during intubation and cardiopulmonary resuscitation in the pediatric emergency department. Pediatr Emerg Care Lippincott Williams and Wilkins 2017; 33(7):457–61. [3] Hinkelbein J, Lamperti M, Akeson J, Santos J, Costa J, Robertis E, et al. European Society of Anaesthesiology and European Board of Anaesthesiology guidelines for procedural sedation and analgesia in adults. Eur J Anaesthesiol. 2018; 35(1):6–24. [4] Aminiahidashti H, Shafiee S, Zamani Kiasari A, Sazgar M. Applications of End-Tidal Carbon Dioxide (ETCO2) Monitoring in Emergency Department; a Narrative Review. Emerg (Tehran, Iran) Shahid Beheshti University of Medical Sciences 2018; 6(1):e5. [5] Monsieurs KG, Nolan JP, Bossaert LL, Greif R, Maconochie I, Nikolau NI, et al. European Resuscitation Council Guidelines for Resuscitation 2015. Resuscitation 2015; 95:1–80. [6] Semmons R, Falk J. Predicting a pulse: Can monitoring heart rate and end-tidal carbon dioxide minimize compression pauses and impact outcomes in out-of-hospital cardiac arrest? Resuscitation 2013; 84(1):3-4. [7] Yilmaz G, Silcan M, Serin S, Caglar B, Erarslan Ö, Parlak I. A comparison of carotid doppler ultrasonography and capnography in evaluating the efficacy of CPR. Am J Emerg Med W.B. Saunders 2018; 36(9):1545–49. [8] Kodali BS, Urman RD. Capnography during cardiopulmonary resuscitation: Current evidence and future directions. J Emerg Trauma Shock 2014 Oct-Dec; 7(4): 332–340. [9] Rosenberg H, Pollock N, Schiemann A, Bulger T, Stowell K. Malignant hyperthermia: a review. Orphanet J Rare Dis BioMed Central Ltd. 2015; 10(1):1–19. 6 [10] Babik B, Csorba Z, Czövek D, Mayr PN, Bogáts G, Peták F. Effects of respiratory mechanics on the capnogram phases: importance of dynamic compliance of the respiratory system. Crit Care BioMed Central 2012; 16(5):R177. MUDr. David Astapenko, Ph.D. Fakultní nemocnice Hradec Králové Sokolská 581 500 05 Hradec Králové E-mail: astapenko.d@seznam.cz Příspěvek došel do redakce 21. srpna 2020, po úpravách přijat k tisku 25. srpna 2020