Капнография: виды капнографов, принцип работы, клиническое значение и интерпретация

Капнография — непрерывный мониторинг CO₂ в дыхательных путях с отображением числового значения конечного выдыхаемого CO₂ (EtCO₂) и формы кривой (капнограммы). В современной анестезиологии капнография является одним из обязательных методов постоянного периоперационного мониторинга согласно стандартам безопасности ВОЗ и WFSA (World Federation of Societies of Anesthesiologists).

Капнография отображает вентиляцию (выведение CO₂ дыхательной системой), которая, в свою очередь, зависит от баланса выработки CO₂ в тканях в процессе клеточного метаболизма, транспортировки CO₂ кровью и диффузии в альвеолы. Повышение или снижение скорости метаболизма, нарушение кровообращения, изменение дыхательной функции сказываются на выработке и выведении CO₂.

Пульсоксиметрия не заменяет капнографию, так как это разные физиологические функции, которые необходимо оценивать как у интубированных, так и у пациентов, дышащих самостоятельно. Пульсоксиметрия обеспечивает мгновенную обратную связь об оксигенации, в то время как капнография предоставляет мгновенную информацию о вентиляции.

Принцип работы

Капнография использует инфракрасное (ИК) излучение для измерения уровня CO₂. Молекулы CO₂ поглощают ИК-излучение на специфической длине волны (4,26 мкм). Датчик CO₂ определяет количество поглощенного излучения молекулой углекислого газа в образце выдыхаемого воздуха и рассчитывает концентрацию CO₂ в образце газа в режиме реального времени.

В зависимости от места измерения концентрации CO₂ существуют два типа капнографов:

• Анализатор основного потока — ИК-датчик находится непосредственно в дыхательном контуре, обеспечивая точный анализ CO₂ во всем объеме выдыхаемого газа вблизи пациента. 
• Анализатор бокового потока — анализирует выдыхаемый газ на расстоянии от пациента путем аспирации небольшого количества выдыхаемого воздуха через трубку-канюлю к датчику, расположенному внутри монитора.

Точность боковой капнографии ограничена меньшим объемом анализируемого газа, более медленным временем отклика, риском смешивания газов, что может способствовать динамическому искажению кривой.

Типы капнографии

Капнография бывает двух видов: временная и волюметрическая.

Временная капнография

Определяет концентрацию CO₂ в выдыхаемом воздухе с течением времени. Она отображает форму волны (капнограмму), представляющую собой зависимость парциального давления CO₂ (PetCO₂) от времени в течение дыхательного цикла. Временная капнография помогает оценить эффективность вентиляции легких, выявить обструкцию дыхательных путей, контролировать адекватность СЛР, диагностировать легочную эмболию и бронхоспазм, однако не может обеспечить точную оценку состояния вентиляции и перфузии легких, а также использоваться для оценки компонента физиологического мертвого пространства.

Волюметрическая (объемная) капнография

Измеряет объем выдыхаемого CO₂ с течением времени и строит трехмерный график (капнограмму), на котором концентрация CO₂ показана в зависимости от времени и объема выдыхаемого воздуха. Волюметрическая капнография обеспечивает более точную оценку состояния вентиляции и перфузии легких, физиологического мертвого пространства, а также позволяет дифференцировать различные респираторные заболевания и корректировать параметры вентиляции у пациентов в критическом состоянии. Этот метод особенно полезен для оценки влияния положительного давления в конце выдоха (PEEP) и оптимизации параметров вентиляции у пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС) или хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ).

Форма и фазы волюметрической капнограммы

Волюметрическая капнография отображается в виде волюмокапнограммы — графика, где на горизонтальной оси показан объем выдыхаемого воздуха, а на вертикальной — концентрация CO₂. Площадь под кривой — это количество CO₂, выводимого за один вдох.

Волюмокапнограмма состоит из трех фаз:

1. Фаза I (вентиляция мертвого пространства) — отражает объем газовой смеси, выдыхаемой из анатомически и инструментально мертвого пространства;
2. Фаза II (переходная, или восходящая, фаза) — газовая смесь из мелких дыхательных путей, смешанная с альвеолярным газом. Характеризуется повышением концентрации CO₂ в выдыхаемом воздухе по мере поступления газа из альвеол в верхние дыхательные пути;
3. Фаза III (плато) — чистый альвеолярный газ. Соответствует достижению равновесного уровня CO₂ в выдыхаемом воздухе. Точка в конце альвеолярного плато отражает максимальную концентрацию CO₂ в конце выдоха и является конечным уровнем CO₂ в выдыхаемом воздухе (EtCO₂).

Клиническое применение

Капнография должна применяться в следующих ситуациях:

• При процедурной седации. Мониторинг с помощью капнографии помогает своевременно выявить гиповентиляцию и снизить частоту десатурации и гипоксии во время процедурной седации, вызванных апноэ, обструкцией верхних дыхательных путей, ларингоспазмом и бронхоспазмом.
• Для проверки правильности установки эндотрахеальной трубки и других вспомогательных устройств для обеспечения проходимости дыхательных путей (ларингеальной трубки, ларингеальной маски); для непрерывной оценки вентиляции и раннего выявления нарушений дыхания при общей анестезии, а также у критических пациентов на ИВЛ.
• Для непрерывного мониторинга во время транспортировки пациента с целью исключения непреднамеренного смещения эндотрахеальной трубки.
• Для оценки эффективности реанимационных мероприятий. Значение EtCO₂ во время сердечно-легочной реанимации служит показателем сердечного выброса и легочного кровообращения. Повышение EtCO₂ более чем на 10 мм рт. ст. может указывать на восстановление спонтанного кровообращения. Мониторинг капнограммы практически исключает необходимость прекращения компрессий грудной клетки для проверки пульса. После того как повышение EtCO₂ зафиксировано, компрессии можно безопасно прекратить, оценивая сердечный ритм и артериальное давление.

Уровень EtCO₂ отражает адекватность техники СЛР и положительно коррелирует с глубиной компрессий. Значение свыше 20 мм рт. ст. связано с увеличением частоты восстановления кровообращения. Однако при интерпретации необходимо учитывать и другие факторы, влияющие на величину EtCO₂: минутный объем вентиляции, введение лекарственных препаратов (EtCO₂ часто быстро снижается после введения адреналина; бикарбонат натрия может вызывать кратковременное повышение EtCO₂), способ обеспечения проходимости дыхательных путей (наиболее точный мониторинг возможен при эндотрахеальной интубации) и причину остановки сердца.

• Для контроля уровня EtCO2 у пациентов с риском повышения внутричерепного давления.

PaCO₂ влияет на мозговой кровоток. Высокий уровень CO₂ приводит к церебральной вазодилатации, а низкий — к церебральной вазоконстрикции. Длительная гиповентиляция (PaCO₂ ≥ 50 мм рт. ст.) способствует увеличению мозгового кровотока и повышению внутричерепного давления. В свою очередь, длительная гипервентиляция (PaCO₂ ≤ 30 мм рт. ст.) также небезопасна. Как гипер-, так и гиповентиляция связаны с ухудшением неврологического исхода у пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой.

Изменение формы кривой капнограммы при патологических состояниях

В норме концентрация EtCO₂ составляет 35–45 мм рт. ст. У пациентов с нормальной функцией легких капнограмма трапециевидной формы с небольшим градиентом (0–5 мм рт. ст.) между концентрацией CO₂ в альвеолах (EtCO₂) и концентрацией CO₂ в артериальной крови (PaCO₂).

Клиническая интерпретация капнографии строится на трех компонентах: конечном содержании CO₂ в выдыхаемом воздухе (EtCO₂), градиенте EtCO₂ — PaCO₂ и форме капнограммы.

Основные причины изменения кривой капнограммы:

• У пациентов с обструктивными нарушениями (бронхоспазм, обструкция дыхательных путей) наблюдается характерное изменение формы капнографической кривой: закругление и удлинение восходящей фазы и наклон фазы плато.
• У пациентов с нарушением функции легких и несоответствием вентиляционно-перфузионного отношения (V/Q) отмечается увеличение градиента EtCO₂ — PaCO₂ вследствие роста мертвого пространства.
• Отсутствие корректной формы кривой может свидетельствовать о негерметичности дыхательного контура, обструкции дыхательных путей.
• Резкое падение уровня EtCO₂ до минимальных значений требует исключения разъединения дыхательного контура и тяжелой утечки, остановки вентиляции/апноэ и нераспознанной интубации пищевода.
• Появление углубления на фазе плато свидетельствует о попытках самостоятельного дыхания на фоне неполного нейромышечного блока.
• Рост EtCO₂ при сохраненной форме кривой может свидетельствовать о гиповентиляции, росте продукции CO₂ (злокачественная гипертермия).
• Резкое снижение EtCO₂ при сохраненной вентиляции связано со снижением сердечного выброса и гипотензией, критическим нарушением перфузии.
• Отсутствие возврата базовой линии к нулю на вдохе может свидетельствовать о недостаточном потоке свежего газа, истощении абсорбента CO₂, неисправности клапанов дыхательного контура.

Анализ капнограммы должен учитывать соматический статус пациента и основываться на правильной совместной интерпретации числового значения EtCO₂ и формы капнограммы. Неправильная настройка оборудования, перегиб или загрязнение линии отбора газа, недиагностированные утечки и редкая оценка формы кривой являются причинами ошибочной оценки капнограммы.

Найдите больше научно обоснованных материалов в наших социальных сетях

Подпишитесь и не пропустите новейшие ресурсы

Заключение

Капнография — один из базовых инструментов безопасности в анестезиологии, позволяющий контролировать вентиляцию в режиме реального времени и своевременно выявлять критические проблемы, связанные с дыхательными путями, перфузией и дыхательным контуром пациента. Врачу важно уметь анализировать форму кривой капнограммы, чтобы быстро выявлять ранние признаки осложнений и своевременно их купировать.