کاپنومتری و کاپنوگرافی

کاپنوگرافی عبارت است از اندازه گیری غلظت دی اکسید کربن در هوای بازدمی.

وسایلی که این اندازه گیری ها را انجام می دهند کاپنومتر (capnometer) یا آشکار کننده های دی اکسید کربن انتهای بازدمی (ETCO₂) نامیده می شوند. کاربرد آنها در مراقبت پیش بیمارستانی ، به ویژه برای ارزیابی جای گیری صحیح لوله داخل نای به طور قابل توجهی افزایش یافته است.

 

 

 

عدم وجود دی اکسید کربن در هوای بازدمی قویاً نشان می دهد که لوله در مری قرار گرفته است ؛ وجود دی اکسید کربن ، جای گیری صحیح لوله داخل نای را نشان می دهد. کاپنوگرافی می تواند برای حصول اطمینان از محل صحیح لوله به دنبال قرار دادن آن در داخل نای و برای کنترل محل لوله در طی تهویه و CPR به کار برده شود.

در زمان احیاء قلبی ریوی وجود دی اکسید کربن در بازدم علاوه بر تایید محل صحیح قرارگیری لوله داخل نای ، کفایت ماساژ و کفایت گردش خون ریوی و سیستمیک را نشان می دهد.

کاپنومترها به صورت وسایل سنجش یک بار مصرف با کمک رنگ ها (در مقایسه با رنگ های استاندارد) یا به صورت مانیتورهای الکترونیکی در دسترس هستند.

 

 این وسایل در امتداد یا در کنار لوله داخل نای و وسیله تهویه متصل می شوند. تغییر رنگ در وسیله سنجش یک بار مصرف یا نوعی نور در مانیتور الکترونیکی جای گیری صحیح لوله را تأیید می کند. در وسیله سنجش یک بار مصرف ، محتوای کم CO₂ در هوای دمی باعث ارغوانی شدن وسیله می شود. در حالی که محتوای بالاتر CO₂ در هوای بازدمی آن را زرد رنگ می کند. در حال حاضربرخی از انواع الکترونیکی ، پالس اکسی متری ، میزان ETCO₂ ، فشارخون ، سرعت نبض ، سرعت تنفس ، و درجه حرارت بدن را دریک دستگاه واحد نشان می دهند.

 

اگر چه کاپنوگرافی دقیق است ، در حین ایست قلبی سطح ETCO₂ به شدت کاهش می یابد. بنابراین ، در این بیماران ممکن است علی رغم جای گیری صحیح لوله داخل نای تغییر رنگی در آشکار کننده ETCO₂ دیده نشود.

کاپنوگرافی به طور فزاینده ای برای ارزیابی بیماران بدون لوله تراشه نای نیز به کار می رود. این کار می تواند اطلاعات مهمی را در رابطه با وضعیت بیمار ، به ویژه در مورد بیماری ناشی از اسپاسم برونش (آسم ، COPD) فراهم کند ، یعنی می تواند در مراحل اولیه مشخص کند که وضعیت تنفسی بیمار در حال تغییر است یا نه. همچنین ، کاپنوگرافی می تواند وضعیت خونرسانی را کنترل کرده و به صورت زودرس شوک قریب الوقوع را اطلاع دهد.

شایان ذکر است که از کاپنومتر باید به همراه سایر روش های ارزیابی جای گیری لوله داخل نای استفاده شود. در واقع این وسیله نمی تواند جایگزین مشاهده عبور لوله داخل نای از میان تارهای صوتی شود.

ETCO2 (End-Tidal Carbon Dioxide)

 

 

 

شکل موج و مقادیر عددی که از طریق کاپنوگرام به‌دست می‌آید می‌تواند به پزشک در تعیین روش درمان کمک کند. دو روش اصلی پایش دی‌اکسیدکربن عبارت است از: پایش کلری متریک و پایش مادون قرمز. مانیتورهای کلری متریک برای بررسی اینکه آیا لوله‌های درون حنجره‌ای به درستی در مکان خود قرار گرفته ‌است یا خیر، به‌کار می‌رود و این پایش بیشتر در مواردی که التهاب حنجره وجود دارد اهمیت پیدا می‌کند. تحلیل‌گر کلری متریک ‏CO2‎‏ از جاذب‌های رطوبت استفاده می‌کند که با ماده‌ای که ترکیبی از ‏CO2‎‏ را شامل می‌شود، پوشیده می‌شود تا یون‌های هیدروژن را جذب کند. هنگامی که ‏PH‏ کاهش می‌یابد، رنگ دیسک جاذب رطوبت تغییر می‌کند و از رنگ ارغوانی به رنگ خرمایی تبدیل می‌شود. هنگامی که رنگ دیسک ارغوانی می‌شود غلظت ‏CO2‎‏ در حد 5/0 تا 03/0 درصد است و هنگامی که بیمار ‏CO2‎‏ را از طریق بازدم به بیرون هدایت می‌کند، رنگ دیسک تقریباً خرمایی رنگ می‌شود که نشان‌دهنده بازدم در حد 5-2 درصد است. لوله‌ نای هر کجا که باشد رنگ حنجره تغییر نمی‌کند. یکی از دلایل اینکه جابه‌جایی جابه‌جایی لوله تغییر رنگی مشاهده نمی‌شود، این است که کاهش شدید خون‌رسانی، مشابه آنچه در شرایط ایست قلبی برای بیمار ایجاد می‌شود، اتفاق می‌افتد. اگر هیچ تبادل ‏CO2‎‏ بین خون شریان ریوی و آلوئل‌ها صورت نگیرد، دی‌اکسیدکربن خارج می‌شود و هیچ‌گونه تغییر رنگی مشاهده نخواهد شد. در این حالت از روش‌های خاصی برای تثبیت مکان لوله نای استفاده می‌شود. مانیتورهای مادون قرمز به صورت پیوسته میزان ‏CO2‎‏ را در سیکل ونتیلاسیون نمایش می‌دهد. این مانیتورها دارای دو حالت مختلف است. ‏Mainstream (m.m)‎‏ و ‏Sidestream (s.m)‎‏. مانیتورهای ‏M.M‏ از ماژول‌های نمونه‌بردار در مجاری هوایی استفاده می‌کند و به سرعت می‌تواند کاپنوگرام را ثبت کند. مانیتورهای ‏S.M‏ دارای خطوط نمونه بردار هستند که از مجاری هوایی تا مانیتور ادامه دارد.‏
هر یک از این حالت‌های پایش مزایا و معایب خاص خود را دارد. به عنوان مثال برخی از مزایای مانیتورهای ‏m.m‏ عبارت است از: 1) سنسور در مجاری هوایی بیمار قرار می‌گیرد، 2) پاسخ بسیار سریع قابل دریافت است، 3) اتلاف زمان بسیار اندک است و 4) هیچ‌گونه فلوی نمونه‌ای وجود ندارد تا حجم جزر و مدی را کاهش دهد و در مقابل مزایای مانیتورهای ‏s.m‏ عبارت است از: 1) بی‌نیازی سنسورهای حجیم و بزرگ در مسیر هوایی، 2) توانایی اندازه‌گیری ‏N2O، 3) خطوط نمونه‌‌برداری یک بار مصرف و 4) توانایی به‌کارگیری این مانیتور در افرادی که از لوله نای استفاده نکرده‌اند. در مقابل هر دو این مانیتورها معایبی نیز دارد. معایب مانیتورهای ‏m.m‏ شامل موارد زیر است: 1) ترشح و رطوبت باعث مسدود شدن سنسورها می‌شود، 2) سنسورها باید گرم شوند تا از انقباض جلوگیری شود، 3) سنسورهای حجیم و بزرگی در مسیر هوایی بیمار کار گذاشته می‌شود، 4) توانایی اندازه‌گیری ‏N2O‏ را ندارند‏، 5) مشکل می‌توان آنها را در مورد بیمارانی که از لوله نای استفاده نکرده‌اند، استفاده کرد و 6) امکان آلوده شدن سنسورها وجود دارد و در قابل مانیتورهای ‏S.M‏ نیز دارای معایبی از جمله: 1) مسدود شدن لوله‌های نمونه‌بردار توسط ترشحات، 2) نیاز به استفاده از لوله‌ای برای تخلیه آب‏، 3) پاسخ کند نسبت به تغییرات ‏CO2‎‏ و 4) کاهش حجم جزر و مدی توسط فلوی نمونه است.‏
برای آماده‌سازی کاپنوگرام جهت استفاده، این دستگاه حتماً باید کالیبره شود و کالیبراسیون این دستگاه معمولاً در اتاق هوا شامل تقریباً 3% ‏CO2‎‏ انجام می‌شود. حفره نمونه‌برداری در کاپنومترهای ‏m.m‏ یا خطوط نمونه‌برداری در کاپنومترهای ‏m‏ بین آداپتور مجرای هوا و مدار ونتیلاسیون قرار داده می‌‌شود. هنگام استفاده از کاپنومتر، باید به‌سرعت کاپنوگرام نمایش داده شود. ‏CO2‎‏ در هنگام خارج شدن و با توجه به شکل موج‌های ثبت شده دارای سه فاز است که در شکل (1) نمایش داده شده است. فاز ‏I‏ در ابتدای تنفس و در زمانی که فضای مرده آناتومیک در حال تخلیه شدن است، رخ می‌دهد. تا زمانی که فضای مرده در تبادل گازها دخالتی نداشته باشد، شامل هیچ ‏CO2‎‏ برای اندازه‌گیری نیست. فاز ‏II‏ ابتدای مرحله افزایش ‏CO2‎‏ و زمانی است که گازهای آلوئولی با فضای مرده مخلوط می‌شود و فاز ‏III‏ فلات آلوئلی است که در هنگام بازدم اتفاق می‌افتد. مقدار ‏CO2‎‏ بازدم در انتهای فاز ‏III‏ برابر با مقدار نهایی ‏CO2‎‏ جزر و مدی است. (‏petCO2‎‏).
در شرایط طبیعی یعنی زمانی که نرخ خون نرسانی برای تهویه (‏V/Q‏) در وضعیت طبیعی قرار دارد، ‏petco2‎‏ مقداری در حدود ‏mmHg‏ 38-35 دارد. در حالتی که ‏V/Q‏ کاهش می‌یابد، ‏Petco2‎‏ افزایش می‌یابد و به مقداری که فقط اندکی کمتر از کشیدگی سرخرگی است، می‌رسد. پزشک گاهی تصمیم به تحلیل نمونه خون شریانی و مقایسه ‏paco2‎‏ و ‏petco2‎‏ می‌گیرد تا تعیین شود که مقادیر نهایی جزر و مدی با ‏paco2‎‏ تا چه اندازه تفاوت دارد.‏
هنگامی که کاپنومتر به مسیرهای هوایی متصل می‌شود و به خوبی کار می‌کند، با هر تنفس می‌توان یک کاپنوگرام طبیعی دریافت کرد. اما حالت‌های غیرطبیعی زیادی وجود دارد که می‌توان آنها را از طریق تغییر شکل موج‌های کاپنوگرام ثبت کرد. یکی از علت‌های اولیه عد وجود کاپنوگرام قطع شدن رابطه ونتیلاتور و مسیر هوایی است. در این حالت، کاپنوگرام حالت مسطح پیدا می‌کند و آلارم هر دو دستگاه یعنی ونتیلاتور و کاپنومتر به صدا درمی‌آید. یکی دیگر از علت‌های ثبت کاپنوگرام‌های مسطح این است که گاهی اوقات مسیرهای هوایی دچار وضعیت‌های غیرطبیعی شامل گره خوردن و پا پیچ خوردن لوله‌های درون نای در حالت‌های التهاب حنجره می‌شود و علت پاتوبیولوژیک بروز چنین حالت‌های شامل آمبولی ریوی یا ایست قلبی است. میزان تغییر شکل کاپنوگرام بستگی به درجه این حالت‌های غیرطبیعی دارد. مشکلات ناشی از تجهیزات مورد استفاده برای بیمار که باعث بروز چنین تغییر شکل‌هایی در کاپنوگرام می‌شود، عبارت است از: وجود مانع در خطوط نمونه‌برداری، آلودگی نمونه‌ها در اتاق هوا، کالیبراسیون غلط، انسداد کووت (کووت ظرفی از جنس شیشه و با خصوصیات کاملاً مشخص از نظر ابعاد و خواص اپتیک است که برای ریختن محلول‌ها یا سوسپانسیون‌های مورد نظر استفاده می‌شود).‏
افزایش ‏petco2‎‏ به دنبال کاهش مقادیر حجمی بازدم اتفاق می‌افتد. این مسأله به دلیل نامناسب مسیر تهویه ایجاد و باعث می‌شود بیمار گازهای بازدم خود را دوباره استنشاق کند و در نتیجه میزان فشار جزیی دی‌اکسید کربن نسبت به هوای تازه افزایش پیدا می‌کند. کالیبراسیون غلط نیز ممکن است باعث افزایش ‏petco2‎‏ شود. دلیل پاتوبیولوژیک افزایش ‏petco2‎‏ نیز هیپوونتیلاسیون و بیماری‌های انسدادی است. یکی دیگر از حالت‌های غیرطبیعی در کاپنوگرام‌ها مشاهده می‌شود افزایش زاویه بین فاز ‏II‏ و فاز ‏III‏ است. این مسأله باعث افزایش شیب فاز ‏III‏ می‌شود و معمولاً در حالت‌ استنشاق مجدد و بیمار‌ی‌های انسداد ریوی مشاهده می‌شود. اگر کاپنوگرام در حین تنفس دچار سیر نزولی شود تا به خط زمینه برسد، نشان‌دهنده وجود تله هوایی یا حبس شدن هوا در ناحیه‌ای خاص است. کاپنومتر گاهی اوقات در مورد افرادی که دچار مصدومیت از ناحیه سر شده‌ است و در افرادی که درمان‌های هیپوونتیلاسیونی لازم دارند به‌کار برده می‌شود. در این حالت پزشک باید توجه ویژه‌ای به ونتیلاسیون لحظه‌ای داشته باشد تا بتواند به کمک آن ‏petco2‎‏ را تنظیم کند، که معمولاً محدوده‌ای بین 30-25 میلی‌متر جیوه دارد. هنگامی که پزشک تشخیص می‌دهد که هیپوونتیلاسیون به صورت پیوسته نیست، باید ونتیلاسیون لحظه‌ای را به آهستگی کاهش داد تا به مقادیر طبیعی ‏petco2‎‏ برسد. همچنین هنگامی که بیمار را از ونتیلاسیون مکانیکی جدا می‌کنند، استفاده از کاپنومتر بسیار سودمند است. هنگامی که ونتیلاسیون آلوئلی خود به خودی بیمار افزایش می‌یابد، مقدار ‏petco2‎‏ کاهش می‌یابد و کاهشی نیز در ونتیلاسیون لحظه اتفاق می‌افتد. در این حالت زمان جدا کردن بیمار از دستگاه نیز کاهش می‌‌یابد. همان‌طور که توضیح داده شد، کاپنومتر در برخی موارد جهت تعدیل ونتیلاسیون لحظه‌ای بیمار در حالت هیپوونتیلاسیون به کار می‌رود که معمولاً در 24 یا 48 ساعت پس از صدمات ناحیه در بیمارانی که دچار افزایش فشار درون جمجمه‌ای شده‌اند، استفاده می‌شود. معمولاً خطرناک‌ترین بخش این صدمات کاهش خون‌رسانی در جمجمه است. در این شرایط اکسی‌متر جمجمه دستگاهی است که گاهی اوقات برای بررسی خون‌رسانی جمجمه و اکسیژن‌رسانی در حین هیپوونتیلاسیون درمانی بسیار مفید داست. اکسی‌متر جمجمه از مفهوم اسپکترومتری مادون قرمز نزدیک برای اندازه‌گیری اکسیژن اشباع شده در خون وریدی استفاده می‌کند. اکسی‌‌متر جمجمه با روشی مشابه به پروب پالس اکسی‌متر کار می‌کند و با فرستادن نور از لبه بینی و ثبت نور مادون قرمز برگشتی و اندازه‌گیری شدت نور برگشتی اکسیژن اشباع شده در خون وریدی را محاسبه می‌کند. در حالت اسپکتروسکوپی مادون قرمز نزدیک، منبع نور، سیگنال‌های نوری را در طول موج‌های 1000-700 نانومتر به دو عمق متفاوت درون کورتکس می‌فرستد. البته برای اندازه‌گیری نمی‌توان از یک دتکتور استفاده کرد. چرا که تأثیر سیگنال‌های خارج از جمجمه وجود دتکتور دوم را ضروری می‌کند. دتکتورها از دو طول موج مشخص نوری (730 و 810 نانومتر) برای اندازه‌گیری نسبت اکسی هموگلوبین به دی اکسی هموگلوبین استفاده می‌کنند.‏
دتکتورها شدت نور را در دو عمق مختلف 30 و 40 میلی‌متر اندازه‌گیری می‌کند. در این حالت مانیتور می‌تواند تفاوت بین سیگنال‌های درون جمجمه‌ای و برون جمجمه‌ای را نشان دهد. اکسی‌متر جمجمه دارای دو پروب چسبی است که در دو طرف پیشانی قرار داده می‌شود، بنابراین از این طریق می‌توان به تفاوت رفتار دو نیم‌کره مغز پی برد. از هر یک از این پروب‌ها یک کابل خارج می‌شود که به مانیتور متصل می‌‌شود و می‌توان از طریق آن شاخص ‏rso2‎‏ را در دو کانال متفاوت مشاهده کرد. مانیتورهای اکسی‌متر جمجمه می‌تواند تغییرات اکسیژن اشباع شده ناحیه خاص را در کورتکس مغز به خوبی نمایش دهند. قسمت اعظم خون مغز را در خون وریدی تشکیل می‌دهد، بنابراین علت اصلی تغییرات ‏rSO2‎‏ نبود تعادل ذخیره اکسیژن و مصرف آن توسط بافت مغز است. نبود تعادل در تبادل اکسیژن مغز و مصرف آن توسط شاخص ‏rSO2‎‏ به خوبی قابل درک است. ‏rSO2‎‏ در حالت طبیعی باید مقداری حدود 85% داشته باشد. کاهش میزان ‏rSO2‎‏ نشان‌دهنده هیپوکسی است و بیمار فوراً نیاز به افزایش خون‌رسانی مغزی یا کاهش فعالت‌های متابولیک دارد. این حالت معمولاً با افزایش فشار خون ادامه پیدا می‌کند. نبود تغییر یا افزایش ‏rSO2‎‏ نشان‌دهنده خون‌رسانی کافی یا بالای مغز است. شاخص ‏rSO2‎‏ همچنین به منظور نشان دادن هیپوکسی مغزی که معممولاً در حین به کارگیری دفیبریلاسیون قلبی برای بیمارانی که دچار فیبریلاسیون بطنی شده ‌است، به‌کار برده می‌شود. اکسی‌متر جمجمه می‌تواند هیپوکسی مغزی را با سرعتی بالاتر از ‏EEG‏ ثبت کند. از آنجا که پروب‌های اکسی‌متر باید در نواحی که هماتوم (تجمع موضعی خون نشست یافته از رگ) وجود ندارد قرار داده شود، بنابراین نمی‌توان از آن در مورد افرادی که دارای هماتوم یا تورم در ناحیه پیشانی است، استفاده کرد. به همین دلیل از این دستگاه بیشتر توسط متخصصان بیهوشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته این ابزار را می‌توان در آینده برای پایش افرادی که از ناحیه سر دچار مصدومیت شده‌اند نیز به کار برد. در نتیجه این دستگاه می‌تواند کمک بسیار بزرگی برای درمان مشکلات تنفس بیماران باشد. ‏