Пульсоксиметрия и капнография при оказании неотложной помощи и проведении интенсивной терапии

Селина Пузо-Неворе, MSc, PhD Национальная ветеринарная школа г. Лиона, Мерси-л’Этуаль, Франция

Доктор Пузо-Неворе окончила Ветеринарную школу Лиона в 2002 году. Затем еще один год проучилась на ветеринарном факультете Монреальского университета и вернулась в Лион в интернатуру, после чего в 2004 году начала работу в отделении реанимации и неотложной медицины в этой же школе. Получила докторскую степень в области функциональной визуализации легких при остром респираторном дистресс-синдроме в 2010 году и в настоящее время работает преподавателем по неотложной медицине и интенсивной терапии в школе Лиона. Основная сфера ее интересов связана с лечением респираторных заболеваний.

Изабелла Гуа-Толло, MSc, PhD Национальная ветеринарная школа Лиона, Мерси-л’Этуаль, Франция

Доктор Гуа-Толло окончила ветеринарную школу Мезон-д’Альфор в 1989 году. После интернатуры в школе Мезон-д’Альфор и изучения терапии в ветеринарной школе Лиона она в 2002 году была назначена на должность заведующей отделением интенсивной терапии и неотложной медицины Школы. Ранее занимала должность президента Европейского общества ветеринарной неотложной помощи и интенсивной терапии (EVECCS). Основная область ее интересов — изучение функции надпочечников, в частности, при септическом шоке.

КЛЮЧЕВЫЕ МОМЕНТЫ

• Пульсоксиметрия обеспечивает непрерывное и неинвазивное определение процентного насыщения гемоглобина кислородом, что позволяет оценивать насыщение кислородом артериальной крови и артериальное парциальное давление кислорода.
• Очень важно понимать влияние на результаты пульсоксиметрии различных факторов; это позволит правильно оценивать получаемые значения.
• Капнография позволяет в реальном времени оценить функцию дыхательной и сердечно-сосудистой систем и проводить неинвазивный мониторинг парциального давления СО₂.
• Капнография обеспечивает раннее обнаружение нарушений состояния пациента или функционирования оборудования.

Введение

Благодаря развитию технологий за последние 20 лет появилась возможность быстро и непрерывно мониторировать физиологические параметры состояния животного. В частности, развились такие методы, как пульсоксиметрия и капнография, и сейчас оба они играют важную роль в контроле состояния домашних животных при интенсивной терапии. Благодаря им врач может оценивать и регулировать поступление кислорода в ткани и поддерживать pH крови в пределах значений, обеспечивающих хорошее функционирование тканей. В этой статье описываются преимущества и недостатки пульсоксиметрии и капнографии при неотложной помощи и интенсивной терапии, что позволит практикующему врачу в полной мере использовать эти технологии в повседневной практике.

Пульсоксиметрия

Принцип

Пульсоксиметрия — это неинвазивный метод, позволяющий постоянно мониторировать изменение уровня кислорода в составе молекул гемоглобина (рис. 1). Пульсоксиметры были разработаны еще в 1935 году, но на рынке появились только в 1970-х годах (1); аппарат состоит из оптического датчика, измеряющего разницу поглощения световых волн между гемоглобином, содержащим (НЬ0₂) и не содержащим (НЬ) кислород. НЬ0₂ поглощает свет преимущественно в инфракрасном диапазоне (850-1000 нм), а НЬ — в красном диапазоне длин волн (600-750 нм) (1). Пульсоксиметр излучает световые волны в красном и инфракрасном диапазонах, и они проходят через области для измерения (мочка уха, межпальцевые промежутки, язык и т. д.) и поступают в фотоприемник, который затем передает сигнал на монитор, где используется алгоритм для определения числового значения (2).

Пульсоксиметрия позволяет измерить процент кислорода в составе гемоглобина (SpО₂) и благодаря этому достаточно надежно приблизительно оценить насыщение кислородом артериальной крови (SаО₂) (3). Это значение затем экстраполируют для получения значения артериального парциального давления кислорода (РаО₂) по кривой диссоциации гемоглобина (рис. 2). Тем не менее, важно помнить, что значения РаО₂, соответствующие полученным значениям SаО₂, зависят также от концентрации 2,3-ДФГ в эритроцитах, pH крови и температуры тела. Нормальные значения SpО₂ (и, следовательно, SаО₂) составляют 96-98%, что в нормальных физиологических условиях соответствует значениям РаО₂ в пределах 80-100 мм рт. ст. (4).

Полученный сигнал зависит не только от насыщения гемоглобина кислородом, но и от амплитуды импульса, который отражает особенности периферического кровообращения. Таким образом, сигнал может изменяться при нарушениях функции сердечно-сосудистой и /или дыхательной систем, и иногда провести различие между ними в повседневной практике оказывается трудно (4). Во многих современных пульсоксиметрах использован метод плетизмографии, что позволяет отображать амплитуду импульсов (рис. 3) и облегчает практикующему врачу оценку получаемых числовых значений.

Практическое применение

Впервые пульсоксиметрию использовали для анестезии здоровых животных, и в настоящее время включили в стандартный протокол минимального объема мероприятий по мониторингу при анестезии (4). Однако область ее использования в настоящее время значительно шире и включает использование для мониторинга состояния животных при искусственной вентиляции легких, для оценки оксигенации при неотложных состояниях, а также для раннего выявления гипоксемии у животных, госпитализированных в отделения реанимации.

Существуют различные типы датчиков (зажимные, цилиндрические, плоские зонды и т. д.), но наиболее часто используемый и наиболее практичный для ветеринарной медицины вид — зажимные (4) (рис. 4). Датчик должен быть установлен на гладкой, светлой коже, поэтому предпочтительные области тела — язык, межпальцевые области, мочка уха, подмышечные или паховые складки, крайняя плоть, вульва (4).

Для получения наиболее точного сигнала важно следовать нескольким принципам (5).

• Выберите участок с минимальной пигментацией; кожа на нем должна быть теплой, тонкой, без шерсти. Идеально подходят слизистые; если датчик накладывают на кожу, ее можно побрить и, при необходимости, очистить спиртом.

Рисунок 1. Оксиметрический зонд (1) на языке у собаки под наркозом и при искусственной вентиляции легких; капнографический датчик в боковом потоке (2).

Рисунок 2. Кривая диссоциации гемоглобина.

Рисунок 3. Пульсоксиметр показывает график (овал) и численные значения (кружок) плетизмографии.

Рисунок 4. В ветеринарной медицине зажимы — наиболее часто используемый и наиболее практичный тип датчиков для пульсоксиметрии.

• Не размещайте датчик на свету.
• Обстановка вокруг животного должна быть спокойной.
• Никогда не учитывайте первое значение, отображаемое пульсоксиметром; проводите непрерывный мониторинг или получите несколько измерений.
• Убедитесь, что частота сердечных сокращений, выдаваемая пульсоксиметром, соответствует фактической частоте сердцебиения у пациента.
• Если отображаемые значения не коррелируют с данными клинического обследования, проверьте эти значения по результатам анализа газов артериальной крови и повторите измерения.

Наиболее надежные значения получаются на хорошо перфузируемых слизистых оболочках, например, языка, крайней плоти или влагалища. Доступ к этим участкам у анестезированных животных получить очень легко, но у животных в сознании такие измерения провести труднее, особенно, если животное агрессивное или мучается от болей. В таких случаях целесообразно использовать подмышечные или паховые складки кожи, а между измерениями извлекать зонд, чтобы избежать его повреждения.

Если полученные значения сильно варьируют, если отображаемая частота сердечных сокращений отличается от фактической частоты сердечных сокращений у животного или если амплитуда на графике плетизмографии снизилась, зонд нужно переставить.

Преимущества и показания

Измерения газов артериальной крови позволяют оценить оксигенацию крови более точно, но преимуществом пульсоксиметрии оказывается возможность непрерывного мониторинга (2). Простота использования и хорошая переносимость этого метода, полное отсутствие риска для животного, низкая стоимость, возможность «прикроватного мониторинга», мгновенное отображение результатов позволяют считать его очень полезным для неотложной и интенсивной терапии (6).

Рисунок 5. Капнографический датчик в основном потоке. Ограничения

Чтобы использовать пульсоксиметрию правильно, важно понимать свойственные ей ограничения.

1. Аппаратные ограничения

Иногда, особенно у мелких животных, таких как кошки, проблемы могут вызывать размер и форма датчика (4). Если зонд остается на месте в течение нескольких дней (например, у животных на искусственной вентиляции легких), область его размещения нагревается и подвергается давлению, что может привести к некрозу тканей. На полученные значения могут значительно влиять локализация зонда и движения животного; кроме того, как было отмечено выше, его может быть сложно использовать у животных в сознании (6).

1. Технологические ограничения

Поглощение светового пучка изменяется в зависимости от окружающего освещения и цвета слизистой оболочки. Поэтому у животных с черным цветом слизистой полученные значения не очень надежны.

Этот метод не очень чувствителен для оценки РаО₂ при терапии кислородом, поскольку на РаО₂ влияет парциальная доля кислорода во вдыхаемом воздухе (Fi0₂): у животных без нарушений газообмена РаО₂ должно быть в пять раз больше F\О₂ (рис. 2), поэтому при интубации и вентиляции 100% кислородом значения РаО₂ составляют 500 мм рт. ст. Однако, в соответствии с кривой диссоциации гемоглобина, пока РаО₂ выше 100 мм рт. ст, значение SаО₂ равно 100%. Таким образом, если значения РаО₂ составляют от 100 до 500 мм рт. ст., показатель SpО₂ не позволит обнаруживать изменения газообмена. Значения SаО₂ и SpО₂ изменяются, только когда уровень РаО₂ опускается ниже 100 мм рт. ст. (6). Поэтому при мониторинге оксигенации крови у животных на терапии кислородом важно подтвердить результат данными измерения газового состава крови. Как указывалось, выше, при оксиметрии сигнал сильно зависит от тканевой перфузии. Поэтому при гиповолемии и /или гипотермии у животных с выраженным спазмом периферических сосудов сигнал часто оказывается низкокачественным и, возможно, непригодным для оценки. Поступление кислорода к тканям рассчитывается как произведение содержания кислорода в артериальной крови (СаО₂) и сердечного выброса. СаО₂ зависит от концентрации НЬ, значений SаО₂ и РаО₂, и рассчитывается следующим образом:

СаО₂ = ([Hb]x SаО₂ х 1,34) + (0,003 х PaO₂).

Понятно, что для оценки концентрации 0₂ в артериальной крови важную роль играет концентрация гемоглобина. Поэтому у животных с анемией, не страдающих болезнями легких, SpО₂ оказывается нормальным и не позволяет выявлять патологию, несмотря на низкую концентрацию кислорода в артериальной крови (что связано с низким уровнем гемоглобина), и можно пропустить необходимость коррекции снабжения тканей кислородом.

Наконец, пульсоксиметрия дает ошибочные результаты в случае качественных аномалий структуры гемоглобина. Обычно используют пульсоксиметры только с двумя длинами волн, не позволяющие проводить различия между нефункциональными видами гемоглобина (карбоксигемоглобин, метгемоглобин, сульфгемоглобин, карбоксисульфгемоглобин) и нормальным гемоглобином (6).

Капнография

Принцип

Капнография — это измерение и графическое представление мгновенных значений концентрации диоксида углерода в течение дыхательного цикла (6). Результаты представляются в виде графика, благодаря чему отображается больше информации, чем позволяет один только капнометрический цифровой показатель. Поэтому желательно выбирать монитор с возможностью отображать концентрации СО₂ графически. Капнометрия — это измерение парциального давления углекислого газа (СО₂) во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе (7), причем для анализа наиболее часто используют значения концентрации СО₂ в конце выдоха, также обозначаемые показателем End-Tidal СО₂(ЕТСО₂).

Для измерения парциального давления СО₂ предложено несколько методов, которые можно использовать в условиях неотложной и интенсивной терапии: масс-спектрометрии, инфракрасной спектрометрии, рамановской спектрометрии, фотоакустической спектрометрии. Наиболее широко используется инфракрасная спектрофотометрия; эта технология основана на физическом принципе специфичности спектра поглощения в инфракрасном свете у газов, молекулы которых состоят более чем из двух отдельных атомов; следовательно, по этому спектру их можно надежно идентифицировать (7).

Технически, капнографические устройства содержат измерительную ячейку, либо внутри, либо где-либо в составе контура. Первый вариант называется капнометром «в боковом потоке», и в нем образец газа всасывается через небольшую трубку, размещенную как можно ближе к дыхательным путям пациента (рис. 1). Второй вариант называется капнометром «в основном потоке», ячейка датчика в нем интегрирована в дыхательной цепи пациента, как правило, между эндотрахеальной трубкой и контуром для введения обезболивающих или аппаратом для ИВЛ (8) (рис. 5).

Анализ нормальной капнограммы

Для интерпретации аномалий на капнограмме важно знать, как она выглядит в норме. На нормальной капнограмме можно выделить следующие 4 фазы (рис. 6):

Одна фаза вдоха

• Фаза 0 соответствует вдоху. Кривая резко снижается; в этот момент воздух, не содержащий СО₂, начинает поступать в верхние дыхательные пути; затем это исходное значение в течение всего вдоха принимают за нулевое значение.

Три фазы выдоха

• Фаза I соответствует началу выдоха и, следовательно, анатомическому мертвому пространству. В течение этой короткой фазы содержание СО₂ выявляться не должно.
• Фаза II соответствует смеси газа из мертвого пространства и альвеол и проявляется быстрым увеличением количества СО₂ в выдыхаемом воздухе.
• Фаза III, или альвеолярного плато, соответствует выходу воздуха из альвеол. Максимальная концентрация достигается в конце этого плато, как показано красной точкой на рис. 6, причем максимальная концентрация СО₂ наблюдается в конце выдоха, или в момент ЕТСО₂, и отражает концентрацию СО₂ в альвеолярном воздухе.

Поскольку СО₂ хорошо диффундирует, у здоровых животных эта величина является надежным и неинвазивным приблизительным показателем парциального давления СО₂ в артериальной крови (РаСО₂). Изменение формы этого графика позволяет врачу получить множество информации и диагностировать сердечно-сосудистые и респираторные заболевания на ранних этапах, еще до того, как начинают снижаться уровни кислорода и СО₂ в крови.

Интерпретация аномальных капнограмм

При анализе формы кривой капнограммы и значений ЕТСО₂ можно получить необходимую информацию о состоянии систем кровообращения и дыхания у пациента. Изменения могут произойти в отдельные фазы или на графике в целом (8). В большинстве случаев эти изменения отмечают в фазе альвеолярного плато (фаза III), в отношении значений ЕТСО₂ или для фазы вдоха (фаза 0).

Рисунок 6. Пример нормальной капнограммы; показаны все четыре ее фазы. Красной точкой обозначен момент достижения ЕТСО₂, максимальной концентрации СО₂ в конце выдоха.

Рисунок 7. Плоская капнограмма, которая может быть обусловлена интубацией пищевода, апноэ, остановкой кардиореспираторной деятельности, отказом оборудования (неправильно расположен датчик, неисправность устройства).

Рисунок 8. Капнограмма при возвратном дыхании СО₂: обратите внимание, что исходное значение не возвращается к нулю. В таких случаях нужно проверить анестезиологический контур или аппарат ИВЛ, так как эта проблема техническая.

Рисунок 9. Увеличенная продолжительность фазы II, сопровождающаяся изменением наклона фазы III, что соответствует бронхоспазму (например, при астме у кошек).

Рисунок 10. К показанным выше показаниям капнографа может привести экспоненциальное снижение ЕТСО₂, например, вследствие массивной тромбоэмболии легочной артерии, значительной гипоперфузии легких или остановки кардиореспираторной деятельности. Показаны общий тренд (вверху) и индивидуальные кривые (внизу).

Рисунок 11. Резкое падение ЕТСО₂ и неправильная форма кривой, которая может быть обусловлена отключением пациента от дыхательного контура, случайной экстубацией, частичной обструкцией дыхательных путей или неисправностью аппарата ИВЛ.

Рисунок 12. Вырезка на капнографической кривой (“curare cleft”; «расщелина кураре»), появляющаяся при выведении из организма блокаторов нервно- мышечной деятельности; резкое снижение указывает на возвращение спонтанного дыхания (А) на фоне фазы альвеолярного плато.

На рисунках 1-12 приведены схематическое представление наиболее распространенных модификаций и их интерпретация, другие примеры см. на сайте www.capnography.com.

Преимущества

Капнография — это простой и неинвазивный метод оценки РаСО₂, позволяющий избежать необходимости повторно получать образцы артериальной крови для анализа содержания в них газов. Поэтому капнография стала важной частью мониторинга анестезии и искусственной вентиляции легких в условиях реанимации. Оценка РаСО₂ позволяет оценить процессы выделения СО₂, легочной перфузии, альвеолярной вентиляции, дыхательных движений, выведения СО₂ аппаратом ИВЛ (9). Она также позволяет быстро обнаруживать опасные для организма животного ситуации, например, обструкцию или смещение эндотрахеальной трубки, остановку дыхательной или сердечной деятельности, или повторное поступление СО₂ в дыхательный контур. Для животных на искусственной вентиляции легких мониторинг ЕТСО₂ позволяет обнаруживать изменения параметров вентиляции (в частности, частоты дыхания).

Градиент (а-ЕТ)СО₂ между РаСО₂ (измеренным по газовому составу крови) и ЕТСО₂ (измеренным при капнографии) позволяет надежно оценивать альвеолярное мертвое пространство (соответствующее вентилируемым, но не перфузируемым альвеолам) (8,9). В физиологических условиях ЕТСО₂ на 2-5 мм рт. ст. ниже, чем РаСО₂. Этот физиологический градиент обусловлен различиями вентиляционного/перфузионного (V/Q) соотношения в здоровом легком. Увеличение градиента (а-ЕТ)СО₂ свидетельствует об увеличении альвеолярного мертвого пространства, обусловленного слишком длинным анестезиологическим контуром, гиповентиляцией, обструктивной болезнью легких, снижением сердечного выброса, тромбоэмболией легочной артерии, массивным ателектазом в легких (8).

Капнография также чрезвычайно полезна во время сердечно-легочной реанимации. В рамках Кампании по пересмотру вопросов реанимации в ветеринарии (Reassessment Campaign on Veterinary Resuscitation — RECOVER) подчеркнута значимость капнографии для раннего выявления сердечно-сосудистой недостаточности, особенно при наркозе и искусственной вентиляции легких у животных (рис. 10) (10).

ЕТСО₂ — полезный показатель перфузии легких и сердечного выброса у интубированных животных, получающих постоянную ИВЛ. В сочетании с клиническими данными капнография может помочь при ранней диагностике остановки сердечно-сосудистой деятельности у таких пациентов (рис. 10), а также позволяет обнаруживать случайную интубацию пищевода (рис. 7). Капнография также является надежным и действенным показателем эффективности сердечно-легочной реанимации и значима прогностически; вероятность успешной реанимации выше при более высоких значениях ЕТСО₂ (10), и капнографию рекомендуется применять в качестве стандартного метода.

Заключение

В настоящее время пульсоксиметрия и капнография, несомненно, играют значительную роль в обеспечении эффективного мониторинга состояния домашних животных. Более полное понимание показаний к применению и ограничений, свойственных этим двум методам, позволяет практикующим врачам более надежно контролировать состояние пациентов и таким образом снижать риск развития осложнений и смерти в условиях реанимации.