四方光电呼气末二氧化碳传感器在临床监测中的关键作用

ETCO2监测的临床应用

在医学临床监测中,呼气末二氧化碳（ETCO2）是一项十分重要的生理参数,可以反映病人的代谢、通气和循环状态,被认为是除体温、呼吸、脉搏、血压、动脉血氧饱和度以外的第六个基本生命体征。2017年,国内急诊/重症相关专家小组制定了《急诊呼气末二氧化碳监测专家共识》,总结了ETCO2监测在气道定位、呼吸监测、循环监测、辅助诊断和病情评估5个方面的临床应用,具体可以监测患者呼吸功能、帮助评估人工通气和心肺复苏效果和辅助进行麻醉管理等。相较血氧饱和度指标,呼气末二氧化碳的反应更加迅速,且安全无创,国内各大医院的手术室、ICU、麻醉等科室为了方便患者的日常检查和病情诊断已经把ETCO2监测列为日常监护项目,也是ASA、EUSA各国麻醉诊疗常规监测指标。

图1 ETCO2临床应用总结

ETCO2的产生和正常波形

人体的组织细胞在新陈代谢的过程中产生CO2,经由人体的体循环静脉血流经肺动脉经过气体交换弥散到肺泡气,之后通过人体的呼气排出体外,CO2的流经方向就是其气体分压从高到低的一个弥散过程。ETCO2浓度或者分压的检测,主要用于肺通气功能的评估,也可以反映肺血流情况。在平原地区其正常值为5%,相当于5KPa即38mmHg,但是随着海拔高度的上升,正确的CO2读数也会发生变化。

图2 5％CO2在不同海拔下分压数据

正常的ETCO2波形图如下,A-B为吸气基线,是呼吸道内死腔气,基本不含CO2,数值为0。B-C是肺泡和无效腔的混合气,曲线快速上升。C-D为肺泡气,CO2曲线水平或者轻微向上倾斜,D点值称为ETCO2值。D-E重新开始吸气,新鲜气体进入气道,CO2曲线迅速下降到基线水平。

图3 正常的CO2浓度波形图

ETCO2监测的技术原理

临床上很常用的ETCO2监测方法是非分光红外技术（NDIR）,基于CO2分子在红外光谱4.26μm波长处有一个特征吸收峰,在此特定波长下,根据所吸收CO2光强的大小、红外吸收光谱进行计算,即确认当前CO2的浓度,并根据波形的特征检测来进一步计算呼吸率、吸入和呼出CO2浓度。

图4 NDIR技术原理

四方光电ETCO2传感器

基于非分光红外技术（NDIR）,四方光电自主研发了呼气末二氧化碳传感器模块CM2201,用于测定ETCO2浓度,可应用于呼吸机、麻醉机、监护仪等医疗设备中,具有读数精确,安全可靠,使用便捷和安装灵活等优点,且四方光电可根据客户需求提供多种ODM定制方案,适用不同应用场景。

l 精确监测：利用NDIR原理,具有高选择性,不受到其他气体的干扰。采用EMI系统,避免电磁干扰,实现高信噪比,全温度保证测量范围内的精度。

l 安全可靠：结构紧凑,坚固耐用,无易耗易损件

l 使用便捷：快速插拔、即插即用,无需占用主机空间,只需一个串口连接。适用成人、小儿及新生儿各种适配器。

lODM方案：20年NDIR检测二氧化碳技术积累,可根据客户需求进行主流、旁流ETCO2传感器和二氧化碳检测仪整机的定制,提供多种协议,使客户产品快速升级装配。

图5 ETCO2监测主流与旁流取样示意图

图6 四方光电ETCO2传感器CM2201