四方光電呼氣末二氧化碳傳感器在臨床監(jiān)測中的關(guān)鍵作用

ETCO2監(jiān)測的臨床應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)臨床監(jiān)測中，呼氣末二氧化碳（ETCO2）是一項(xiàng)十分重要的生理參數(shù)，可以反映病人的代謝、通氣和循環(huán)狀態(tài)，被認(rèn)為是除體溫、呼吸、脈搏、血壓、動(dòng)脈血氧飽和度以外的第六個(gè)基本生命體征。2017年，國內(nèi)急診/重癥相關(guān)專家小組制定了《急診呼氣末二氧化碳監(jiān)測專家共識(shí)》，總結(jié)了ETCO2監(jiān)測在氣道定位、呼吸監(jiān)測、循環(huán)監(jiān)測、輔助診斷和病情評(píng)估5個(gè)方面的臨床應(yīng)用，具體可以監(jiān)測患者呼吸功能、幫助評(píng)估人工通氣和心肺復(fù)蘇效果和輔助進(jìn)行麻醉管理等。相較血氧飽和度指標(biāo)，呼氣末二氧化碳的反應(yīng)更加迅速，且安全無創(chuàng)，國內(nèi)各大醫(yī)院的手術(shù)室、ICU、麻醉等科室為了方便患者的日常檢查和病情診斷已經(jīng)把ETCO2監(jiān)測列為日常監(jiān)護(hù)項(xiàng)目，也是ASA、EUSA各國麻醉診療常規(guī)監(jiān)測指標(biāo)。

圖1 ETCO2臨床應(yīng)用總結(jié)

ETCO2的產(chǎn)生和正常波形

人體的組織細(xì)胞在新陳代謝的過程中產(chǎn)生CO2，經(jīng)由人體的體循環(huán)靜脈血流經(jīng)肺動(dòng)脈經(jīng)過氣體交換彌散到肺泡氣，之后通過人體的呼氣排出體外，CO2的流經(jīng)方向就是其氣體分壓從高到低的一個(gè)彌散過程。ETCO2濃度或者分壓的檢測，主要用于肺通氣功能的評(píng)估，也可以反映肺血流情況。在平原地區(qū)其正常值為5%，相當(dāng)于5KPa即38mmHg，但是隨著海拔高度的上升，正確的CO2讀數(shù)也會(huì)發(fā)生變化。

圖2 5％CO2在不同海拔下分壓數(shù)據(jù)

正常的ETCO2波形圖如下，A-B為吸氣基線，是呼吸道內(nèi)死腔氣，基本不含CO2，數(shù)值為0。B-C是肺泡和無效腔的混合氣，曲線快速上升。C-D為肺泡氣，CO2曲線水平或者輕微向上傾斜，D點(diǎn)值稱為ETCO2值。D-E重新開始吸氣，新鮮氣體進(jìn)入氣道，CO2曲線迅速下降到基線水平。

圖3 正常的CO2濃度波形圖

ETCO2監(jiān)測的技術(shù)原理

臨床上很常用的ETCO2監(jiān)測方法是非分光紅外技術(shù)（NDIR），基于CO2分子在紅外光譜4. 26μm波長處有一個(gè)特征吸收峰，在此特定波長下，根據(jù)所吸收CO2光強(qiáng)的大小、紅外吸收光譜進(jìn)行計(jì)算，即確認(rèn)當(dāng)前CO2的濃度，并根據(jù)波形的特征檢測來進(jìn)一步計(jì)算呼吸率、吸入和呼出CO2濃度。

圖4 NDIR技術(shù)原理

四方光電ETCO2傳感器

基于非分光紅外技術(shù)（NDIR），四方光電自主研發(fā)了呼氣末二氧化碳傳感器模塊CM2201，用于測定ETCO2濃度，可應(yīng)用于呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、監(jiān)護(hù)儀等醫(yī)療設(shè)備中，具有讀數(shù)精確，安全可靠，使用便捷和安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，且四方光電可根據(jù)客戶需求提供多種ODM定制方案，適用不同應(yīng)用場景。

l 精確監(jiān)測：利用NDIR原理，具有高選擇性，不受到其他氣體的干擾。采用EMI系統(tǒng)，避免電磁干擾，實(shí)現(xiàn)高信噪比，全溫度保證測量范圍內(nèi)的精度。

l 安全可靠：結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固耐用，無易耗易損件

l 使用便捷：快速插拔、即插即用，無需占用主機(jī)空間，只需一個(gè)串口連接。適用成人、小兒及新生兒各種適配器。

l ODM方案：20年NDIR檢測二氧化碳技術(shù)積累，可根據(jù)客戶需求進(jìn)行主流、旁流ETCO2傳感器和二氧化碳檢測儀整機(jī)的定制，提供多種協(xié)議，使客戶產(chǎn)品快速升級(jí)裝配。

圖5 ETCO2監(jiān)測主流與旁流取樣示意圖

圖6 四方光電ETCO2傳感器CM2201