呼氣末二氧化碳分壓監測用于心臟驟停患者對心肺復蘇質量和預后的臨床評價意義

陳苗妙 潘柳華 李坤旺

[摘要] 目的 探討呼氣末二氧化碳分壓（PETCO2）監測用于心臟驟停患者評估心肺復蘇質量和預后的臨床價值。 方法 納入2018年6月～2020年1月麗水市人民醫院重癥醫學科（ICU）心臟驟停且年齡在18～75歲之間的患者54例，實施標準心肺復蘇（CPR）并行動態PETCO2監測。根據是否自主循環恢復（ROSC）分為ROSC組（35例）和非ROSC組（19例），比較兩組復蘇過程中PETCO2連續監測的結果，應用受試者工作特征曲線（ROC）評價不同時間點PETCO2預測CPR效果的效能。記錄可除顫心律患者除顫前1 min內的PETCO2，并在除顫成功與失敗患者間比較PETCO2 除顫前1 min;同時按照是否 ROSC、入住ICU 72 h生存和死亡、出院時存活和死亡分組，分別比較各組患者的平均PETCO2。 結果 ROSC組患者在CPR開始5 min、10 min、20 min PETCO2及平均PETCO2方面均高于非ROSC組（P<0.05）;但CPR開始1 min PETCO2在兩組間無明顯差異（P>0.05）。除顫成功患者的除顫前1 min PETCO2明顯高于除顫失敗患者，差異有統計學意義（P=0.002）。ROC曲線顯示，PETCO2 20 min預測復蘇成功的曲線下面積（AUC）[AUC=0.930，95%可信區間（CI）：0.819～1.000]大于平均PETCO2（AUC=0.862，95%CI：0.761～0.964）、PETCO2 10 min（AUC=0.852，95%CI 0.722～0.982）、PETCO2 5 min（AUC=0.741，95%CI：0.594～0.888）;PETCO2 20 min預測CPR成功的最佳節點為20.5 mmHg，此時其特異性為94.7%、敏感性為66.7%。ROSC組、入住ICU 72 h存活組及存活出院組的平均PETCO2值均高于無ROSC組、入住ICU 72 h死亡組及出院時死亡組（P<0.05）。 結論 動態監測PETCO2可有效評估心臟驟停患者CPR的質量和預后，包括預測可除顫心律心臟驟停患者的除顫效果，其中 CPR 20 min 時的 PETCO2≤20.5 mmHg可作為預后不良的評價指標。

[關鍵詞] 呼氣末二氧化碳分壓;心臟驟停;心肺復蘇;自主循環恢復

[中圖分類號] R459.7? ? ? ? ? [文獻標識碼] B? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2020）16-0083-05

Clinical value of end-expiratory carbon dioxide partial pressure monitoring for the evaluation of cardiopulmonary resuscitation quality and prognosis in patients with cardiac arrest

CHEN Miaomiao1? ?PAN Liuhua1? ?LI Kunwang2

1.Department of Intensive Medicine， Lishui People's Hospital in Zhejiang Province， Lishui? ?323000， China; 2.Department of Anesthesiology， Lishui People's Hospital in Zhejiang Province， Lishui? ?323000， China

[Abstract] Objective To explore the clinical value of end-expiratory carbon dioxide partial pressure（PETCO2） monitoring for the evaluation of cardiopulmonary resuscitation quality and prognosis in patients with cardiac arrest. Methods 54 cardiac arrest patients aged 18 to 75 years from the Department of Intensive Medicine（ICU） of Lishui People's Hospital from June 2018 to January 2020 were included， and standard CPR was performed in parallel with dynamic PETCO2 monitoring. According to whether or not the patients had the recovery of spontaneous circulation（ROSC）， they were divided into ROSC group（35 cases） and non-ROSC group（19 cases）. The results of continuous monitoring of PETCO2 during the recovery process were compared between the two groups. The effectiveness of PETCO2 at different time points in predicting the effect of CPR was evaluated by the receiver operating characteristic curve（ROC）. PETCO2 within 1 minute before defibrillation of patients with defibrillation rhythm was recorded. PETCO2 between successful and failed defibrillation patients was compared 1min before defibrillation. At the same time， they were grouped according to whether or not ROSC， stay in ICU 72 h survival and death， survival and death at discharge. The average PETCO2 of patients in each group was compared. Results The patients in the ROSC group had higher PETCO2 and mean PETCO2 than the non-ROSC group at 5 min， 10 min， and 20 min after CPR（P<0.05）. There was no significant difference in PETCO2 between the two groups at 1 min after CPR（P>0.05）. The PETCO2 of patients with successful defibrillation was significantly higher than that of patients with failed defibrillation at 1 min before defibrillation， and the difference was statistically significant（P=0.002）. The ROC curve showed that the area under the curve（AUC）[AUC=0.930， 95% confidence interval（CI）： 0.819～1.000] of PETCO2 predicting successful recovery at 20 min was greater than the average PETCO2（AUC=0.862， 95%CI： 0.761～0.964）， PETCO2 10 min （AUC=0.852， 95% CI： 0.722～0.982）， PETCO2 5 min（AUC=0.741， 95% CI： 0.594～0.888）. The best node of PETCO2 20 min to predict CPR success was 20.5 mmHg， with the specificity of 94.7% and the sensitivity of 66.7%. The average PETCO2 values of the ROSC group， the ICU 72-hour survival group and the survival discharge group were higher than those of the non-ROSC group， the ICU 72-hour death group and the death discharge group（P<0.05）. Conclusion Dynamic monitoring of PETCO2 can effectively assess the quality and prognosis of CPR in patients with cardiac arrest， including predicting the defibrillation effect in patients with defibrillablecardiac arrest， and PETCO2≤20.5 mmHg at 20 minutes of CPR can be used as an evaluation indicator for poor prognosis.

[Key words] End-expiratory carbon dioxide partial pressure; Cardiac arrest; Cardiopulmonary resuscitation; Recovery of spontaneous circulation

據報道，我國有超過2.3億人患有心血管疾病，每年有55萬人出現心臟驟停，心臟驟停的存活率低于1%[1]，當前急需提高心臟驟停患者的搶救成功率，心肺復蘇（Cardiopulmonary resuscitation，CPR）作為心臟驟停的標準治療，是提高心臟驟停搶救成功率的重中之重。因此，如何準確監測CPR質量以指導CPR至關重要。呼氣末二氧化碳分壓（Partial pressure of end tidal carbon dioxide，PETCO2）監測是一種連續的、非侵入性的測量方法，用于測量呼吸周期中呼出的空氣中的二氧化碳分壓，二氧化碳產量（反應代謝率）、心輸出量、肺灌注和肺泡通氣為PETCO2的決定因素。近年來PETCO2受到廣泛關注[2，3]，特別是在監測心肺復蘇質量、預測CPR預后方面，但對于PETCO2監測具體數值及時間點仍不明確[4]。因此，本研究通過觀察在重癥醫學科（ICU）發生心臟驟停患者在行CPR 過程中PETCO2的動態變化，評估PETCO2在預測CPR質量及預后方面的價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入2018年6月～2020年1月在本院ICU心臟驟停且年齡在18～75歲之間的患者。排除標準：CPR過程中患方要求終止復蘇者;創傷所致的心臟驟停者;孕婦。

1.2 干預措施

入組后實施標準CPR并行連續PETCO2監測。標準CPR是指嚴格按照2015年美國心臟協會（AHA）的CPR指南[4]進行心肺復蘇。具體如下：（1）立即識別心臟驟停并啟動急救應急反應系統;（2）遵循“C-A-B”程序實施CPR，快速除顫;按壓頻率100～120 次/min，深度大于5 cm，并確保胸廓完全回彈;減少胸外按壓的中斷;未建立高級氣道，按壓-通氣比率為30：2，氣管插管成功后，呼吸頻率為10 次/min，避免過度通氣;連接除顫儀及心電監護設備，對于存在可除顫心律的患者盡早實施除顫，最大限度縮短除顫前、后胸外按壓的中斷時間;藥物急救治療按照指南推薦使用;CPR實施過程中每2分鐘評估一次搶救效果。自主循環恢復（Restoration of spontaneous circulation，ROSC）定義為在非按壓情況下可觸及患者大動脈搏動或監測到穩定動脈血壓波形。呼氣末二氧化碳分壓監測：氣管插管成功后將取樣管與氣管插管相連接，采用邁瑞監護儀以PETCO2連續穩定波形的第一個波形起始記錄每分鐘PETCO2數值直至復蘇30 min或搶救結束;計算搶救過程中平均PETCO2數值，特別記錄除顫患者除顫前1 min內的PETCO2數值。

1.3 觀察指標

收集患者臨床資料，包括性別、年齡、基礎疾病、初始節律是否為可除顫心律等;記錄每一項搶救措施，包括CPR持續時間、除顫次數等，收集患者ROSC的人數、入組ICU 72 h生存和死亡情況、出院時的存活和死亡情況。

1.4 統計學方法

采用SPSS20.0軟件對數據進行分析，計量資料首先進行正態分布性檢驗，符合正態分布的計量資料以均數±標準差（x±s）表示，非正態分布的計量資料以中位數（四分位數）[M（QL，QU）]表示，兩組間比較采用Mann-Whitney U檢驗。計數資料以率表示，采用χ2檢驗。繪制受試者工作特征曲線（ROC），計算截斷值，評估PETCO2數值對CPR結果的預測價值。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

共入組54例患者，男36例（66.67%），平均年齡（56.48±13.23）歲，64.81%的患者合并心血管病，20例（37.04%）患者的初始心律為可除顫心律，心肺復蘇持續時間為11（5～30）min。

2.2 預后

經CPR搶救治療，在20例初始心律為可除顫心律患者中，15例實現ROSC，12例患者入ICU 72 h存活，其中5例患者存活出院;34例初始心律不可除顫心律患者，20例實現ROSC，14例ICU 72 h存活，6例患者存活出院。入組患者共復蘇成功35例（ROSC組），復蘇失敗19例（非ROSC組），ROSC率64.81%，入ICU 72 h存活率48.15%，出院存活率為20.37%。初始心律為可除顫心律與不可除顫心律的心臟驟停患者在ROSC、入ICU 72 h存活、出院存活方面均無差異（P>0.05），見表1。

2.3 不同復蘇結果患者PETCO2動態監測情況比較

ROSC組患者在CPR開始5 min、10 min、20 min PETCO2及平均PETCO2方面均高于非ROSC組（P<0.05）;但CPR開始1 min PETCO2在兩組間無明顯差異（P>0.05），見表2。除顫成功患者在除顫前1 min 的PETCO2[25（18～30）mmHg）]明顯高于除顫失敗患者[13（11～16）mmHg]，差異有統計學意義（P=0.002）。

2.4 不同時間點PETCO2監測值預測ROSC的ROC曲線

ROC曲線顯示，PETCO2 20 min預測ROSC的曲線下面積（Area under the curve，AUC）[AUC=0.930，95%可信區間（Confidence interval，CI）：0.819～1.000]大于平均PETCO2（AUC=0.862，95%CI：0.761～0.964）、PETCO2 10 min（AUC=0.852，95%CI 0.722～0.982）、PETCO2 5 min（AUC=0.741，95%CI：0.594～0.888）;PETCO2 20 min預測ROSC的最佳節點為20.5 mmHg，此時其特異性為94.7%、敏感性為66.7%，見表3、封三圖2及封三圖3。

2.5 不同預后的心臟驟停患者PETCO2平均值比較

ROSC組、入住ICU 72 h存活組及存活出院組的心臟驟停患者的平均PETCO2值均分別高于無ROSC 組、入住ICU 72 h死亡組（包括入住ICU 72 h內）及出院時死亡組（包括出院前死亡）（P<0.05），見表4。

3 討論

本研究為前瞻性的觀察性研究，通過對ICU心臟驟停患者在CPR過程中進行PETCO2監測，發現ROSC組患者在CPR開始5 min、10 min、20 min PETCO2及平均PETCO2方面均高于非ROSC組（P<0.05）;但CPR開始1 min PETCO2在兩組間無差異（P>0.05）。這與其他研究結果相一致，即初始PETCO2在預測ROSC方面的準確性較低[3]。ROC曲線顯示，PETCO2 20 min預測復蘇成功的曲線下面積（AUC=0.930，95%CI：0.819～1.000）大于平均PETCO2（AUC=0.862，95%CI：0.761～0.964）、PETCO2 10 min（AUC=0.852，95%CI：0.722～0.982）、PETCO2 5 min（AUC=0.741，95%CI：0.594～0.888）;PETCO2 20 min預測CPR失敗的最佳截點為20.5 mmHg，此時其特異性為94.7%、敏感性為66.7%。這與之前的研究相一致[5，6]，即PETCO2 20 min≤20.5 mmHg可作為ROSC失敗的評價指標。由于ROSC與PETCO2的顯著升高相關[3]，PETCO2監測有助于在CPR過程中檢測到ROSC，從而避免不適當的按壓中斷和不必要的胸外按壓。因此，在檢測ROSC的發生時，需要具有較高的特異性[7]，本研究選擇特異性大的截點。

本研究提示除顫成功患者的PETCO2在除顫前1 min明顯高于除顫失敗患者，差異有統計學意義[25（18～30）mmHg vs 13（11～16）mmHg，P=0.002]。Savastano等[8]學者的研究也提示除顫前PETCO2高可能有助于預測除顫成功，但目前相關研究均非高質量RCT研究，因此結論有待于RCT研究進一步明確。ROSC組、入住ICU 72 h存活組及存活出院組的平均PETCO2值均高于無ROSC組、入住ICU 72 h死亡組及出院時死亡組（P<0.05）。提示動態PETCO2監測可有效評估心臟驟停患者CPR的預后，其中CPR 20 min時的PETCO2≤20.5 mmHg可作為預后不良的評價指標。

PETCO2是指在呼出結束時呼出空氣中二氧化碳的分壓。二氧化碳在灌注良好的組織中通過有氧代謝產生，從細胞擴散到血液中，再通過靜脈回流輸送到肺部，肺部的二氧化碳通過肺通氣將其呼出。因此，PETCO2的主要決定因素包括二氧化碳產量（反應代謝率）、心輸出量、肺灌注和肺泡通氣。呼氣末二氧化碳分壓（PETCO2）監測是一種連續的、非侵入性的測量方法，用于測量呼吸周期中呼出的空氣中的二氧化碳分壓。PETCO2能較好地反映肺泡二氧化碳分壓的值。正常情況下，PETCO2比動脈血中的二氧化碳分壓低5 mmHg左右。當肺通氣/灌注不匹配時，如肺栓塞或心臟驟停期間的肺低灌注，PETCO2與動脈血二氧化碳分壓的差值會增加。監測CPR質量有助于高質量CPR的實施，但具體監測辦法仍無權威機構發布。目前指南[4]推薦用于監測心肺復蘇質量的方法包括脈搏、血氧飽和度、心電圖、有創動脈血壓、冠脈灌注壓、Swan-Ganz飄浮導管等監測方法[9]，其中有創動脈壓、冠脈灌注壓、Swan-Ganz飄浮導管為有創性，在心臟驟停患者中可行性不大，而心電圖、無創血壓監測等方法雖可操作性強且無創，但準確性不佳。在心臟驟停患者中，CPR可暫時恢復一定的心輸出量，其存活取決于重要器官是否有足夠血供。但在CPR過程中直接測量器官血流量在臨床上并不可行。PETCO2通過對CPR所產生的血流的間接無創性監測來評估CPR的有效性及成功復蘇的潛力。心肺復蘇時PETCO2與心輸出量、冠狀動脈灌注壓、腦血流的相關性良好。在臨床研究中，PETCO2與心輸出量或組織灌注之間的直接相關性尚未被證實，但它得到了PETCO2與CPR質量之間關系的間接證據的支持，國外學者研究表明[10，11]，胸部按壓深度與PETCO2增加密切相關。2013年，AHA的一份共識文件建議[12]，在無動脈或中心靜脈導管的情況下，可將PETCO2作為CPR的主要生理指標，并建議將CPR的表現滴定到目標PETCO2為>20 mmHg。而《歐洲復蘇委員會2015年高級生命支持指南》[13]建議在心臟驟停時使用PETCO2波形來評估CPR的質量，但沒有提供具體的PETCO2目標用于復蘇;由于缺乏高質量的循證醫學證據，2015年AHA更新的CPR指南中[4]對PETCO2的目標值仍未做說明。因此，目前對于PETCO2可作為監測CPR質量的可靠指標已經達成初步共識，但對于具體的目標值尚存在爭論，但可以認定的是若CPR實施過程中PETCO2持續降低或升高不明顯，說明復蘇效果不佳。

另外，PETCO2用于監測心肺復蘇質量的另一個重要的指標是避免過度通氣。臨床工作中CPR時過度通氣較普遍，特別是在高級生命支持期間，并具有潛在的不利血流動力學效應。PETCO2波形可以在CPR過程中監測換氣率，然而胸外按壓的干擾可能會降低換氣檢測，并導致假的過度換氣警報[14]。有研究者認為應用PETCO2圖自動分析，可將通氣率測量誤差降至1.8次/min，通氣報警準確率達>99%[15]。

PETCO2還可用于預測心臟驟停患者ROSC，一項納入178例非創傷性院外心臟驟停患者的前瞻性研究[16]顯示，在CPR過程中，PETCO2升高≥10 mmHg監測ROSC的敏感性為33%，特異性為97%，但是從PETCO2增加10 mmHg到隨后的ROSC，中間延遲時間是12 min，遠遠長于高級生命支持的方案中連續兩次心率檢查間隔時間-2 min。因此2015年歐洲高級生命支持指南[13]提示PETCO2可以作為心肺復蘇過程中ROSC的一個標志，并建議在PETCO2升高時檢查心電圖是否存在有組織的節律。然而，尚無法推薦停止CPR特定的PETCO2閾值。由于PETCO2可以反映CPR中器官的灌注情況，因此它不僅可以作為復蘇的目標，也可以作為延長CPR無效時的預測[17，18]。一般來說，在心肺復蘇失敗的患者中，PETCO2值往往會降低，而在實現ROSC的患者中，PETCO2值往往會升高，這可能反映了組織灌注和靜脈回流的逐漸改善。因此，PETCO2趨勢可能比某一時間點的PETCO2值更適合預測心肺復蘇過程中的ROSC。然而，這方面的證據仍然有限[19]。需要進行更多精心設計的研究，以更好地確定使用PETCO2預測的最佳測量時間和閾值。2015年《國際心肺復蘇和急診心血管護理科學與治療建議》[20]建議不要單獨使用PETCO2值作為死亡率預測指標或停止復蘇的決定。

綜上所述，本研究通過監測我院ICU心臟驟停患者CPR過程中的PETCO2，發現動態PETCO2監測可有效評估心臟驟停患者CPR的質量和預后，包括預測可除顫心律心臟驟停患者的除顫效果，其中 CPR 20 min時的PETCO2≤20.5 mmHg可作為預后不良的評價指標。

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（收稿日期：2020-02-28）