【麻海新知】监测呼气末二氧化碳分压追踪急性颅脑损伤危重患者动脉二氧化碳分压变化

急性脑损伤是一个世界性的公共卫生问题，每年有超过6900万病例，100多万人死于该疾病。动脉二氧化碳分压(PaCO2)的变化可能改变急性脑损伤危重患者的脑灌注，国际指南建议在机械通气的急性脑损伤患者中PaCO2应维持在正常范围。动脉血气是监测PaCO2的金标准，呼气末二氧化碳分压(EtCO2)被视为其近似值，相关国际共识建议采用持续的EtCO2监测来辅助周期性动脉血气监测(Abgs)支持的呼吸管理。然而，很少有研究评估EtCO2和PaCO2的互换性，鉴于现有研究样本量有限，且均使用Bland-Altman法，该方法并不适用评估趋势分析能力。

来自法国巴黎第七大学的研究者采用更适宜的四象限法和极图方法，采用Critchley等人开发的一种基于极图法的方法来量化趋势分析研究中的比例偏差，探寻急性颅脑损伤患者机械通气期间EtCO2和PaCO2变化趋势的一致性。研究结果2023年6月在线发表于Anesthesia & Analgesia杂志。

研究方法  

纳入标准：持续监测EtCO2的机械通气患者；≥2ABG；因急性脑损伤而入院的ICU患者。

排除标准：<18岁。

数据收集：收集患者的统计学特征、入院诊断、脑损伤的特征(病因、入院时的格拉斯哥昏迷评分、颅高压证据、急诊神经外科治疗措施和ICU神经监测)、血流动力学指标(心率、平均动脉压、动脉收缩压、动脉舒张压)、呼吸监测变量(潮气量、呼气末压力、呼气末二氧化碳)、动脉血气（ABG）、Charlson合并症指数以及ICU死亡率。

主要结果：EtCO2和PaCO2变化趋势的一致性。

次要结果：EtCO2和PaCO2的一致性，以及与趋势偏差相关的临床特征。

数据分析：

1.分析PaCO2和EtCO2绝对值之间的一致性，采用Bland-Altman分析，计算了重复数据的偏倚及其95%置信区间(95%CI)、一致性的上下限(LOAs)及其95%CI。

2.分析的第二步侧重于EtCO2追踪PaCO2变化的趋势。采用四象限曲线图分析。  

3.采用Critchley等人提出的极图分析：极图表示同一患者采用两种方法（PaCO2和EtCO2）连续两次测量得出的变化的一致性。距原点的距离表示CO2的平均变化值，与水平轴的夹角（0-180°）表示一致性，越接近水平轴一致性越高。由于既往缺乏定义ΔPCO2和ΔEtCO2具有互换性的标准，作者提出了一可接受的界值，即方向一致率≥90%、rLOA≤±45°。

4.亚组敏感性分析：根据可能影响盲区或其随时间变化的相关变量对患者分亚组行敏感性分析，包括人口统计特征(年龄、性别和BMI)、血流动力学不稳定(心率、平均动脉压和PaCO2−EtCO2梯度)、肺泡扩张(潮气量和呼气末压力)、肺部疾病(肺栓塞和肺炎)、与肺血管收缩相关的因素(PaO2和PaCO2)和ABI病程(入院至发生颅内高压的时间)。敏感性分析还包括与ABG相关的变量(EtCO2和两个ABG之间的时间间隔)。

研究结果

共255例患者符合纳入标准，人口统计学资料见表1。

表1患者的人口统计学资料  

EtCO2与PaCO2的一致性结果如下。Bland-Altman一致性分析见图1。EtCO2-PaCO2平均偏倚为−8.1(95%CI −7.9~−8.3)mmHg，上限LOA为+3.8mmHg(95%CI +4.2~+3.5)mmHg，下限LOA为-19.9(95%CI −19.6~−20.3)mmHg。LOA不符合预设的互换标准（LOAs≤±4 mmHg）。随着PaCO2值的增加，平均偏倚呈下降趋势，偏移比例为0.43(95%CI，0.35-0.52)。

图1 Bland-Altman法分析PaCO2和EtCO2的一致性

EtCO2 与PaCO2变化方向的一致性结果如下。其变化方向的一致率为55.8%，见图2。

图2 EtCO 2  与PaCO 2 变化方向一致性

用ΔEtCO2和ΔPaCO2测量的CO2变化的四象限曲线图。内框表示两种方法测量的ΔCO2≤1mmHg的一致性。虚线表示与测得的ΔPaCO2相对应的预测ΔEtCO2及95%CI。EtCO2表示呼气末二氧化碳分压；PaCO2表示动脉二氧化碳分压。

极图分析结果见图3。平均径向偏差为−4.4°(95%CI −5.5~−3.3)，径向LOA为±62.8°，径向LOA的95%CI为±1.9°。

图3 EtCO2 与PaCO2变化的极图分析

距原点的距离表示CO2的平均变化值，与水平轴的夹角（0-180°）表示一致性，越接近水平轴一致性越高，而接近±45°或±135°角的点表示其中一种方法测量CO2有变化而另一种方法测量CO2不变。右上象限和左下象限的位点表示EtCO2变化低于实际CO2的变化，右下象限和左上象限的位点表示EtCO2变化高于实际CO2的变化，图右侧的点对应平均CO2的增加，左侧的点对应平均CO2的减少。蓝色虚线表示平均径向偏倚(−4.4°)，红色虚线表示一致性的径向极限rLOA(±62.8°)。

亚组敏感性分析见表2。没有一个亚组符合可接受趋势的标准。在多变量分析中，较小的PaCO2-EtCO2差距与较小的趋势偏倚有关(P<0.001)。

表2 ΔCO2一致性的亚组分析

结论

本研究对EtCO2在急性脑损伤危重患者群体中追踪PaCO2变化的能力提出质疑。Et CO2的变化很大程度上未能跟随PaCO2的变化，无论是方向（即一致性较低）还是幅度（即较大的径向LOA）。为减少偏倚风险，上述结果需在前瞻性研究中得到确认。

麻海新知述评

既往文献中没有关于EtCO2监测跟踪PaCO2变化的趋势能力的数据，大多数研究集中在EtCO2和PaCO2的静态值之间的一致性。在报告LOA的研究中，有作者得出结论，由于LOA较大，即使考虑到平均偏倚(即PaCO2-EtCO2梯度)，二者也没有互换性。这与本文结果一致。在既往文献中，已知的与EtCO2和PaCO2不一致相关的主要因素是循环衰竭和急性肺损伤，在该研究队列中，没有发现血流动力学或呼吸变量与EtCO2追踪PaCO2的趋势能力之间的关联。作者还观察到了一些负梯度，这意味着EtCO2值高于PaCO2。

该研究是样本量最大的研究，且采用了最新的研究趋势能力的方法——Critchley等提出的极图定量分析。尽管该分析提供了一种可重复的方法来量化趋势偏差及其LOA，但关于ΔEtCO2和ΔPaCO2互换性的结论，由于既往缺乏标准而受限。尽管作者在研究中提出的标准可能有问题，但研究结果与这些分界点相去甚远，因此结论仍然有效。

急性脑损伤危重患者行急诊手术及发生颅内高压的几率很高，且死亡率与病情严重程度一致。此类人群在没有颅高压的情况下，建议PaCO2控制在35-45mmHg；在有颅高压时，建议将PaCO2控制在32-35mmHg，PaCO2的变化可能与脑血流动力学障碍和较差的预后有关。

该研究有一定局限性。这是一项单中心研究，可能导致一些偏倚。但本研究的数据收集方式为自动化采集且数据详尽，数据收集存在选择偏倚的风险较小。此外，监测系统的采样频率确保了EtCO2和PaCO2的配对测量同步。然而，该研究队列并不是没有样本偏差的风险，尤其当在PaCO2−EtCO2梯度不稳定的患者中频繁行血气分析时。该研究中血气分析的分布随着时间的推移呈指数下降，大多数血气分析发生在急性脑损伤的初期。在亚组分析中，作者没有将血气分析的采集时间确定为与趋势偏差风险相关的变量。研究的另一个局限是自动采集EtCO2，但没有同时验证EtCO2分压图的质量，这可能导致在某些情况下低估EtCO2，例如过度换气或患者-呼吸机不同步时，这可能解释了在多变量分析中PaCO2−EtCO2梯度较高的患者在亚组分析中的偏倚增加。然而，在敏感性分析的结果中，ΔEtCO2在PaCO2−EtCO2梯度较低的患者的表现中仍然较差。

该研究发现，EtCO2的变化不能准确地替代PaCO2的变化，这意味着在急性脑损伤的危重患者中，使用EtCO2来跟踪PaCO2应该受到质疑。既往已证明与过度换气相关的低碳酸血症和脑缺血相关的不良预后有关，但这一假设最近受到挑战。EtCO2监测被推荐作为神经危重病护理中多模式监测的一部分，替代PaCO2指导呼吸管理，且已被证明与改善患者预后有关。因此，在患有急性脑损伤的危重患者中，EtCO2、PaCO2和患者预后之间的关系仍有待考究。EtCO2的使用在最新的临床指南中没有被提及，但在最近的叙述性综述中仍被提及，作者认为EtCO2监测在急性脑损伤中的地位应该在指南中得到解决。

该研究结果质疑EtCO2在急性脑损伤危重患者群体中跟踪PaCO2变化的趋势能力的表现。在方向(即一致性低)和幅度(即大的放射状LOA)上，EtCO2的变化在很大程度上未能跟随PaCO2的变化。这些结果需要在前瞻性研究中得到证实，以将偏倚的风险降至最低。

编译：罗婕  

述评：卜岚  

原始文献：

Coëffic A, Joaquim J, Manquat E,et al. Trending Ability of End-Tidal Capnography Monitoring During Mechanical Ventilation to Track Changes in Arterial Partial Pressure of Carbon Dioxide in Critically Ill Patients With Acute Brain Injury: A Monocenter Retrospective Study. Anesth Analg. doi: 10.1213/ANE.0000000000006553.   

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