四方光電呼氣末二氧化碳傳感器在臨床監測中的關鍵作用

ETCO2監測的臨床應用

在醫學臨床監測中，呼氣末二氧化碳（ETCO2）是一項十分重要的生理參數，可以反映病人的代謝、通氣和循環狀態，被認為是除體溫、呼吸、脈搏、血壓、動脈血氧飽和度以外的第六個基本生命體征。2017年，國內急診/重癥相關專家小組制定了《急診呼氣末二氧化碳監測專家共識》，總結了ETCO2監測在氣道定位、呼吸監測、循環監測、輔助診斷和病情評估5個方面的臨床應用，具體可以監測患者呼吸功能、幫助評估人工通氣和心肺復蘇效果和輔助進行麻醉管理等。相較血氧飽和度指標，呼氣末二氧化碳的反應更加迅速，且安全無創，國內各大醫院的手術室、ICU、麻醉等科室為了方便患者的日常檢查和病情診斷已經把ETCO2監測列為日常監護項目，也是ASA、EUSA各國麻醉診療常規監測指標。

圖1 ETCO2臨床應用總結

ETCO2的產生和正常波形

人體的組織細胞在新陳代謝的過程中產生CO2，經由人體的體循環靜脈血流經肺動脈經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的流經方向就是其氣體分壓從高到低的一個彌散過程。ETCO2濃度或者分壓的檢測，主要用于肺通氣功能的評估，也可以反映肺血流情況。在平原地區其正常值為5%，相當于5KPa即38mmHg，但是隨著海拔高度的上升，正確的CO2讀數也會發生變化。

圖2 5％CO2在不同海拔下分壓數據

正常的ETCO2波形圖如下，A-B為吸氣基線，是呼吸道內死腔氣，基本不含CO2，數值為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點值稱為ETCO2值。D-E重新開始吸氣，新鮮氣體進入氣道，CO2曲線迅速下降到基線水平。

圖3 正常的CO2濃度波形圖

ETCO2監測的技術原理

臨床上很常用的ETCO2監測方法是非分光紅外技術（NDIR），基于CO2分子在紅外光譜4. 26μm波長處有一個特征吸收峰，在此特定波長下，根據所吸收CO2光強的大小、紅外吸收光譜進行計算，即確認當前CO2的濃度，并根據波形的特征檢測來進一步計算呼吸率、吸入和呼出CO2濃度。

圖4 NDIR技術原理

四方光電ETCO2傳感器

基于非分光紅外技術（NDIR），四方光電自主研發了呼氣末二氧化碳傳感器模塊CM2201，用于測定ETCO2濃度，可應用于呼吸機、麻醉機、監護儀等醫療設備中，具有讀數精確，安全可靠，使用便捷和安裝靈活等優點，且四方光電可根據客戶需求提供多種ODM定制方案，適用不同應用場景。

l 精確監測：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，避免電磁干擾，實現高信噪比，全溫度保證測量范圍內的精度。

l 安全可靠：結構緊湊，堅固耐用，無易耗易損件

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

l ODM方案：20年NDIR檢測二氧化碳技術積累，可根據客戶需求進行主流、旁流ETCO2傳感器和二氧化碳檢測儀整機的定制，提供多種協議，使客戶產品快速升級裝配。

圖5 ETCO2監測主流與旁流取樣示意圖

圖6 四方光電ETCO2傳感器CM2201