專家論壇 | 呼氣末二氧化碳分壓監測的使用價值

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呼氣末二氧化碳分壓監測的使用價值

袁青，賀一軒，龔亞紅*

中國醫學科學院北京協和醫院麻醉科，北京　100730

引用

本文

袁青,賀一軒,龔亞紅.呼氣末二氧化碳分壓監測的使用價值[J].麻醉安全與質控,2026,8(2):102-105.DOI:10.3969/j.issn.2096-2681.2026.02.002.

【摘要】自世界衛生組織等機構將呼氣末二氧化碳分壓(PETCO2)監測確立為麻醉安全核心標準以來，其臨床價值已遠超單一通氣指標，PETCO2監測已深度融合于麻醉全過程，成為提升患者安全不可或缺的多維度監測手段。本文系統綜述PETCO2監測在麻醉關鍵環節中的多重作用，未來進一步規范其臨床應用、拓展其在圍手術期整合監測中的角色，將持續推動麻醉安全實踐的發展。

【關鍵詞】呼氣末二氧化碳分壓；患者安全；通氣監測

在麻醉學實踐中，監測技術的進步顯著提高了患者的安全性。其中，呼氣末二氧化碳分壓(partial pressure of end-tidal carbon dioxide，PETCO2)監測已從一項可選技術，發展為全身麻醉中與心電圖、無創血壓和脈搏血氧飽和度同等重要的核心監測項目。2010年世界衛生組織和世界麻醉醫師學會聯盟聯合頒布的《麻醉安全國際標準》即推薦采用PETCO2監測來判斷氣管插管的位置以及通氣條件是否充分[1]。2017年，我國頒布《臨床麻醉監測指南(2017)版》也明確規定全身麻醉必須監測PETCO2，并建議對鎮靜下非插管患者行經鼻咽監測。本文旨在綜述PETCO2在麻醉關鍵環節中的多重臨床作用。

01

判斷氣管導管位置的“金標準”

確認氣管導管或聲門上氣道設備位置正確，是麻醉誘導后最緊迫、最關鍵的任務。傳統的判斷方法如聽診呼吸音、觀察胸廓起伏等，在肥胖、氣道分泌物多或肺順應性差等情況下可靠性較差。PETCO2是判斷氣管導管位置在氣管內的金標準。氣管插管成功后，可在呼氣期檢測到隨呼吸規律出現的方形呼氣末二氧化碳波形。若導管誤入食管，則波形消失或呈現極低的不規則波形。2015年，美國麻醉醫師協會《麻醉基本監測標準》不僅要求在插管后必須使用PETCO2確認位置，更強調在通氣期間應持續監測；英國困難氣道協會指南推薦的“雙指征確認法”，也要求在直視導管通過聲門的同時，必須通過PETCO2監測進行再次確認[2]。PETCO2監測已成為國際公認的標準，能有效預防因導管誤置導致的嚴重低氧血癥。此外，在麻醉患者的高風險轉運過程中，持續監測PETCO2以確定導管位置，已成為標準方案。一項針對153例院前插管的前瞻性觀察研究顯示，在未進行持續監測的患者中，未發現的錯誤插管發生率高達23%，而在實施監測的患者中，該發生率始終為零[3]，這一結果凸顯了其在院前急救中的關鍵作用。

02

全身麻醉中通氣管理的監測指標

全身麻醉期間，機械通氣取代患者自主呼吸。PETCO2是評估肺泡通氣是否適宜的間接指標。正常情況下，PETCO2與動脈血二氧化碳分壓(partial pressure of arterial carbon dioxide，PaCO2)存在3~5 mmHg 的梯度差，可間接反映PaCO2水平。因此，PETCO2 可以預防通氣不足或過度通氣。PETCO2持續升高，提示肺泡通氣量不足或二氧化碳產生/ 吸收過多，可能導致呼吸性酸中毒、腦血管擴張顱內壓升高、術后蘇醒延遲。監測PETCO2有助于及時調整呼吸參數(如潮氣量和呼吸頻率)，避免高碳酸血癥。PETCO2過低提示過度通氣，可導致低碳酸血癥，引起腦血管收縮(有腦缺血風險)、氧離曲線左移(影響組織氧供)及電解質紊亂等。

03

調節術中腦灌注的重要杠桿

在腦血管反應性正常的情況下，PaCO2是調節腦血流量的重要因素。腦血管對二氧化碳張力變化極為敏感：PaCO2每升高1 mmHg，腦血流量增加3%~6%；反之低二氧化碳血癥可導致腦血管收縮，腦血流降低[4]。研究顯示：在頭低腳高位的二氧化碳氣腹手術中，患者的顱內壓隨著PaCO2水平的升高而升高[5]。而在頸動脈內膜剝脫術中，頸動脈阻斷期間，輕度的升高PaCO2，有助于增加側支循環血流，更好地保障腦灌注[6]。

在急性顱腦外傷中，顱內壓增高(intracranial pressure， ICP＞15 mmHg)是一種常見的加重繼發性腦損傷的危險因素。而PaCO2則是腦灌注和顱內壓的重要調節因素。PaCO2升高可增加腦血流和顱內壓。因此，此類患者需要嚴格避免高二氧化碳血癥，以防止ICP進一步增高。過度通氣雖可降低PaCO2和腦脊液二氧化碳分壓，從而降低ICP，但同時也可誘發腦血管收縮導致腦缺血。因此也不建議常規應用過度通氣來降低顱內壓[7]。

當前指南推薦：將PaCO2精確控制在35~40 mmHg范圍以內，以避免顱內壓升高或顱內動脈痙攣導致腦缺血[8]。對于存在急性腦疝風險的患者，可短期內實施輕度的過度通氣(PaCO2 30~35 mmHg)[9]，不推薦長期使用過度通氣來降低顱內壓。而這些精準的麻醉管理離不開持續的定量的PaCO2監測[10]。

04

惡性高熱的“早期預警系統”

惡性高熱是一種罕見的、由麻醉藥物/手術觸發的骨骼肌高代謝危象，病死率極高。其最早出現的征象常為PETCO2在短時間內急劇、持續性升高，遠早于體溫顯著上升或心律失常，而且這種升高并非由通氣不足、二氧化碳再呼吸或二氧化碳吸收(例如腹腔鏡手術期間腹腔內二氧化碳吸收)等因素引起，且無法通過增加每分鐘通氣量來有效糾正。PETCO2在惡性高熱時升高的原因是肌肉細胞的異常高代謝產生大量二氧化碳。當監測到PETCO2在分鐘級別內快速倍增，同時伴有心動過速、肌肉強直(特別是使用琥珀膽堿或吸入麻醉藥后出現咬肌強直)時，必須立即啟動惡性高熱應急預案。因此，PETCO2監測是早期診斷惡性高熱，能為早期干預治療贏得寶貴時間的關鍵。

05

非插管全身麻醉患者通氣不足的預警器

在深鎮靜和非插管全身麻醉中，患者需要保留自主呼吸，維持有效的通氣功能。但深鎮靜和麻醉過程中，患者隨時可能發生呼吸抑制和氣道梗阻等。而脈搏血氧飽和度(peripheral oxygen saturation，SpO2)的監測存在滯后性，僅在發生低氧血癥時才能發現。在SpO2下降前，PETCO2波形即可顯示呼吸頻率減慢、幅度降低或出現平臺，提示通氣不足。一項研究數據顯示，從呼氣末二氧化碳監測發現呼吸抑制開始至低氧發生的中位間隔時間為60 s[11]。因此，PETCO2監測能夠更早的發現通氣不足和呼吸抑制，從而降低非插管全身麻醉患者術中低氧血癥的發生率[12-13]。

因此，對于肥胖、睡眠呼吸暫停綜合征、困難氣道、嚴重基礎心肺疾病或處于俯臥位等低氧血癥高危人群，以及發生低氧血癥后糾正難度較大或對低氧血癥耐受性差的高危患者，實施深度鎮靜或非插管全麻時，推薦實施持續PETCO2監測。國際監測指南中也強烈建議在實施中度以上鎮靜/ 全身麻醉時應考慮使用PETCO2監測[1]。這已成為日間手術、無痛消化內鏡診療等無插管麻醉場景中防止未被發現呼吸事件的安全金標準。

06

反映循環狀態的輔助指標

在通氣參數保持恒定的情況下，PETCO2數值的變化與心輸出量和肺血流量高度相關。這使其成為評估循環狀態的敏感指標。心輸出量減少導致肺灌注下降，二氧化碳輸送與清除減少，PETCO2隨之降低。其臨床應用包括：(1)評估復蘇效果：心肺復蘇期間，PETCO2是判斷胸外按壓質量、預測自主循環恢復(recovery of spontaneous circulation，ROSC)的有效指標之一。持續低水平的PETCO2(如＜10 mmHg)提示按壓效果不佳或ROSC可能性低，而PETCO2突然顯著上升(通常＞ 40 mmHg)是ROSC最早出現的征象。PETCO2的測量值被證實與胸外按壓所產生的心輸出量直接相關，這一關聯已在急診及重癥監護病房患者中得到驗證。兩項前瞻性觀察性研究指出，在心搏驟停發生后，PETCO2水平會迅速下降至3 mmHg以下，而在實施心臟按壓期間逐漸回升，并于自主循環恢復前不久達到平均峰值，超過7.5 mmHg[14]。該PETCO2峰值被視為自主循環恢復的最早期征象之一，甚至可能早于可觸及脈搏或血壓的恢復。此外，多篇前瞻性觀察研究顯示，在啟動高級心臟生命支持后20 min，若測得PETCO2持續低于或等于10 mmHg，可較為準確地預測成人心搏驟停患者的死亡結局[15]。(2)監測循環狀態：在術中急性大出血、過敏性休克或心包填塞時，PETCO2的突然下降可早于血壓的明顯變化，為早期干預提供預警。在膿毒癥相關疾病患者群體中，PETCO2水平與乳酸值呈現顯著的負相關性。PETCO2在預測疑似膿毒癥患者死亡率方面的價值與乳酸相當[16]。一項針對183例院前監測患者的前瞻性研究表明，與PETCO2值較高的患者比較，初始PETCO2 ≤ 25 mmHg 的疑似膿毒癥患者，其最終確診為膿毒癥的比例更高，進展為嚴重膿毒癥的風險也顯著增加，同時死亡率也相對升高[17]。

07

診斷空氣/氣體栓塞的“即時警報器”

氣體栓塞是某些手術(特別是神經外科坐位手術、腹腔鏡手術、脊柱側彎矯正手術)中的嚴重并發癥。氣體進入靜脈系統并栓塞肺動脈，導致肺血流量銳減，PETCO2隨即急劇下降。PETCO2下降是該并發癥最早、最敏感的監測指標之一，早于血壓下降、SpO2降低或聽診異常。在高危手術中，PETCO2驟降是預警氣體栓塞的重要信號。目前腹腔鏡肝切除術的應用日益廣泛，在肝實質離斷過程中，發生靜脈氣體栓塞的風險會增加。在正壓二氧化碳氣腹條件下，這種風險可能進一步升高。為減少肝切除術中出血而采用低中心靜脈壓麻醉，情況可能更為嚴重。動物實驗研究表明，腹腔鏡肝切除術的二氧化碳栓塞率高達73%，大多數氣體栓子為微氣泡，與肝靜脈解剖分離過程相關。因此，在此類高危手術中，PETCO2的監測顯得尤為重要[18]。

08

在特殊病理狀態中的診斷價值

8.1　慢性阻塞性肺疾病與哮喘由于通氣血流比例失調和肺泡排空不均，PETCO2波形可呈現特征性的“鯊魚鰭”狀(傾斜的上升支和平臺期)，其程度與氣道阻塞嚴重性相關。治療后波形可改善，作為療效的動態評估。另外，在肺功能異常及通氣- 血流比例失調的患者中， PETCO2與PaCO2之間的差值會相應增大，其變化程度與肺部疾病的嚴重性相關，這一監測也可以用于評估急性呼吸衰竭合并嚴重高碳酸血癥患者在急診接受無創呼吸治療的有效性[19]。

8.2　指導呼氣末正壓選擇在急性呼吸窘迫綜合征患者或單肺通氣時，通過監測PETCO2結合血氣分析，可以輔助選擇對心輸出量和死腔量影響最小的呼氣末正壓水平。

8.3　指導允許性高碳酸血癥策略在實施肺保護性通氣策略時，需要精確控制PaCO2在可接受的高水平。PETCO2為這一策略提供了連續、無創的實時監控。

09

監測技術融合與研究前沿

近年來，PETCO2監測的技術融合與研究前沿正以前所未有的速度推進，其核心是從 “被動監測”向“主動決策支持” 的轉變。在技術層面，這一轉變體現為硬件與系統的雙重突破：一方面，監測技術本身正向精細化與微型化演進——超低流量采樣技術使監測可適配新生兒及低潮氣量通氣等場景[20]；多參數傳感器的集成實現了呼吸力學與代謝指標的一體化同步計算，而可穿戴設備的進展則填補了傳統監護在術后病房與家庭監測中的空白[21]。另一方面，人工智能的發展正將PETCO2深度嵌入臨床工作中：未來可成為閉環智能通氣的核心反饋變量，目標PETCO2通氣模式可以驅動呼吸機自動維持目標二氧化碳水平；其動態趨勢與多模態生理信號融合后，借助人工智能算法可實現更早期、更精準的臨床事件預警。預測醫學與人工智能的結合也正在打開新局面：機器學習能自動解碼PETCO2波形中隱含的亞臨床模式，如早期支氣管痙攣或隱匿性低血容量信號；基于PETCO2多維數據構建的預后模型[22]。

10

結語

PETCO2監測已深度融入現代麻醉管理的全流程。它不僅是通氣監測工具，更能綜合反映呼吸、循環及代謝狀態。從確保氣道安全、優化通氣管理、調控腦灌注，到預警惡性高熱與氣體栓塞，PETCO2監測在提升麻醉安全中具有不可替代的作用。將其作為常規強制性監測標準，是麻醉實踐的基本要求。隨著監測技術和人工智能的發展，PETCO2所提供的信息價值將得到進一步深化。

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