四方光电呼气末二氧化碳传感器在临床监测中的关键作用

ETCO2监测的临床应用

在医学临床监测中，呼气末二氧化碳（ETCO2）是一项十分重要的生理参数，可以反映病人的代谢、通气和循环状态，被认为是除体温、呼吸、脉搏、血压、动脉血氧饱和度以外的第六个基本生命体征。2017年，国内急诊/重症相关专家小组制定了《急诊呼气末二氧化碳监测专家共识》，总结了ETCO2监测在气道定位、呼吸监测、循环监测、辅助诊断和病情评估5个方面的临床应用，具体可以监测患者呼吸功能、帮助评估人工通气和心肺复苏效果和辅助进行麻醉管理等。相较血氧饱和度指标，呼气末二氧化碳的反应更加迅速，且安全无创，国内各大医院的手术室、ICU、麻醉等科室为了方便患者的日常检查和病情诊断已经把ETCO2监测列为日常监护项目，也是ASA、EUSA各国麻醉诊疗常规监测指标。

图1 ETCO2临床应用总结

ETCO2的产生和正常波形

人体的组织细胞在新陈代谢的过程中产生CO2，经由人体的体循环静脉血流经肺动脉经过气体交换弥散到肺泡气，之后通过人体的呼气排出体外，CO2的流经方向就是其气体分压从高到低的一个弥散过程。ETCO2浓度或者分压的检测，主要用于肺通气功能的评估，也可以反映肺血流情况。在平原地区其正常值为5%，相当于5KPa即38mmHg，但是随着海拔高度的上升，正确的CO2读数也会发生变化。

图2 5％CO2在不同海拔下分压数据

正常的ETCO2波形图如下，A-B为吸气基线，是呼吸道内死腔气，基本不含CO2，数值为0。B-C是肺泡和无效腔的混合气，曲线快速上升。C-D为肺泡气，CO2曲线水平或者轻微向上倾斜，D点值称为ETCO2值。D-E重新开始吸气，新鲜气体进入气道，CO2曲线迅速下降到基线水平。

图3 正常的CO2浓度波形图

ETCO2监测的技术原理

临床上最常用的ETCO2监测方法是非分光红外技术（NDIR），基于CO2分子在红外光谱4. 26μm波长处有一个特征吸收峰，在此特定波长下，根据所吸收CO2光强的大小、红外吸收光谱进行计算，即确认当前CO2的浓度，并根据波形的特征检测来进一步计算呼吸率、吸入和呼出CO2浓度。

图4 NDIR技术原理

四方光电ETCO2传感器

基于非分光红外技术（NDIR），四方光电自主研发了呼气末二氧化碳传感器模块CM2201，用于测定ETCO2浓度，可应用于呼吸机、麻醉机、监护仪等医疗设备中，具有读数精确，安全可靠，使用便捷和安装灵活等优点，且四方光电可根据客户需求提供多种ODM定制方案，适用不同应用场景。☞精确监测：利用NDIR原理，具有高选择性，不受到其他气体的干扰。采用EMI系统，避免电磁干扰，实现高信噪比，全温度保证测量范围内的精度。☞安全可靠：结构紧凑，坚固耐用，无易耗易损件☞使用便捷：快速插拔、即插即用，无需占用主机空间，只需一个串口连接。适用成人、小儿及新生儿各种适配器。☞ODM方案：20年NDIR检测二氧化碳技术积累，可根据客户需求进行主流、旁流ETCO2传感器和二氧化碳检测仪整机的定制，提供多种协议，使客户产品快速升级装配。

图5 ETCO2监测主流与旁流取样示意图

图6 四方光电ETCO2传感器CM2201