قياس ثاني أكسيد الكربون في الزفير

قياس ثاني أكسيد الكربون هو مراقبة تركيز أو الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون ( CO2).₂ ) في غازات التنفس. وقد تطور بشكل رئيسي كأداة مراقبة للاستخدام أثناءالتخديروالعنايةالمركزة. وعادة ما يتم عرضه كرسم بيانيلثاني أكسيد الكربون._٢- يتم قياس ضغط ثاني أكسيد الكربون (بالكيلوباسكال، "kPa" أو مليمتر زئبقي، "mmHg") مقابل الزمن، أو، بشكل أقل شيوعًا، ولكن بشكل أكثر فائدة، حجم الزفير (المعروف باسم قياس ثاني أكسيد الكربون الحجمي). قد يُظهر الرسم البياني أيضًا ثانيأكسيد الكربون_٢ ، وهو أمرٌ ذو أهمية عندإعادة التنفس. عندما يتم القياس في نهاية الزفير، يُطلق عليه اسم "ثاني أكسيدالكربون₂ (PETCO₂). ^{[ 1 ]}

يُعد مخطط ثاني أكسيد الكربون جهاز مراقبة مباشر لتركيز ثاني أكسيد الكربون المستنشق والزفير أو ضغطه الجزئي₂ ، وجهاز مراقبة غير مباشر لثانيأكسيد الكربون_2. الضغط الجزئي في الدمالشرياني. في الأفراد الأصحاء، يكون الفرق بين ضغط ثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني والغازالزفيري_{يُعدّ الفرق بين الضغطين الجزئيين} ضئيلاً للغاية (الفرق الطبيعي 4-5 ملم زئبق). في معظم حالات أمراض الرئة، وبعض حالاتأمراض القلب الخلقية(الآفات الزرقاء)، يزداد الفرق بين ضغط الدم الشرياني وغاز الزفير، مما قد يشير إلى وجود حالة مرضية جديدة أو تغير في الجهاز القلبي الوعائي التنفسي. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

على الرغم من ارتباط الأكسجة وقياس ثاني أكسيد الكربون، إلا أنهما يظلان عنصرين متميزين في فسيولوجيا التنفس. يشير التهوية إلى العملية الميكانيكية التي تتمدد فيها الرئتان وتتبادلان كميات من الغازات، بينما يصف التنفس تبادل الغازات (وخاصة ثاني أكسيد الكربون) بشكل أدق.₂ وO₂ ) على مستوى الحويصلات الهوائية. يمكن تقسيم عملية التنفس إلى وظيفتين رئيسيتين: التخلص منثاني أكسيد الكربون₂ النفايات وتجديد المناديل الورقية بالأكسجينالنقي_2. قياس الأكسجة (عادةً ما يتم عن طريققياس التأكسج النبضي) يقيس الجزء الأخير من هذا النظام. أما قياس ثاني أكسيد الكربون في الزفير فيقيس التخلص منثاني أكسيد الكربون.₂ والتي قد تكون ذات فائدة سريرية أكبر من حالة الأكسجة. ^{[ 4 ]}

خلال دورة التنفس الطبيعية ، يمكن تقسيم النفس الواحد إلى مرحلتين: الشهيق والزفير. في بداية الشهيق، تتمدد الرئتان ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون._{يملأ غازان حران} الرئتين. ومع امتلاء الحويصلات الهوائية بهذا الغاز الجديد، يزداد تركيزثاني أكسيد الكربون._{يعتمد معدل} امتلاء الحويصلات الهوائية على تهوية الحويصلات الهوائية وتدفق الدم الذي يوصلثاني أكسيد الكربون_٢- للتبادل. بمجرد بدء الزفير، ينخفض ​​حجم الرئة مع خروج الهواء من الجهاز التنفسي. حجم ثانيأكسيد الكربون_ثاني أكسيد الكربونالذي يُطرح في نهاية الزفير يُنتج كناتج ثانوي لعملية التمثيل الغذائي من أنسجة الجسم._{يعتمد وصول ثاني} أكسيد الكربون إلى الحويصلات الهوائية للزفير على سلامة الجهاز القلبي الوعائي لضمان تدفق الدم الكافي من الأنسجة إلى الحويصلات الهوائية. إذا انخفض الناتج القلبي (كمية الدم التي يضخها القلب)، فإن قدرة نقلثاني أكسيد الكربون_{كما انخفضت النسبة 2،} وهو ما ينعكس في انخفاض كمية ثاني أكسيدالكربون_2. العلاقة بين النتاج القلبي وثانيأكسيد الكربون₂ خطي، بحيث أنه مع زيادة أو نقصان الناتج القلبي، تتغير كميةCO_{يتم تعديل الرقم 2} بنفس الطريقة. لذلك، تتم مراقبة ثاني أكسيدالكربون_{يمكن أن يوفر الرقم 2} معلومات حيوية حول سلامة الجهاز القلبي الوعائي، وتحديداً مدى قدرة القلب على ضخ الدم. ^{[ 5 ]}

كمية ثاني أكسيد الكربون₂ الذي يتم قياسه خلال كل نفس يتطلب جهازًا قلبيًا وعائيًا سليمًا لتوصيلثاني أكسيد الكربون₂ إلى الحويصلات الهوائية التي تمثل الوحدة الوظيفية للرئتين. خلال المرحلة الأولى من الزفير،يكون ثاني أكسيد الكربون_{ثانيًا،} ينتقل الغاز إلى الرئتين ويشغل حيزًا معينًا لا يشارك في تبادل الغازات، يُسمى الحيز الميت. المرحلة الثانية من الزفير هي عندما يكونثاني أكسيد الكربون_{يُدفع ثاني أكسيد} الكربون الموجود داخل الرئتين عبر الجهاز التنفسي في طريقه للخروج من الجسم، مما يؤدي إلى اختلاط الهواء من الحيز الميت مع الهواء الموجود في الحويصلات الهوائية المسؤولة عن تبادل الغازات. المرحلة الثالثة هي الجزء الأخير من الزفير، وتعكس مستوىثاني أكسيد الكربون._٢- فقط من الحويصلات الهوائية وليس من الحيز الميت. من المهم فهم هذه المراحل الثلاث في الحالات السريرية، حيث أن أي تغيير في الشكل والقيم المطلقة قد يشير إلى خلل في الجهاز التنفسي و/أو القلب والأوعية الدموية. ^{[ ٦ ]}

التخدير

أثناء التخدير، يوجد تفاعل بين عنصرين: المريض وجهاز إعطاء التخدير (والذي عادةً ما يكون دائرة تنفس وجهاز تهوية ). والوصلة الأساسية بين هذين العنصرين هي إما أنبوب رغامي أو قناع، وثاني أكسيد الكربون._{تتم مراقبة الرقم 2} عادةً عند هذه النقطة. ويعكس قياس ثاني أكسيد الكربون في الزفير بشكل مباشر التخلص منثاني أكسيد الكربون._٢- منالرئتينإلى جهاز التخدير. وبشكل غير مباشر، يعكس ذلك إنتاجثاني أكسيد الكربون_2- عن طريق الأنسجة والنقل الدوري لثانيأكسيد الكربون₂ إلى الرئتين. ^{[ 7 ]}

عند انتهاء صلاحية أول أكسيد الكربونيرتبط _{الرقم 2} بحجم الزفير وليس بالوقت، وتمثل المساحة أسفل المنحنى حجم ثاني أكسيد الكربون₂ في الزفير، وبالتالي على مدار دقيقة، يمكن لهذه الطريقة أن تنتجثاني أكسيد الكربون_{معدل إخراج ثاني أكسيد الكربون بمقدار 2} في الدقيقة، وهو مقياس مهم لعملية الأيض. تغيرات مفاجئة فيثاني أكسيد الكربون_2- عادةً ما يؤدي التخلص من السموم أثناء جراحة الرئة أو القلب إلى تغييرات مهمة في وظائف القلب والجهاز التنفسي. ^{[ 8 ]}

أثبتت دراسة أن قياس ثاني أكسيد الكربون في الزفير (كابنوغرافيا) أكثر فعالية من التقييم السريري وحده في الكشف المبكر عن المضاعفات التنفسية، مثل نقص التهوية ، والتنبيب المريئي ، وانفصال الدائرة التنفسية؛ مما يسمح بتجنب إصابة المريض . وأثناء الإجراءات التي تُجرى تحت التخدير، توفر قياسات ثاني أكسيد الكربون في الزفير معلومات أكثر فائدة، مثل معلومات حول وتيرة وانتظام التهوية، مقارنةً بقياس تشبع الأكسجين في الدم . ^{[ 9 ] [ 10 ]}

يوفر قياس ثاني أكسيد الكربون طريقة سريعة وموثوقة للكشف عن الحالات التي تهدد الحياة (سوء وضع أنابيب القصبة الهوائية، وفشل التهوية غير المتوقع، وفشل الدورة الدموية، ودوائر التنفس المعيبة) ولتجنب إصابة المريض التي يحتمل أن تكون غير قابلة للعلاج.

كان من الممكن أن يساعد استخدام قياس ثاني أكسيد الكربون في الزفير وقياس تشبع الأكسجين في الدم معًا في منع 93% من حوادث التخدير التي يمكن تجنبها، وذلك وفقًا لدراسة مغلقة أجرتها الجمعية الأمريكية لأطباء التخدير . ^{[ 11 ]}

قد يستخدم الممرضون المسجلون ، وخاصة أخصائيو العلاج التنفسي، في وحدات العناية المركزة، جهاز قياس ثاني أكسيد الكربون في الزفير (الكابنوغراف) لتحديد ما إذا كان أنبوب التغذية الأنفي المعدي قد وُضع في القصبة الهوائية بدلاً من المريء. ^{[ 18 ]} عادةً ما يسعل المريض أو يتقيأ إذا وُضع الأنبوب في غير موضعه، ولكن معظم المرضى في وحدات العناية المركزة يكونون تحت تأثير التخدير أو في غيبوبة. إذا وُضع أنبوب التغذية الأنفي المعدي عن طريق الخطأ في القصبة الهوائية بدلاً من المريء، فستصل التغذية الأنبوبية إلى الرئتين، مما يُشكل خطراً على الحياة. إذا أظهر جهاز المراقبة مستويات ثاني أكسيد الكربون الطبيعية_{بعد ظهور شكلين موجيين} ، يجب تأكيد الموضع. ^{[ 19 ]}

يوفر قياس ثاني أكسيد الكربون معلومات حول ثاني أكسيد الكربون_٢- إنتاج ثاني أكسيد الكربون،الرئة،السنخية،وأنماط التنفس، والتخلص منثاني أكسيد الكربون_٢ من دائرة التنفس الخاصة بالتخدير وجهاز التنفس الصناعي. يتأثر شكل المنحنى ببعض أشكال أمراض الرئة؛ بشكل عام، هناك حالات انسدادية مثلالتهابالشعب الهوائيةوانتفاخالرئةوالربو، والتي تتأثر فيها عملية اختلاط الغازات داخل الرئة. ^{[ ٢٠ ]}

إن حالات مثل الانصمام الرئوي وأمراض القلب الخلقية، التي تؤثر على تروية الرئة، لا تؤثر في حد ذاتها على شكل المنحنى، ولكنها تؤثر بشكل كبير على العلاقة بين ثاني أكسيد الكربون الزفيري₂ وثانيأكسيد الكربون_2. يمكن استخدام قياس ثاني أكسيد الكربون في الزفير لقياس إنتاج ثاني أكسيد الكربون، وهو مقياس لعمليةالتمثيل الغذائي. زيادةثاني أكسيد الكربون_{يُلاحظ إنتاج 2} أثناء الحمى والارتعاش. ويُلاحظ انخفاض الإنتاج أثناء التخديروانخفاض درجة حرارة الجسم. ^{[ 21 ]}

تعمل أجهزة قياس ثاني أكسيد الكربون على مبدأ أن ثاني أكسيد الكربون_ثاني أكسيد الكربون غاز متعدد الذرات، ولذلك يمتصالأشعة تحت الحمراء. يُمرر شعاع من الأشعة تحت الحمراء عبر عينة الغاز ليسقط على مستشعر. وجود ثانيأكسيد الكربون_{يؤدي وجود ثاني أكسيد النيتروز} في الغاز إلى انخفاض كمية الضوء الساقط على المستشعر، مما يُغير الجهد الكهربائي في الدائرة. يتميز التحليل بالسرعة والدقة، إلا أن وجودأكسيد النيتروزفي مزيج الغاز يُغير امتصاص الأشعة تحت الحمراء عبر ظاهرة اتساع نطاق التصادم. ^{[ 22 ]} يجب تصحيح هذا التأثير عند قياسأول أكسيد الكربون._{يُقاس تركيز ثاني أكسيد الكربون} في هواء الزفير البشري عن طريق قياس قدرته على امتصاص الأشعة تحت الحمراء. وقد أثبت جون تيندالهذه التقنية كموثوقةعام 1864، على الرغم من أن أجهزة القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين كانت معقدة للغاية للاستخدام السريري اليومي. ^{[ 23 ]} أما اليوم، فقد تطورت التقنيات وأصبحت قادرة على قياس قيمثاني أكسيد الكربون.₂ بشكل فوري تقريبًا، وقد أصبح إجراءً قياسيًا في المرافق الطبية. يوجد حاليًا نوعان رئيسيان منأول أكسيد الكربون_{يوجد نوعان من} أجهزة الاستشعار المستخدمة في الممارسة السريرية: أجهزة استشعار التيار الرئيسي وأجهزة استشعار التيار الجانبي. وكلاهما يؤدي نفس الوظيفة بفعالية، وهي قياس كميةثاني أكسيد الكربون.₂ الذي يتم إخراجه في كل نفس.

يُقدّم شكل موجة مخطط ثاني أكسيد الكربون معلوماتٍ حول مُختلف مُعاملات التنفس والقلب. ويحاول نموذج مخطط ثاني أكسيد الكربون ذو الدالة الأسية المزدوجة شرح العلاقة بين مُعاملات التنفس وجزء الزفير من شكل موجة مخطط ثاني أكسيد الكربون كميًا. ^{[ 24 ]} ووفقًا لهذا النموذج، يتبع كل جزء من أجزاء الزفير في شكل موجة مخطط ثاني أكسيد الكربون الصيغة التحليلية التالية:

${\displaystyle p_{D}(t)=p_{A}(1-e^{-\alpha }e^{\alpha e^{-t/\tau }})}$

أين

• ${\displaystyle p_{D}(t)}$يمثل الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون الذي يقيسه جهاز قياس ثاني أكسيد الكربون كدالة للزمن${\displaystyle t}$منذ بداية الزفير.
• ${\displaystyle p_{A}}$يمثل الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الحويصلات الهوائية.
• ${\displaystyle \alpha }$يمثل معكوس نسبة المساحة الميتة (أي نسبة حجم المد والجزر إلى حجم المساحة الميتة ).
• ${\displaystyle \tau }$يمثل ثابت الزمن الرئوي (أي حاصل ضرب المقاومة الرئوية والمطاوعة )

وعلى وجه الخصوص، يفسر هذا النموذج شكل "زعنفة القرش" المستديرة لمخطط ثاني أكسيد الكربون الذي لوحظ لدى المرضى الذين يعانون من أمراض الرئة الانسدادية .

• مؤشر الرئة المتكامل
• المعدات الطبية
• فحص طبي
• مراقبة الجهاز التنفسي
• قياس ثاني أكسيد الكربون اللوني

• CapnoBase.org: قاعدة بيانات لإشارات الجهاز التنفسي تحتوي على تسجيلات تخطيط ثاني أكسيد الكربون السريرية والمحاكاة