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呼气末二氧化碳分压监测的使用价值
袁青，贺一轩，龚亚红*
中国医学科学院北京协和医院麻醉科，北京 100730
引用
本文
袁青,贺一轩,龚亚红.呼气末二氧化碳分压监测的使用价值[J].麻醉安全与质控,2026,8(2):102-105.DOI:10.3969/j.issn.2096-2681.2026.02.002.
【摘要】自世界卫生组织等机构将呼气末二氧化碳分压(PETCO2)监测确立为麻醉安全核心标准以来，其临床价值已远超单一通气指标，PETCO2监测已深度融合于麻醉全过程，成为提升患者安全不可或缺的多维度监测手段。本文系统综述PETCO2监测在麻醉关键环节中的多重作用，未来进一步规范其临床应用、拓展其在围手术期整合监测中的角色，将持续推动麻醉安全实践的发展。
【关键词】呼气末二氧化碳分压；患者安全；通气监测
在麻醉学实践中，监测技术的进步显著提高了患者的安全性。其中，呼气末二氧化碳分压(partial pressure of end-tidal carbon dioxide，PETCO2)监测已从一项可选技术，发展为全身麻醉中与心电图、无创血压和脉搏血氧饱和度同等重要的核心监测项目。2010年世界卫生组织和世界麻醉医师学会联盟联合颁布的《麻醉安全国际标准》即推荐采用PETCO2监测来判断气管插管的位置以及通气条件是否充分[1]。2017年，我国颁布《临床麻醉监测指南(2017)版》也明确规定全身麻醉必须监测PETCO2，并建议对镇静下非插管患者行经鼻咽监测。本文旨在综述PETCO2在麻醉关键环节中的多重临床作用。
01
判断气管导管位置的“金标准”
确认气管导管或声门上气道设备位置正确，是麻醉诱导后最紧迫、最关键的任务。传统的判断方法如听诊呼吸音、观察胸廓起伏等，在肥胖、气道分泌物多或肺顺应性差等情况下可靠性较差。PETCO2是判断气管导管位置在气管内的金标准。气管插管成功后，可在呼气期检测到随呼吸规律出现的方形呼气末二氧化碳波形。若导管误入食管，则波形消失或呈现极低的不规则波形。2015年，美国麻醉医师协会《麻醉基本监测标准》不仅要求在插管后必须使用PETCO2确认位置，更强调在通气期间应持续监测；英国困难气道协会指南推荐的“双指征确认法”，也要求在直视导管通过声门的同时，必须通过PETCO2监测进行再次确认[2]。PETCO2监测已成为国际公认的标准，能有效预防因导管误置导致的严重低氧血症。此外，在麻醉患者的高风险转运过程中，持续监测PETCO2以确定导管位置，已成为标准方案。一项针对153例院前插管的前瞻性观察研究显示，在未进行持续监测的患者中，未发现的错误插管发生率高达23%，而在实施监测的患者中，该发生率始终为零[3]，这一结果凸显了其在院前急救中的关键作用。
02
全身麻醉中通气管理的监测指标
全身麻醉期间，机械通气取代患者自主呼吸。PETCO2是评估肺泡通气是否适宜的间接指标。正常情况下，PETCO2与动脉血二氧化碳分压(partial pressure of arterial carbon dioxide，PaCO2)存在3~5 mmHg 的梯度差，可间接反映PaCO2水平。因此，PETCO2 可以预防通气不足或过度通气。PETCO2持续升高，提示肺泡通气量不足或二氧化碳产生/ 吸收过多，可能导致呼吸性酸中毒、脑血管扩张颅内压升高、术后苏醒延迟。监测PETCO2有助于及时调整呼吸参数(如潮气量和呼吸频率)，避免高碳酸血症。PETCO2过低提示过度通气，可导致低碳酸血症，引起脑血管收缩(有脑缺血风险)、氧离曲线左移(影响组织氧供)及电解质紊乱等。
03
调节术中脑灌注的重要杠杆
在脑血管反应性正常的情况下，PaCO2是调节脑血流量的重要因素。脑血管对二氧化碳张力变化极为敏感：PaCO2每升高1 mmHg，脑血流量增加3%~6%；反之低二氧化碳血症可导致脑血管收缩，脑血流降低[4]。研究显示：在头低脚高位的二氧化碳气腹手术中，患者的颅内压随着PaCO2水平的升高而升高[5]。而在颈动脉内膜剥脱术中，颈动脉阻断期间，轻度的升高PaCO2，有助于增加侧支循环血流，更好地保障脑灌注[6]。
在急性颅脑外伤中，颅内压增高(intracranial pressure， ICP＞15 mmHg)是一种常见的加重继发性脑损伤的危险因素。而PaCO2则是脑灌注和颅内压的重要调节因素。PaCO2升高可增加脑血流和颅内压。因此，此类患者需要严格避免高二氧化碳血症，以防止ICP进一步增高。过度通气虽可降低PaCO2和脑脊液二氧化碳分压，从而降低ICP，但同时也可诱发脑血管收缩导致脑缺血。因此也不建议常规应用过度通气来降低颅内压[7]。
当前指南推荐：将PaCO2精确控制在35~40 mmHg范围以内，以避免颅内压升高或颅内动脉痉挛导致脑缺血[8]。对于存在急性脑疝风险的患者，可短期内实施轻度的过度通气(PaCO2 30~35 mmHg)[9]，不推荐长期使用过度通气来降低颅内压。而这些精准的麻醉管理离不开持续的定量的PaCO2监测[10]。
04
恶性高热的“早期预警系统”
恶性高热是一种罕见的、由麻醉药物/手术触发的骨骼肌高代谢危象，病死率极高。其最早出现的征象常为PETCO2在短时间内急剧、持续性升高，远早于体温显著上升或心律失常，而且这种升高并非由通气不足、二氧化碳再呼吸或二氧化碳吸收(例如腹腔镜手术期间腹腔内二氧化碳吸收)等因素引起，且无法通过增加每分钟通气量来有效纠正。PETCO2在恶性高热时升高的原因是肌肉细胞的异常高代谢产生大量二氧化碳。当监测到PETCO2在分钟级别内快速倍增，同时伴有心动过速、肌肉强直(特别是使用琥珀胆碱或吸入麻醉药后出现咬肌强直)时，必须立即启动恶性高热应急预案。因此，PETCO2监测是早期诊断恶性高热，能为早期干预治疗赢得宝贵时间的关键。
05
非插管全身麻醉患者通气不足的预警器
在深镇静和非插管全身麻醉中，患者需要保留自主呼吸，维持有效的通气功能。但深镇静和麻醉过程中，患者随时可能发生呼吸抑制和气道梗阻等。而脉搏血氧饱和度(peripheral oxygen saturation，SpO2)的监测存在滞后性，仅在发生低氧血症时才能发现。在SpO2下降前，PETCO2波形即可显示呼吸频率减慢、幅度降低或出现平台，提示通气不足。一项研究数据显示，从呼气末二氧化碳监测发现呼吸抑制开始至低氧发生的中位间隔时间为60 s[11]。因此，PETCO2监测能够更早的发现通气不足和呼吸抑制，从而降低非插管全身麻醉患者术中低氧血症的发生率[12-13]。
因此，对于肥胖、睡眠呼吸暂停综合征、困难气道、严重基础心肺疾病或处于俯卧位等低氧血症高危人群，以及发生低氧血症后纠正难度较大或对低氧血症耐受性差的高危患者，实施深度镇静或非插管全麻时，推荐实施持续PETCO2监测。国际监测指南中也强烈建议在实施中度以上镇静/ 全身麻醉时应考虑使用PETCO2监测[1]。这已成为日间手术、无痛消化内镜诊疗等无插管麻醉场景中防止未被发现呼吸事件的安全金标准。
06
反映循环状态的辅助指标
在通气参数保持恒定的情况下，PETCO2数值的变化与心输出量和肺血流量高度相关。这使其成为评估循环状态的敏感指标。心输出量减少导致肺灌注下降，二氧化碳输送与清除减少，PETCO2随之降低。其临床应用包括：(1)评估复苏效果：心肺复苏期间，PETCO2是判断胸外按压质量、预测自主循环恢复(recovery of spontaneous circulation，ROSC)的有效指标之一。持续低水平的PETCO2(如＜10 mmHg)提示按压效果不佳或ROSC可能性低，而PETCO2突然显著上升(通常＞ 40 mmHg)是ROSC最早出现的征象。PETCO2的测量值被证实与胸外按压所产生的心输出量直接相关，这一关联已在急诊及重症监护病房患者中得到验证。两项前瞻性观察性研究指出，在心搏骤停发生后，PETCO2水平会迅速下降至3 mmHg以下，而在实施心脏按压期间逐渐回升，并于自主循环恢复前不久达到平均峰值，超过7.5 mmHg[14]。该PETCO2峰值被视为自主循环恢复的最早期征象之一，甚至可能早于可触及脉搏或血压的恢复。此外，多篇前瞻性观察研究显示，在启动高级心脏生命支持后20 min，若测得PETCO2持续低于或等于10 mmHg，可较为准确地预测成人心搏骤停患者的死亡结局[15]。(2)监测循环状态：在术中急性大出血、过敏性休克或心包填塞时，PETCO2的突然下降可早于血压的明显变化，为早期干预提供预警。在脓毒症相关疾病患者群体中，PETCO2水平与乳酸值呈现显著的负相关性。PETCO2在预测疑似脓毒症患者死亡率方面的价值与乳酸相当[16]。一项针对183例院前监测患者的前瞻性研究表明，与PETCO2值较高的患者比较，初始PETCO2 ≤ 25 mmHg 的疑似脓毒症患者，其最终确诊为脓毒症的比例更高，进展为严重脓毒症的风险也显著增加，同时死亡率也相对升高[17]。
07
诊断空气/气体栓塞的“即时警报器”
气体栓塞是某些手术(特别是神经外科坐位手术、腹腔镜手术、脊柱侧弯矫正手术)中的严重并发症。气体进入静脉系统并栓塞肺动脉，导致肺血流量锐减，PETCO2随即急剧下降。PETCO2下降是该并发症最早、最敏感的监测指标之一，早于血压下降、SpO2降低或听诊异常。在高危手术中，PETCO2骤降是预警气体栓塞的重要信号。目前腹腔镜肝切除术的应用日益广泛，在肝实质离断过程中，发生静脉气体栓塞的风险会增加。在正压二氧化碳气腹条件下，这种风险可能进一步升高。为减少肝切除术中出血而采用低中心静脉压麻醉，情况可能更为严重。动物实验研究表明，腹腔镜肝切除术的二氧化碳栓塞率高达73%，大多数气体栓子为微气泡，与肝静脉解剖分离过程相关。因此，在此类高危手术中，PETCO2的监测显得尤为重要[18]。
08
在特殊病理状态中的诊断价值
8.1 慢性阻塞性肺疾病与哮喘由于通气血流比例失调和肺泡排空不均，PETCO2波形可呈现特征性的“鲨鱼鳍”状(倾斜的上升支和平台期)，其程度与气道阻塞严重性相关。治疗后波形可改善，作为疗效的动态评估。另外，在肺功能异常及通气- 血流比例失调的患者中， PETCO2与PaCO2之间的差值会相应增大，其变化程度与肺部疾病的严重性相关，这一监测也可以用于评估急性呼吸衰竭合并严重高碳酸血症患者在急诊接受无创呼吸治疗的有效性[19]。
8.2 指导呼气末正压选择在急性呼吸窘迫综合征患者或单肺通气时，通过监测PETCO2结合血气分析，可以辅助选择对心输出量和死腔量影响最小的呼气末正压水平。
8.3 指导允许性高碳酸血症策略在实施肺保护性通气策略时，需要精确控制PaCO2在可接受的高水平。PETCO2为这一策略提供了连续、无创的实时监控。
09
监测技术融合与研究前沿
近年来，PETCO2监测的技术融合与研究前沿正以前所未有的速度推进，其核心是从 “被动监测”向“主动决策支持” 的转变。在技术层面，这一转变体现为硬件与系统的双重突破：一方面，监测技术本身正向精细化与微型化演进——超低流量采样技术使监测可适配新生儿及低潮气量通气等场景[20]；多参数传感器的集成实现了呼吸力学与代谢指标的一体化同步计算，而可穿戴设备的进展则填补了传统监护在术后病房与家庭监测中的空白[21]。另一方面，人工智能的发展正将PETCO2深度嵌入临床工作中：未来可成为闭环智能通气的核心反馈变量，目标PETCO2通气模式可以驱动呼吸机自动维持目标二氧化碳水平；其动态趋势与多模态生理信号融合后，借助人工智能算法可实现更早期、更精准的临床事件预警。预测医学与人工智能的结合也正在打开新局面：机器学习能自动解码PETCO2波形中隐含的亚临床模式，如早期支气管痉挛或隐匿性低血容量信号；基于PETCO2多维数据构建的预后模型[22]。
10
结语
PETCO2监测已深度融入现代麻醉管理的全流程。它不仅是通气监测工具，更能综合反映呼吸、循环及代谢状态。从确保气道安全、优化通气管理、调控脑灌注，到预警恶性高热与气体栓塞，PETCO2监测在提升麻醉安全中具有不可替代的作用。将其作为常规强制性监测标准，是麻醉实践的基本要求。随着监测技术和人工智能的发展，PETCO2所提供的信息价值将得到进一步深化。
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