在全球范围内，创伤性脑损伤(TBI)是儿童发病率和死亡率的主要疾病。在TBI救治期间，通过动脉二氧化碳分压(PaCO2)的调整可以帮助调控脑灌注状态。然而，对儿童进行持续的动脉血取样具有一定挑战性，且并发症并不少见。而二氧化碳波形图可以无创、动态监测呼末二氧化碳分压(EtCO2)，与动脉血样本测得的PaCO2相比，其成本更低，并发症更少，已广泛用于儿科临床实践中。
EtCO2可以合理估算健康成人的PaCO2水平。通常认为PaCO2和EtCO2之间0-5mmHg的平均差值是具有良好一致性，并且在长程神经外科手术的全麻患者、临床病情稳定的儿科重症监护病房(PICU)患者以及合并低血压、代谢性酸中*或严重肺损伤的TBI成年患者中已得到证实。但迄今为止，重型TBI儿童患者中，EtCO2替代PaCO2的临床实用意义尚未进行证实。近来，脑创伤基金会发布的第三版重症儿童TBI的临床管理指南中，建议入院后48h内避免预防性过度通气以及PaCO2水平低于30mmHg。最近的一项研究发现，该项推荐可以改善出院时患者的临床结局。然而，该管理指南中没有明确推荐或反对使用EtCO2监测，因为缺乏使用PaCO2与EtCO2监测用于预防非必要低碳酸血症和高碳酸血症的数据比较。为了评估在TBI儿童和成年患者中，使用EtCO2作为PaCO2替代指标的有效性，本研究对一项前瞻性队列研究的数据进行了二次分析，以阐释TBI后早期PaCO2和EtCO2之间的一致性，并进一步明确影响PaCO2-EtCO2一致性的相关因素。方法
经华盛顿大学人类学机构批准，年12月17日至年1月10日期间，研究者对近期发表的关于重症TBI儿童患者管理指南的依从性和解决方案的相关性研究（PEGASUS）的数据进行了二次分析。
研究对象及设置
Harbourview医疗中心是一家拥有张床位的混合了成人和儿童的Ⅰ级创伤中心，接收太平洋西北地区的5个州（华盛顿、怀俄明、阿拉斯加、蒙大拿和爱达荷）的患者。该中心配置18张床位的PICU，且每年大约收治名患有TBI的儿童创伤患者。研究患者系年5月1日至年7月31日期间入住Harbourview医疗中心PICU的18岁以下的TBI患者，满足1、入院后第一个24h内，记录一个或者多个EtCO2值，且至少测量一次PaCO2；2、在测量PaCO2前60min内的任意时间点，获取一组或多组配对PaCO2-EtCO2和收缩压(SBP)数据对（附录图1）。数据采集
从HarbourviewTrauma登记系统获取人口学数据、以及损伤机制和损伤严重程度的数据。通过计算机断层扫描诊断TBI，从电子记录中提取外科手术的具体过程、PaCO2、EtCO2、SBP、氧合指数、血氧饱和度水平和GCS评分情况。
EtCO2和PaCO2测量
对入PICU后最初24小时临床护理期间收集的临床数据进行了检查。通过动脉血气测量的PaCO2由实验室人员输入电子记录。
通过美敦力二氧化碳波形图进行EtCO2动态监测，并由PICU护理人员或呼吸治疗师手动输入电子记录系统，每小时至少录入一次。
与EtCO2和PaCO2数据对匹配的SBP数据是根据数字血压计或有创动脉血压监测获得，且从SpaceLabs中心监测系统自动录入，每小时至少录入一次。
所有成组数据均在患者机械通气时获取。
小儿急性呼吸窘迫综合征的定义
如果患儿在伤后七天内满足小儿急性肺损伤共识的小儿急性呼吸窘迫综合征（PARDS）诊断标准，则确定诊断PARDS。6小时内至少出现3次氧合指数或氧饱和度指数达到定义数值即满足PARDS诊断的氧合标准。
调取所有达到氧合标准患儿的病史资料，用于评估胸片检查实质性浸润的存在以及水肿的来源
EtCO2、PaCO2、SBP配对
针对日常医疗护理期间获得的单次动脉血气测量值，纳入的血气测量值系与30min内护理记录最接近的EtCO2值进行PaCO2-EtCO2配对。PaCO2测量前60min内最近一次SBP数值，组成PaCO2-EtCO2-SBP配对。
排除脑死亡诊断呼吸暂停试验期间测量的数值。
PaCO2-EtCO2一致性
通过二氧化碳波形图获取的EtCO2是从肺泡毛细血管弥散的相对富含CO2的肺泡气体与在灌注相对较差通气区域（即死腔）中的较少CO2肺泡气体的混合。
死腔包括进行通气但不参与气体交换的呼吸系统组成部分，参与通气但由于生理或病理因素而无血流灌注的肺泡部分，以及人工气道和呼吸机部分组件。
PaCO2值通常比生理条件下的EtCO2值高2-5mmHg。因此PaCO2-EtCO2数据对中，PaCO2值比其成组的EtCO2值大0-5mmHg时，则认为两者一致，否则认为不一致。
解释变量的选择和变量分类
潜在的解释变量是根据文献回顾和研究团队在前期讨论期间确定的，主要包括：胸部损伤的严重程度、非头部及胸部损伤的严重程度、诊断PARDS（入院后24h或1-7d内）、低血压、年龄、入院后时间、测量PaCO2与EtCO2记录的时间差。
存在严重胸部损伤或非头及胸部损伤，且特定区域的简易损伤评分（AIS）大于2分，被编码为二元变量。低血压定义为SBP小于（70mmHg+2×患者年龄），且编码为二元变量。
将患者的PARDS按照发生时间进行如下分类：入PICU第一周内未发生、入PICU后24h内发生、或在24h后但是在1周内发生。
入院后时间分类：0-8h、9-24h；年龄分层：1岁以下、1-4岁、5-9岁、10-14岁、15-17岁。
结果在名入院TBI儿童患者中，名（名男孩和34名女孩）最终纳入研究；其中62名患者和6对PaCO2-EtCO2数据被排除，基于原因：预定义的测量时间窗内缺乏数据或数据系脑死亡诊断呼吸暂停试验期间的结果（附录图1）。对PaCO2-EtCO2数据进入最后的队列分析（表1）。每位患者纳入研究的PaCO2-EtCO2对数的中位数为3（四分位间距，2、4）（附录图2）。与被剔除的患者相比，纳入研究的患者损伤严重程度评分更高，且更多接受开颅手术（表1）。其中对PaCO2-EtCO2数据对，PaCO2与其配对EtCO2值一致（42.0%）。
在入PICU后24h内出现PARDS患者中，共采集到67对（15.1%）PaCO2-EtCO2数据（表1）。对于入PICU后1-7d内出现PARDS的患者，共记录了92对（20.7%）PaCO2-EtCO2数据。与一致的数据对相比，不一致的数据对更常见于入院后24h内诊断为PARDS的患者（例中的56例[21.7%]，而例中的11例[5.9%]）。
表1:入PICU后24h内PaCO2-EtCO2一致性不同状态的TBI儿童患者的队列特征
对PaCO2-EtCO2数据中，PaCO2与其配对EtCO2差值平均值为2.7mmHg（95%CI，-11.3-16.7mmHg）（图1A）。其中对（42.0%）的PaCO2比其配对EtCO2值高0-5mmHg。43名患者（31.4%）至少有1对数据存在不一致性。在入院后24h内未出现PARDS的患者中，获得的对PaCO2-EtCO2数据中，PaCO2与配对EtCO2差值平均值为1.4mmHg（95%CI，-9.2-12.0mmHg）（图1B）。在对数据中，对（46.6%）的PaCO2比其配对的EtCO2值高0-5mmHg。在入院后24小时内发生PARDS的患者中获得的67对PaCO2-EtCO2数据中，PaCO2与其配对EtCO2差值为9.9mmHg（95%CI，-11.1-30.8mmHg）（图1C）；其中11对（16.4%）数据中，PaCO2比其配对EtCO2值高0-5mmHg。图1:根据不同分类，利用Bland-Altman分析法比较PaCO2和EtCO2
A、所有患者的PaCO2和EtCO2（名患者对PaCO2-EtCO2；其中对（42.0%）EtCO2-PaCO2差值在5mmHg以内）
B、入PICU24h内未发生PARDS患者的PaCO2和EtCO2（名患者对PaCO2-EtCO2；其中对（46.8%）EtCO2-PaCO2差值在5mmHg以内）
C、入PICU24h内发生PARDS患者的PaCO2和EtCO2（14名患者67对PaCO2-EtCO2；其中11对（16.4%）EtCO2-PaCO2差值在5mmHg以内）
偏差由蓝线表示。协议限制用黑线表示，并根据重复测量进行调整。可接受协议的先验限制用橙色线表示。边缘直方图描述值在对之间的分布
利用Passing和Bablok回归分析发现：PaCO2和EtCO2之间存在正值常数和正相关（附录图3、4），同Deming回归分析也发现相似的结果。而皮尔逊相关性分析提示相关系数为0.45，中度相关。
与入院后9-24h相比，入PICU后前8h的PaCO2-EtCO2差值变异性较大（图2A）；然而，当仅对24h存活患者的数据对进行分析，却未能发现此差异性（图2B）。
图2:入PICU入院后，PaCO2和EtCO2一致性的差异性
A、实心点代表名患者的对PaCO2-EtCO2差值分布
B、实心点代表入PICU后，24h存活的名患者的对PaCO2-EtCO2差值分布
实线表示入PICU后每小时PaCO2和EtCO2之间差值的平均值
阴影区表示PaCO2和EtCO2之间差值平均值的95%CI
表2和附录表2提示：多因素回归，解释变量与PaCO2-EtCO2一致性的相关性。在纳入分析的多变量中，与入院第一天未发生PARDS相比，发生PARDS的患者出现PaCO2-EtCO2一致性的可能性较低（adjustedOR0.20；95%CI，0.08-0.51）；多变量模型调整后，相关性没有明显变化。
表2:PaCO2和EtCO2之间一致性的相关因素以及一项基于名因TBI入PICU治疗患儿的已选择协变量的预试验
a、PaCO2和EtCO2之间的一致性定义为差值0-5mmHg之间，在相同的30min间隔内记录两个数值
B、多变量模型使用基于患者的Logistic回归
c、根据预试选择协变量用于调整后的的模型，包括年龄、24h发生PARDS、胸部损伤、头部损伤、非头部-非胸部损伤和休克
d、固定效应模型解释了随着时间的推移，同一患者纵向出现休克。
e、依据高级创伤生命支持手册。
入院24h内发生PARDS的患者24h内的PaCO2-EtCO2差值均值比从未发生PARDS的患者差值均值高9.41mmHg（95%CI，6.73-12.10mmHg）。入院后1-7天内出现PARDS的患者在入院前24h内的PaCO2-EtCO2差值均值比从未出现PARDS的患者差值均值高4.02mmHg（95%CI，3.02-5.01mmHg）（图3）。
入院后24h内发生PARDS的患者PaCO2-EtCO2差值均值比入院后1-7天内发生PARDS的患者差值均值高5.39mmHg（95%CI，2.68-8.11mmHg）；当仅对24h存活患者的数据对进行分析时，却未能发现此差异性；
ROC曲线，入院24h内未发生PARDS患者的PaCO2-EtCO2差值与入院后1-7天内发生PARDS相关（AUC，0.78）。此外，就入院后的第一个24h内未出现PARDS的患者而言，3mmHg或更高的PaCO2-EtCO2差值对随后PARDS发病预测的敏感性和特异性为0.72（附录表3示：不同水平PaCO2-EtCO2差值的cut-off值的敏感性和特异性情况）。
图3:按PARDS发生时间分层，所有PaCO2-EtCO2差异值的箱线图
箱线图对应发生PARDS的时间：入PICU后24h内（67对；n=14），入PICU后1-7天内（92对；n=22），或入PICU后1周内从未发生PARDS（对；n=）
基于假设方差不齐两样本t检验：
24h内发生PARDS的患者与未发生的患者相比，EtCO2-PaCO2差值高9.41mmHg（95%CI，6.73-12.09mmHg；P.）
24h后发生PARDS的患者与未发生的患者相比，EtCO2-PaCO2差值高4.02mmHg（95%CI，3.02-5.01mmHg；P.）
24h内发生PARDS的患者与24小时后发生PARDS的患者相比，PaCO2-EtCO2差值高5.39mmHg（95%CI，2.68-8.11mmHg；P0.）
上下须代表每个图四分位间距的±2倍
箱型上边框和下边框分别表示75和25百分位数，中心水平线表示中位数
圆表示超出四分位间距2倍的数值点，且定义为异常值
讨论
本研究对患有TBI住院儿童患者的主要发现是：1、总体不到一半的PaCO2-EtCO2数据对是一致的，相关性中等水平；2、入PICU前24h出现PARDS与PaCO2-EtCO2较低的一致性可能有关；3、即使在最初24h内没有发生PARDS，在随后的一星期内发生PARDS的患者中，PaCO2-EtCO2的差值中位数也高于随后未发生PARDS的患者。这些发现表明，尽管EtCO2监测极具吸引力，但EtCO2数据不建议在儿童TBI早期替代PaCO2数据。本研究使用3种相互补充的的统计方法来评估EtCO2作为PaCO2替代指标的准确性。1、利用Bland-Altman分析，结果提示EtCO2与PaCO2的一致性不到50%。2、利用Passing回归和Bablok回归分析则提示：PaCO2和EtCO2在测量值之间存在正值常数和正相关。3、根据Pearson相关系数，提示PaCO2和EtCO2中度相关。总体来说，这些相关性分析的指标提示：PaCO2和EtCO2之间的中度一致性和相关性。据目前所知，本项研究是第一次使用多种准确度测量方法来探讨PaCO2-EtCO2一致性问题，但是结果表明仍需进一步定义二氧化碳波形图的使用，且需在儿童TBI后早期进行PaCO2测量。Lee等报道，在TBI成人患者中，77.3%的患者PaCO2和EtCO2值之间的差值在5mmHg以内。相比之下，本项关于儿童TBI的研究表明两者一致性较低，且没有明确低血压或严重胸部损伤是否是PaCO2-EtCO2一致性的影响因素。PaCO2-EtCO2一致性的定义和研究设计（PICU与急诊室以及动脉血测量时间）的差异可能是导致这些结果差异的原因。然而，为了反映临床实践，本研究采用了较窄的范围（PaCO2-EtCO25mmHg）定义一致性，并在临床合理的时间间隔内进行数据配对，这可能会降低一致性的测量水平。尽管，本研究中婴儿和幼儿占比太少，以至于无法得出明确的结论，但婴儿和幼儿中相对较大的死腔量可能会增加PaCO2-EtCO2的差异，进一步降低PaCO2-EtCO2的一致性。解剖和生理死腔导致PaCO2值高于同步测得的EtCO2值。但在本研究中很多数据对中观察到了PaCO2-EtCO2为负数。这种负值差异可能是由于EtCO2测量之前呼出的CO2在通气回路中累积或设备校准误差造成，但是最可能是研究者在长达30分钟的时间内进行PaCO2-EtCO2数据对匹配，期间患者临床干预出现变化，导致记录的EtCO2峰值与干预后下降的PaCO2值进行匹配。本研究专门对TBI儿童患者发生PARDS进行分析，因为颅高压、严重全身炎症反应、直接创伤性肺损伤、吸入性或者原发肺炎引起的继发性肺损伤等多种因素，TBI儿童患者有发生PARDS的风险。因此，合理进行预测，许多有TBI的严重创伤儿童，尤其是那些合并PARDS或其他肺部病理改变的儿童，可能会有较高的肺泡死腔，因此容易出现PaCO2-EtCO2的不一致。本研究也明确了PARDS是与PaCO2-EtCO2一致性降低相关的独立危险因素，这也为合并肺部疾病的TBI儿童的二氧化碳波形图的应用提供了新的依据。本研究的数据还表明，对于入PICU后前24h内未被出现PARDS的患者，与从未发生PARDS的患者相比，入院后24h后发生PARDS的患者PaCO2-EtCO2的差值更大，提示患者在达到PARDS的诊断标准之前，可能就存在通气-血流比不匹配和死腔的增加。因此，可以合理预期，许多患有TBI的严重受伤儿童，尤其是那些具有PARDS或其他肺部病理特征的儿童，可能会有较高的肺泡死腔分数，从而降低PaCO2-EtCO2的一致性。本研究确定PARDS是与PaCO2-EtCO2一致性可能性较低相关的独立因素，这为伴有并发肺部疾病的TBI儿童的capnography应用提供了新信息。这些数据还表明，对于在PICU入院前24小时内未被诊断为PARDS的患者，入院后24小时后发生PARDS的患者与从未发生PARDS的患者相比，PaCO2-EtCO2的差异仍然更大，提示患者在达到PARDS的全部标准之前，可能存在通气-灌注不匹配和死亡空间比例恶化。需要进一步评估PaCO2-EtCO2一致性能否作为儿童TBI患者中，PARDS发生的早期潜在指标。由于创伤质量改善计划和脑创伤基金会指南均中均未提及EtCO2测量在TBI患者中的应用，因此本研究提供了新的证据来填补这一理论和实践的空白。本研究数据表明，尽管在入PICU前24h内，PaCO2-EtCO2差值相对恒定以及两者一致性中度相关，但与后16h相比，前8h内的PaCO2-EtCO2差值的变异性更大。因此，入院后24h内连续测量PaCO2仍应被视为监测CO2分压水平的最佳方式，尤其是在可能需要持续复苏且优化脑灌注的关键时期。鉴于治疗重点在于预防低碳酸血症，因此本研究的这些发现需要脑创伤基金会指南来解决动脉测量PaCO2的问题。局限性1、研究结果可能无法代表全部，因为数据均来自一个Ⅰ级创伤中心，且因为没有匹配数据对被排除研究的患者在几个临床特征上存在差异。2、超过40%的EtCO2数据是在测量PaCO2的10分钟内记录的，但仍有一些配对数据点的时间间隔长达30分钟，这可能会降低我们研究结果的精确度。3、本研究没有分析入院24后的数据。4、尽管使用固定效应的多变量回归模型和先验分析框架，但仍然不能排除一些可测量因素无法捕获的残余混杂。结论TBI儿童住院患者中，PaCO2-EtCO2一致性低于50%，尤其是在合并PARDS的情况下。在入PICU前8h内，两者一致性最低，而住院早期PaCO2-EtCO2一致性低可能与随后出现PARDS有关。TBI儿童患者伤后前24h内，ETCO2不能替代PaCO2测量数值。预览时标签不可点收录于合集#个上一篇下一篇