什么是经皮氧分压【学术】经皮二氧化碳分压和经皮氧分压短时监测在重症早产儿中的应用价值
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摘要
目的 探讨经皮二氧化碳分压（transcutaneous carbon dioxide pressure，TcPCO2）和经皮氧分压（transcutaneous oxygen pressure，TcPO2）短时监测在重症早产儿中的应用价值。
方法 回顾性分析2018年1月至12月在广州市妇女儿童医疗中心住院且需呼吸支持的62例患儿TcPCO2和TcPO2与同步动脉血气［动脉二氧化碳分压（arterial carbon dioxide pressure，PaCO2）和动脉氧分压（arterial oxygen partial pressure，PaO2）］的348组配对数据，并根据出生体重（>1 000 g~≤1 500 g 23例，配对数据129组；≤1 000 g 18例，配对数据130组）和胎龄（≤28周16例，配对数据127组；28~34周29例，配对数据159组）进行分层比较，采用Pearson相关性分析和Bland-Altman散点图评估TcPCO2与TcPO2和PaCO2与PaO2的相关性与一致性；并绘制受试者工作特征曲线，分析 TcPCO2对新生儿高碳酸血症的诊断效能。
结果 全部患儿TcPCO2与PaCO2呈正相关，一致性较好（r=0.913，95%CI：0.894~0.929）；出生体重>1 000 g~≤1 500 g和≤1 000 g患儿的TcPCO2与PaCO2均呈正相关，一致性均较好（r=0.909，95%CI：0.874~0.935；r=0.934，95%CI：0.908~0.953；P值均<0.05）；胎龄≤28周和28~34周患儿的TcPCO2与PaCO2均呈正相关，一致性均较好（r=0.938，95%CI：0.913~0.956；r=0.871，95%CI：0.827~0.904；P值均<0.05）。TcPCO2诊断高碳酸血症的灵敏度、特异度及曲线下面积分别为90.91%、85.85%和0.942。全部患儿及出生体重>1 000 g~≤1 500 g、胎龄28~34周患儿的TcPO2与PaO2相关性较差（r值均<0.75，P值均<0.05）；出生体重≤1 000 g和胎龄≤28周患儿的TcPO2与PaO2无相关性（P值均>0.05）。
结论 TcPCO2短时监测可准确评估需呼吸支持重症新生儿的PaCO2，对高碳酸血症也有很高的诊断价值。但TcPO2对PaO2的评估作用有限，可能需结合其他指标。
【关键词】 血气分析；婴儿，早产；血气监测，经皮；重症监护，新生儿
随着围产医学技术的发展，危重症新生儿尤其是超早产儿的救治成功率明显提高，极低出生体重儿（very low birth weight infant，VLBWI）和超低出生体重儿（extremely low birth weight infant，ELBWI）的救治存活率分别达83%~90%和43.7%~60.4%［1-5］。在新生儿重症监护病房（neonatal intensive care unit，NICU）内，动脉血气常用于评估患儿的通气和氧合功能，但其为有创操作，频繁采血容易导致感染、医源性失血、疼痛或血流动力学波动［6］。有研究指出，胎龄<28周的极早产儿在生命的最初4周内，动脉穿刺中位数为47次（26~56次），丢失近三分之一的总血容量［7］。早产儿反复疼痛刺激可影响大脑及神经发育，造成一系列近期和远期不良影响［8-9］。
近年来，无创经皮二氧化碳分压（transcutaneous carbon dioxide pressure，TcPCO2）和经皮氧分压（transcutaneous oxygen pressure，TcPO2）监测在成人、儿童及新生儿中已广泛应用于机械通气、手术麻醉、重症监护等过程中［10-12］。国内研究显示，TcPCO2与动脉二氧化碳分压（arterial carbon dioxide pressure，PaCO2）的一致性明显优于TcPO2与动脉氧分压（arterial oxygen partial pressure，PaO2）的一致性，TcPCO2能较好预测和评估PaCO2［13-14］。因早产儿皮肤较薄，有利于局部毛细血管气体弥散，可以更精确测量TcPCO2和TcPO2。国外更多采用的是持续监测技术，但长时间的监测可能会灼伤早产儿薄弱的皮肤，增加疼痛及感染的风险。目前关于TcPCO2和TcPO2短时监测在重症新生儿中的应用研究较少，而两者能否有效替代血气分析，减少临床反复采血，对优化早产儿管理有着重要意义。因此，本研究通过回顾性分析在呼吸支持条件下重症新生儿的TcPCO2和TcPO2与同步动脉血气的相关性及一致性，评估TcPCO2诊断新生儿高碳酸血症的效能，为其临床应用及推广提供依据。
一、研究对象
本研究为回顾性研究。研究对象为2018年1月至12月间在广州市妇女儿童医疗中心NICU住院且需呼吸支持［包括有创机械通气（常频或高频）和无创机械通气（经鼻持续气道正压通气或无创正压通气）］的252例新生儿。纳入标准：（1）需呼吸机辅助通气；（2）机械通气时间超过24 h；（3）TcPCO2和TcPO2与动脉血气同步进行。排除标准：（1）紫绀型先天性心脏病；（2）经皮血气监护仪探头固定部位皮肤存在水肿、感染或破溃；（3）组织低灌注或休克表现，如低血压、皮肤花斑纹、少尿或无尿、毛细血管充盈时间>3 s。根据纳入排除标准最终纳入分析62例。本研究经本院伦理委员会批准（伦第178A01号），豁免患儿及家属知情同意。
二、研究方法
1.TcPCO2和TcPO2监测：采用的经皮血气监测仪为TCM4（丹麦雷度）。具体操作如下：监测前由管床护士对仪器进行校准，探头固定部位为患儿上腹部皮肤，在皮肤消毒后予粘贴固定环，加入接触液并连接电极头与固定环，待读数稳定（10~15 min），记录数据结果，电极温度维持在43 ℃。监测时注意探头要紧贴皮肤，避开水肿或破溃部位，监测时间10~15 min，如持续性监测需更换探头位置，避免灼伤早产儿皮肤。探头半透膜2周更换一次。
2.PaCO2和PaO2检测：待TcPCO2和TcPO2监测数值稳定后同步抽取患儿外周动脉血行血气分析，采用的动脉血气分析仪为RAPID Point500（西门子）。根据科室内血气分析操作流程，由经验丰富的护士快速抽取外周动脉血，并在1 min内交由医师放入仪器检测，避免出现血凝块影响检测，保证检测标准和规范，并记录PaCO2和PaO2值。
3.定义：根据动脉血气结果，PaCO2>60 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）定义为高碳酸血症。1组配对数据包括同一时间的TcPCO2与PaCO2和TcPO2与PaO2。
4.资料收集：由专人收集患儿性别、出生胎龄、出生体重、机械通气模式、TcPCO2和TcPO2、PaCO2和PaO2、脉搏血氧饱和度（pulse oximetry saturation，SpO2）等资料。
5.分组：由于纳入分析的患儿多为出生体重≤1 500 g的VLBWI和胎龄≤34周的早期早产儿，故只对这部分早产儿进行出生体重和胎龄分组：出生体重>1 000 g~≤1 500 g 共23例，配对数据129组；出生体重≤1 000 g共18例，配对数据130组；胎龄≤28周共16例，配对数据127组；胎龄28~34周共29例，配对数据159组。
三、统计学分析
采用SPSS 20.0软件进行数据处理。正态分布的计量资料以
一、一般情况
62例患儿中，男婴44例，女婴18例；出生胎龄为（31.4±4.7）周（24.4~42.2周）；出生体重为（1 605±935）g （640~4 410 g）。62例共收集到348组配对数据。所有患儿在监测过程中均未发生皮肤灼伤情况。
二、TcPCO2与PaCO2、TcPO2与PaO2的相关性分析
所有患儿、出生体重>1 000 g~≤1 500 g和≤1 000 g、胎龄≤28周和28~34周患儿的TcPCO2与PaCO2均呈正相关，相关性较好（r值均>0.75，P值均<0.05）；而所有患儿、出生体重>1 000 g~≤1 500 g及胎龄28~34周患儿的TcPO2与PaO2相关性较差（r值均<0.75，P值均<0.05）；出生体重≤1 000 g和胎龄≤28周患儿的TcPO2与PaO2无相关性（P值均>0.05）。见表1。
三、TcPCO2与PaCO2一致性分析
由于各组患儿TcPO2与PaO2相关性较差或无相关性，因此只对TcPCO2与PaCO2进行Bland-Altman一致性分析。各组TcPCO2与PaCO2测量值差值均数均接近0 mmHg，分别有94.0%（327/348）、95.3%（123/129）、93.8%（122/130）、93.7%（119/127）、94.3%（150/159）的点落在95%一致性界限内。表明TcPCO2与PaCO2具有较好的一致性。见表2和图1。
四、TcPCO2对高碳酸血症的诊断效能分析
以动脉血气结果为标准，诊断高碳酸血症的配对数据有73组，绘制ROC曲线。TcPCO2诊断高碳酸血症的灵敏度、特异度、AUC分别为90.91%、85.85%和0.942（图2）。
一、TcPCO2短时监测的准确性及优缺点
TcPCO2和TcPO2监测的原理是基于毛细血管对热特性的反应，通过加热探头使局部毛细血管动脉化，气体弥散至皮肤表面并透过探头半透膜，引起电极pH值变化，产生电位差，从而估算出数值。探头温度越高，毛细血管动脉化越好，数值越准确，但高温探头容易灼伤早产儿皮肤，目前的探头温度推荐为40~44 ℃。国外更多采用的是持续监测技术，但长时间的监测也会灼伤皮肤，增加疼痛及感染风险。李炳辉等［15］报道较低电极温度（38~41 ℃）的TcPCO2与42℃的TcPCO2比较差异无统计学意义，且各电极温度的TcPCO2与PaCO2呈正相关（r>0.8，P<0.05），认为较低电极温度（38~41 ℃）可取代临床常用的42 ℃。本研究采用了短时监测，每次监测时间为10~15 min，探头温度为43 ℃，结果显示在机械通气重症新生儿中，TcPCO2与PaCO2呈正相关，相关性较好（r>0.75，P<0.05），TcPCO2与PaCO2平均差值接近0 mmHg，超过90%的点落在95%一致性界限内，说明TcPCO2与PaCO2的相关性和一致性均较好，TcPCO2短时监测准确性较高，可用于替代PaCO2检测，且未发生任何皮肤灼伤，有希望进行临床推广。另外， TcPCO2准确性的影响因素除了探头温度，还有局部皮肤水肿或灌注不良。Nadkarni等［16］报道在循环灌注不良如休克、低体温、低血压情况下，由于局部毛细血管气体弥散障碍，TcPCO2和TcPO2对PaCO2和PaO2的评估价值低，容易存在较大偏差。而胎龄、体重、氧浓度等对经皮监测与动脉血气间的影响在可接受范围内［17］。本研究对出生体重和胎龄进行分层分析发现，TcPCO2的准确性受胎龄和出生体重影响不大，TcPCO2适用于不同胎龄及出生体重早产儿机械通气下的通气功能监测。除了评价肺功能外，PaCO2也是反映酸碱平衡的重要指标。高碳酸血症与脑局部组织氧饱和度下降有关［18］。当PaCO2超过55 mmHg时，观察到脑血流量明显增加，可能会增加脑室内出血的风险［19-20］。本研究结果发现，TcPCO2诊断动脉高碳酸血症的灵敏度、特异度和AUC 较好，提示TcPCO2短时监测对机械通气患儿的高碳酸血症也有很高的诊断价值。因此，TcPCO2动态监测既可避免过高或过低二氧化碳对神经系统的不良影响，又可以减少频繁动脉采血带来的医源性失血或感染等风险，优化早产儿管理。
二、TcPO2短时监测的准确性及优缺点
目前氧合功能的主要监测指标包括PaO2、SpO2和TcPO2，各有优缺点。PaO2虽是氧合测量的金标准，但由于是有创操作，间歇取样只能反映取血时的状态，不能连续监测，不利于危重症患儿的监测。临床最常用的是SpO2，其简单方便，可持续监测，但根据氧解离曲线原理，当氧分压过高（超过60 mmHg）或过低的时候，氧离曲线比较平坦，随着氧分压的增加或减少，氧饱和度改变不明显，因此SpO2无法检测明显的高氧或低氧，而高氧或低氧对早产儿均是有害的［21-22］。TcPO2是有效替代PaO2的一种无创方法，但由于氧的弥散功能没有二氧化碳高，为了保证监测数据具有更好的准确性就需要更高的探头温度，但探头温度过高容易引起皮肤灼伤。本研究选择的探头温度为43 ℃，结果显示TcPO2与PaO2的一致性较差，TcPO2不能准确反映PaO2，与Jakubowicz等［23］研究结果相同。TcPO2准确性不高提示可能需要更高的探头温度，但因高温探头灼伤早产儿皮肤，限制了其临床应用。因此，仅用TcPO2评价PaO2的准确性是不够的，可能需要综合SpO2和PaO2。
三、研究的局限性
本研究为回顾性研究，存在以下局限性：仅收集了同时具备无创监测数据及对应动脉血气的资料，导致很多不同步的数据不符合入组标准，因此总体例数不多，分组后样本量不大，有一定的选择偏倚；且未对不同机械通气模式或疾病进行分层分析。未来需要进一步开展大样本、前瞻性、多中心的临床研究。
综上，TcPCO2短时监测可准确预测重症新生儿的PaCO2，对高碳酸血症也有很高的诊断价值，或许可用于替代PaCO2，以减少动脉取血。但TcPO2与PaO2的相关性较差或无相关性，需要结合其他指标共同评估患儿的氧合情况。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
作者贡献声明
本文引用格式：
蔡岳鞠, 黎小兰, 荣箫, 等. 经皮二氧化碳分压和经皮氧分压短时监测在重症早产儿中的应用价值[J]. 中华围产医学杂志, 2023, 26(8): 658-663. DOI: 10.3760/cma.j.cn113903-20230216-00070.
来源：中华围产医学杂志
作者：蔡岳鞠 黎小兰 荣箫 卢伟能 张华岩 赵小朋
单位：广州市妇女儿童医疗中心新生儿科