تجهیزات10- کاپنومتر
پايش دي‌اكسيد كربن (كاپنومتري) به منظور بررسي شرايط ونتيلاسيون در شرايط هيپوكانيه‌آ و فراهم آوردن حالت غيرتهاجمي در هنگام جا كردن مكانيكي بيمار از دستگاه ونتيلاسيون به‌كار برده ميشود. پيش از آنكه در مورد انواع مختلف حالت‌هاي پايش و كاربردهاي پزشكي آن بحث شود، لازم است توضيح مختصري در مورد پايش دي‌اكسيد كربن داده شود. اندازه‌گيري دي‌اكسيدكربن (CO2) در مجاري هواي بيمار كاپنوگرافي نام دارد و معمولاً از دستگاهي به نام كاپنومتر براي اندازه‌گيري دي‌اكسيدكربن و نمايش شكل موج كاپنوگرام استفاده ميشود.
شكل موج و مقادير عددي كه از طريق كاپنوگرام به‌دست مي‌آيد مي‌تواند به پزشك در تعيين روش درمان كمك كند. دو روش اصلي پايش دي‌اكسيدكربن عبارت است از: پايش كلري متريك و پايش مادون قرمز. مانيتورهاي كلري متريك براي بررسي اينكه آيا لوله‌هاي درون حنجره‌اي به درستي در مكان خود قرار گرفته است يا خير، به‌كار مي‌رود و اين پايش بيشتر در مواردي كه التهاب حنجره وجود دارد اهميت پيدا مي‌كند. تحليل‌گر كلري متريك CO2 از جاذب‌هاي رطوبت استفاده مي‌كند كه با ماده‌اي كه تركيبي از CO2 را شامل ميشود، پوشيده ميشود تا يون‌هاي هيدروژن را جذب كند. هنگامي كه PH كاهش مييابد، رنگ ديسك جاذب رطوبت تغيير مي‌كند و از رنگ ارغواني به رنگ خرمايي تبديل ميشود. هنگامي كه رنگ ديسك ارغواني ميشود غلظت CO2 در حد 5/0 تا 03/0 درصد است و هنگامي كه بيمار CO2 را از طريق بازدم به بيرون هدايت مي‌كند، رنگ ديسك تقريباً خرمايي رنگ ميشود كه نشان‌دهنده بازدم در حد 5-2 درصد است. لوله ناي هر كجا كه باشد رنگ حنجره تغيير نمي‌كند. يكي از دلايل اينكه جابه‌جايي جابه‌جايي لوله تغيير رنگي مشاهده نمي‌شود، اين است كه كاهش شديد خون‌رساني، مشابه آنچه در شرايط ايست قلبي براي بيمار ايجاد ميشود، اتفاق مي‌افتد. اگر هيچ تبادل CO2 بين خون شريان ريوي و آلوئل‌ها صورت نگيرد، دي‌اكسيدكربن خارج ميشود و هيچ‌گونه تغيير رنگي مشاهده نخواهد شد. در اين حالت از روش‌هاي خاصي براي تثبيت مكان لوله ناي استفاده ميشود. مانيتورهاي مادون قرمز به صورت پيوسته ميزان CO2 را در سيكل ونتيلاسيون نمايش مي‌دهد. اين مانيتورها داراي دو حالت مختلف است. Mainstream (m.m) و Sidestream (s.m). مانيتورهاي M.M از ماژول‌هاي نمونه‌بردار در مجاري هوايي استفاده مي‌كند و به سرعت مي‌تواند كاپنوگرام را ثبت كند. مانيتورهاي S.M داراي خطوط نمونه بردار هستند كه از مجاري هوايي تا مانيتور ادامه دارد.
هر يك از اين حالت‌هاي پايش مزايا و معايب خاص خود را دارد. به عنوان مثال برخي از مزاياي مانيتورهاي m.m عبارت است از: 1) سنسور در مجاري هوايي بيمار قرار مي‌گيرد، 2) پاسخ بسيار سريع قابل دريافت است، 3) اتلاف زمان بسيار اندك است و 4) هيچ‌گونه فلوي نمونه‌اي وجود ندارد تا حجم جزر و مدي را كاهش دهد و در مقابل مزاياي مانيتورهاي s.m عبارت است از: 1) بي‌نيازي سنسورهاي حجيم و بزرگ در مسير هوايي، 2) توانايي اندازه‌گيري N2O، 3) خطوط نمونهبرداري يك بار مصرف و 4) توانايي به‌كارگيري اين مانيتور در افرادي كه از لوله ناي استفاده نكرده‌اند. در مقابل هر دو اين مانيتورها معايبي نيز دارد. معايب مانيتورهاي m.m شامل موارد زير است: 1) ترشح و رطوبت باعث مسدود شدن سنسورها ميشود، 2) سنسورها بايد گرم شوند تا از انقباض جلوگيري شود، 3) سنسورهاي حجيم و بزرگي در مسير هوايي بيمار كار گذاشته ميشود، 4) توانايي اندازه‌گيري N2O را ندارند، 5) مشكل مي‌توان آنها را در مورد بيماراني كه از لوله ناي استفاده نكرده‌اند، استفاده كرد و 6) امكان آلوده شدن سنسورها وجود دارد و در قابل مانيتورهاي S.M نيز داراي معايبي از جمله: 1) مسدود شدن لوله‌هاي نمونه‌بردار توسط ترشحات، 2) نياز به استفاده از لوله‌اي براي تخليه آب، 3) پاسخ كند نسبت به تغييرات CO2 و 4) كاهش حجم جزر و مدي توسط فلوي نمونه است.
براي آماده‌سازي كاپنوگرام جهت استفاده، اين دستگاه حتماً بايد كاليبره شود و كاليبراسيون اين دستگاه معمولاً در اتاق هوا شامل تقريباً 3% CO2 انجام ميشود. حفره نمونهبرداري در كاپنومترهاي m.m يا خطوط نمونهبرداري در كاپنومترهاي m بين آداپتور مجراي هوا و مدار ونتيلاسيون قرار داده ميشود. هنگام استفاده از كاپنومتر، بايد به‌سرعت كاپنوگرام نمايش داده شود. CO2 در هنگام خارج شدن و با توجه به شكل موج‌هاي ثبت شده داراي سه فاز است كه در شكل (1) نمايش داده شده است. فاز I در ابتداي تنفس و در زماني كه فضاي مرده آناتوميك در حال تخليه شدن است، رخ مي‌دهد. تا زماني كه فضاي مرده در تبادل گازها دخالتي نداشته باشد، شامل هيچ CO2 براي اندازه‌گيري نيست. فاز II ابتداي مرحله افزايش CO2 و زماني است كه گازهاي آلوئولي با فضاي مرده مخلوط ميشود و فاز III فلات آلوئلي است كه در هنگام بازدم اتفاق مي‌افتد. مقدار CO2 بازدم در انتهاي فاز III برابر با مقدار نهايي CO2 جزر و مدي است. (petCO2).
در شرايط طبيعي يعني زماني كه نرخ خون نرساني براي تهويه (V/Q) در وضعيت طبيعي قرار دارد، petco2 مقداري در حدود mmHg 38-35 دارد. در حالتي كه V/Q كاهش مييابد، Petco2 افزايش مييابد و به مقداري كه فقط اندكي كمتر از كشيدگي سرخرگي است، مي‌رسد. پزشك گاهي تصميم به تحليل نمونه خون شرياني و مقايسه paco2 و petco2 مي‌گيرد تا تعيين شود كه مقادير نهايي جزر و مدي با paco2 تا چه اندازه تفاوت دارد.
هنگامي كه كاپنومتر به مسيرهاي هوايي متصل ميشود و به خوبي كار مي‌كند، با هر تنفس مي‌توان يك كاپنوگرام طبيعي دريافت كرد. اما حالت‌هاي غيرطبيعي زيادي وجود دارد كه مي‌توان آنها را از طريق تغيير شكل موج‌هاي كاپنوگرام ثبت كرد. يكي از علت‌هاي اوليه عد وجود كاپنوگرام قطع شدن رابطه ونتيلاتور و مسير هوايي است. در اين حالت، كاپنوگرام حالت مسطح پيدا مي‌كند و آلارم هر دو دستگاه يعني ونتيلاتور و كاپنومتر به صدا درمي‌آيد. يكي ديگر از علت‌هاي ثبت كاپنوگرام‌هاي مسطح اين است كه گاهي اوقات مسيرهاي هوايي دچار وضعيت‌هاي غيرطبيعي شامل گره خوردن و پا پيچ خوردن لوله‌هاي درون ناي در حالت‌هاي التهاب حنجره ميشود و علت پاتوبيولوژيك بروز چنين حالت‌هاي شامل آمبولي ريوي يا ايست قلبي است. ميزان تغيير شكل كاپنوگرام بستگي به درجه اين حالت‌هاي غيرطبيعي دارد. مشكلات ناشي از تجهيزات مورد استفاده براي بيمار كه باعث بروز چنين تغيير شكل‌هايي در كاپنوگرام ميشود، عبارت است از: وجود مانع در خطوط نمونهبرداري، آلودگي نمونه‌ها در اتاق هوا، كاليبراسيون غلط، انسداد كووت (كووت ظرفي از جنس شيشه و با خصوصيات كاملاً مشخص از نظر ابعاد و خواص اپتيك است كه براي ريختن محلول‌ها يا سوسپانسيون‌هاي مورد نظر استفاده ميشود).
افزايش petco2 به دنبال كاهش مقادير حجمي بازدم اتفاق مي‌افتد. اين مسأله به دليل نامناسب مسير تهويه ايجاد و باعث ميشود بيمار گازهاي بازدم خود را دوباره استنشاق كند و در نتيجه ميزان فشار جزيي دي‌اكسيد كربن نسبت به هواي تازه افزايش پيدا مي‌كند. كاليبراسيون غلط نيز ممكن است باعث افزايش petco2 شود. دليل پاتوبيولوژيك افزايش petco2 نيز هيپوونتيلاسيون و بيماريهاي انسدادي است. يكي ديگر از حالت‌هاي غيرطبيعي در كاپنوگرام‌ها مشاهده ميشود افزايش زاويه بين فاز II و فاز III است. اين مسأله باعث افزايش شيب فاز III ميشود و معمولاً در حالت استنشاق مجدد و بيماريهاي انسداد ريوي مشاهده ميشود. اگر كاپنوگرام در حين تنفس دچار سير نزولي شود تا به خط زمينه برسد، نشان‌دهنده وجود تله هوايي يا حبس شدن هوا در ناحيه‌اي خاص است. كاپنومتر گاهي اوقات در مورد افرادي كه دچار مصدوميت از ناحيه سر شده است و در افرادي كه درمان‌هاي هيپوونتيلاسيوني لازم دارند به‌كار برده ميشود. در اين حالت پزشك بايد توجه ويژه‌اي به ونتيلاسيون لحظه‌اي داشته باشد تا بتواند به كمك آن petco2 را تنظيم كند، كه معمولاً محدوده‌اي بين 30-25 ميلي‌متر جيوه دارد. هنگامي كه پزشك تشخيص مي‌دهد كه هيپوونتيلاسيون به صورت پيوسته نيست، بايد ونتيلاسيون لحظه‌اي را به آهستگي كاهش داد تا به مقادير طبيعي petco2 برسد. همچنين هنگامي كه بيمار را از ونتيلاسيون مكانيكي جدا مي‌كنند، استفاده از كاپنومتر بسيار سودمند است. هنگامي كه ونتيلاسيون آلوئلي خود به خودي بيمار افزايش مييابد، مقدار petco2 كاهش مييابد و كاهشي نيز در ونتيلاسيون لحظه اتفاق مي‌افتد. در اين حالت زمان جدا كردن بيمار از دستگاه نيز كاهش مييابد. همان‌طور كه توضيح داده شد، كاپنومتر در برخي موارد جهت تعديل ونتيلاسيون لحظه‌اي بيمار در حالت هيپوونتيلاسيون به كار مي‌رود كه معمولاً در 24 يا 48 ساعت پس از صدمات ناحيه در بيماراني كه دچار افزايش فشار درون جمجمه‌اي شده‌اند، استفاده ميشود. معمولاً خطرناك‌ترين بخش اين صدمات كاهش خون‌رساني در جمجمه است. در اين شرايط اكسيمتر جمجمه دستگاهي است كه گاهي اوقات براي بررسي خون‌رساني جمجمه و اكسيژن‌رساني در حين هيپوونتيلاسيون درماني بسيار مفيد داست. اكسيمتر جمجمه از مفهوم اسپكترومتري مادون قرمز نزديك براي اندازه‌گيري اكسيژن اشباع شده در خون وريدي استفاده مي‌كند. اكسيمتر جمجمه با روشي مشابه به پروب پالس اكسيمتر كار مي‌كند و با فرستادن نور از لبه بيني و ثبت نور مادون قرمز برگشتي و اندازه‌گيري شدت نور برگشتي اكسيژن اشباع شده در خون وريدي را محاسبه مي‌كند. در حالت اسپكتروسكوپي مادون قرمز نزديك، منبع نور، سيگنال‌هاي نوري را در طول موج‌هاي 1000-700 نانومتر به دو عمق متفاوت درون كورتكس مي‌فرستد. البته براي اندازه‌گيري نمي‌توان از يك دتكتور استفاده كرد. چرا كه تأثير سيگنال‌هاي خارج از جمجمه وجود دتكتور دوم را ضروري مي‌كند. دتكتورها از دو طول موج مشخص نوري (730 و 810 نانومتر) براي اندازه‌گيري نسبت اكسي هموگلوبين به دي اكسي هموگلوبين استفاده مي‌كنند.
دتكتورها شدت نور را در دو عمق مختلف 30 و 40 ميلي‌متر اندازه‌گيري مي‌كند. در اين حالت مانيتور مي‌تواند تفاوت بين سيگنال‌هاي درون جمجمه‌اي و برون جمجمه‌اي را نشان دهد. اكسيمتر جمجمه داراي دو پروب چسبي است كه در دو طرف پيشاني قرار داده ميشود، بنابراين از اين طريق مي‌توان به تفاوت رفتار دو نيم‌كره مغز پي برد. از هر يك از اين پروب‌ها يك كابل خارج ميشود كه به مانيتور متصل ميشود و مي‌توان از طريق آن شاخص rso2 را در دو كانال متفاوت مشاهده كرد. مانيتورهاي اكسيمتر جمجمه مي‌تواند تغييرات اكسيژن اشباع شده ناحيه خاص را در كورتكس مغز به خوبي نمايش دهند. قسمت اعظم خون مغز را در خون وريدي تشكيل مي‌دهد، بنابراين علت اصلي تغييرات rSO2 نبود تعادل ذخيره اكسيژن و مصرف آن توسط بافت مغز است. نبود تعادل در تبادل اكسيژن مغز و مصرف آن توسط شاخص rSO2 به خوبي قابل درك است. rSO2 در حالت طبيعي بايد مقداري حدود 85% داشته باشد. كاهش ميزان rSO2 نشان‌دهنده هيپوكسي است و بيمار فوراً نياز به افزايش خون‌رساني مغزي يا كاهش فعالت‌هاي متابوليك دارد. اين حالت معمولاً با افزايش فشار خون ادامه پيدا مي‌كند. نبود تغيير يا افزايش rSO2 نشان‌دهنده خون‌رساني كافي يا بالاي مغز است. شاخص rSO2 همچنين به منظور نشان دادن هيپوكسي مغزي كه معممولاً در حين به كارگيري دفيبريلاسيون قلبي براي بيماراني كه دچار فيبريلاسيون بطني شده است، به‌كار برده ميشود. اكسيمتر جمجمه مي‌تواند هيپوكسي مغزي را با سرعتي بالاتر از EEG ثبت كند. از آنجا كه پروب‌هاي اكسيمتر بايد در نواحي كه هماتوم (تجمع موضعي خون نشست يافته از رگ) وجود ندارد قرار داده شود، بنابراين نمي‌توان از آن در مورد افرادي كه داراي هماتوم يا تورم در ناحيه پيشاني است، استفاده كرد. به همين دليل از اين دستگاه بيشتر توسط متخصصان بيهوشي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. البته اين ابزار را مي‌توان در آينده براي پايش افرادي كه از ناحيه سر دچار مصدوميت شده‌اند نيز به كار برد. در نتيجه اين دستگاه مي‌تواند كمك بسيار بزرگي براي درمان مشكلات تنفس بيماران باشد.
منبع: نشریه مهندسی پزشکی شماره ۷۳