درباره دستگاه کاپنوگراف

0

کاپنوگراف (Capnograph) از دو کلمه کاپنو به معنی دی اکسید کربن و گراف یه معنی نمایش نمودار تشکیل شده است.
فیزیولوژی
در بیهوشی و بخش مراقبت های ویژه (ICU) به علت خرابی یا نقص در رابط های سیستم های تنفسی، ممکن است مقداری از بازدم بیمار که حاوی دی اکسید کربن است مجددا مورد تنفس قرار گیرد، این امر می تواند منجر به هیپر کاپنی شود، که به سادگی توسط کاپنو گرافی قابل تشخیص است.

چگونه کار می کند
دو نوع کپنوگراف به نام هایMain stream و Side stream وجود دارد. کپنوگراف های نوعMain stream دارای یک سنسور CO2 است که به یک تعدیل کننده راه هوائی متصل شده است. این تعدیل کننده بین تیوب مربوط به داخل نای بیمار و جریان هوائ ونتیلاتور قرار میگیرد. سنسور از یک منبع نوری، یک واحد نمونه گازی و یک فیلتر برشی چرخ مانند مرتبط با آشکازساز نوری تشکیل شده که وظیفه فرستادن نور مادون قرمز را از طریق تعدیل کننده به عهده دارد. نور مادون قرمز توسطCO2 در جریان هوای بیرون رونده جذب میشود. هر چه میزان گاز CO2 بیشتر باشد، میزان نور مادون قرمز بیشتری جذب شده و نور کمتری به آشکار ساز میرسد. در این صورت سیگنال تولید شده به کپنوگراف فرستاده میشود تا نمودار مربوطه بر روی صفحه نمایش ترسیم شود. کپنوگراف های نوع Side stream از گاز موجود در مسیر هوایی از طریق یک لوله کوچک نمونه برداری میکند. در مکانی مشابه با محل قرارگیری سنسور کپنوگراف Main stream تمامی اندازه گیری ها و پردازش سیگنال در درون خود کپنوگرافSide stream، به روشی مشابه کپنوگراف Main Stream انجام میشود.

پایش دی اکسید کربن (کاپنومتری) به منظور بررسی شرایط ونتیلاسیون در شرایط هیپوکانیه آ و فراهم آوردن حالت غیرتهاجمی در هنگام جا کردن مکانیکی بیمار از دستگاه ونتیلاسیون به کار برده می شود. پیش از آنکه در مورد انواع مختلف حالت های پایش و کاربردهای پزشکی آن بحث شود، لازم است توضیح مختصری در مورد پایش دی اکسید کربن داده شود. اندازه گیری دی اکسیدکربن ( CO۲ ) در مجاری هوای بیمار کاپنوگرافی نام دارد و معمولاً از دستگاهی به نام کاپنومتر برای اندازه گیری دی اکسیدکربن و نمایش شکل موج کاپنوگرام استفاده می شود.

شکل موج و مقادیر عددی که از طریق کاپنوگرام به دست می آید می تواند به پزشک در تعیین روش درمان کمک کند. دو روش اصلی پایش دی اکسیدکربن عبارت است از: پایش کلری متریک و پایش مادون قرمز. مانیتورهای کلری متریک برای بررسی اینکه آیا لوله های درون حنجره ای به درستی در مکان خود قرار گرفته است یا خیر، به کار می رود و این پایش بیشتر در مواردی که التهاب حنجره وجود دارد اهمیت پیدا می کند. تحلیل گر کلری متریک CO۲ از جاذب های رطوبت استفاده می کند که با ماده ای که ترکیبی از CO۲ را شامل می شود، پوشیده می شود تا یون های هیدروژن را جذب کند.

هنگامی که PH کاهش می یابد، رنگ دیسک جاذب رطوبت تغییر می کند و از رنگ ارغوانی به رنگ خرمایی تبدیل می شود. هنگامی که رنگ دیسک ارغوانی می شود غلظت CO۲ در حد ۵/۰ تا ۰۳/۰ درصد است و هنگامی که بیمار CO۲ را از طریق بازدم به بیرون هدایت می کند، رنگ دیسک تقریباً خرمایی رنگ می شود که نشان دهنده بازدم در حد ۵ ۲ درصد است. لوله نای هر کجا که باشد رنگ حنجره تغییر نمی کند.

یکی از دلایل اینکه جابه جایی جابه جایی لوله تغییر رنگی مشاهده نمی شود، این است که کاهش شدید خون رسانی، مشابه آنچه در شرایط ایست قلبی برای بیمار ایجاد می شود، اتفاق می افتد. اگر هیچ تبادل CO۲ بین خون شریان ریوی و آلوئل ها صورت نگیرد، دی اکسیدکربن خارج می شود و هیچ گونه تغییر رنگی مشاهده نخواهد شد.

در این حالت از روش های خاصی برای تثبیت مکان لوله نای استفاده می شود. مانیتورهای مادون قرمز به صورت پیوسته میزان CO۲ را در سیکل ونتیلاسیون نمایش می دهد. این مانیتورها دارای دو حالت مختلف است. Mainstream (m.m) و Sidestream (s.m) . مانیتورهای M.M از ماژول های نمونه بردار در مجاری هوایی استفاده می کند و به سرعت می تواند کاپنوگرام را ثبت کند. مانیتورهای S.M دارای خطوط نمونه بردار هستند که از مجاری هوایی تا مانیتور ادامه دارد.

هر یک از این حالت های پایش مزایا و معایب خاص خود را دارد. به عنوان مثال برخی از مزایای مانیتورهای m.m عبارت است از:

۱) سنسور در مجاری هوایی بیمار قرار می گیرد

۲) پاسخ بسیار سریع قابل دریافت است

۳) اتلاف زمان بسیار اندک است

۴) هیچ گونه فلوی نمونه ای وجود ندارد تا حجم جزر و مدی را کاهش دهد و در مقابل مزایای مانیتورهای s.m عبارت است از:

۱) بی نیازی سنسورهای حجیم و بزرگ در مسیر هوایی،

۲) توانایی اندازه گیری

۳) NO۳ خطوط نمونه برداری یک بار مصرف و

۴) معایبی نیز دارد.

معایب مانیتورهای m.m شامل موارد زیر است:

۱) ترشح و رطوبت باعث مسدود شدن سنسورها می شود،

۲) سنسورها باید گرم شوند تا از انقباض جلوگیری شود،

۳) سنسورهای حجیم و بزرگی در مسیر هوایی بیمار کار گذاشته می شود

۴) توانایی اندازه گیری N۲O را ندارند

۵) مشکل می توان آنها را در مورد بیمارانی که از لوله نای استفاده نکرده اند، استفاده کرد

۶) امکان آلوده شدن سنسورها وجود دارد و در قابل مانیتورهای S.M نیز دارای معایبی از جمله:

۱) مسدود شدن لوله های نمونه بردار توسط ترشحات

۲) نیاز به استفاده از لوله ای برای تخلیه آب

۳) پاسخ کند نسبت به تغییرات CO۲

۴) کاهش حجم جزر و مدی توسط فلوی نمونه است.

برای آماده سازی کاپنوگرام جهت استفاده، این دستگاه حتماً باید کالیبره شود و کالیبراسیون این دستگاه معمولاً در اتاق هوا شامل تقریباً ۳% CO۲ انجام می شود. حفره نمونه برداری در کاپنومترهای m.m یا خطوط نمونه برداری در کاپنومترهای m بین آداپتور مجرای هوا و مدار ونتیلاسیون قرار داده می شود. هنگام استفاده از کاپنومتر، باید به سرعت کاپنوگرام نمایش داده شود. CO۲ در هنگام خارج شدن و با توجه به شکل موج های ثبت شده دارای سه فاز است .

فاز۱در ابتدای تنفس و در زمانی که فضای مرده آناتومیک در حال تخلیه شدن است، رخ می دهد. تا زمانی که فضای مرده در تبادل گازها دخالتی نداشته باشد، شامل هیچ CO۲ برای اندازه گیری نیست.
فاز۲ ابتدای مرحله افزایش CO۲ و زمانی است که گازهای آلوئولی با فضای مرده مخلوط می شود
فاز ۳ فلات آلوئلی است که در هنگام بازدم اتفاق می افتد. مقدار CO۲ بازدم در انتهای فاز III برابر با مقدار نهایی CO۲ جزر و مدی است. ( petCO۲ ).
در شرایط طبیعی یعنی زمانی که نرخ خون نرسانی برای تهویه ( V/Q ) در وضعیت طبیعی قرار دارد، petco۲ مقداری در حدود mmHg ۳۸ ۳۵ دارد. در حالتی که V/Q کاهش می یابد، Petco۲ افزایش می یابد و به مقداری که فقط اندکی کمتر از کشیدگی سرخرگی است، می رسد. پزشک گاهی تصمیم به تحلیل نمونه خون شریانی و مقایسه paco۲ و petco۲ می گیرد تا تعیین شود که مقادیر نهایی جزر و مدی با paco۲ تا چه اندازه تفاوت دارد.

هنگامی که کاپنومتر به مسیرهای هوایی متصل می شود و به خوبی کار می کند، با هر تنفس می توان یک کاپنوگرام طبیعی دریافت کرد. اما حالت های غیرطبیعی زیادی وجود دارد که می توان آنها را از طریق تغییر شکل موج های کاپنوگرام ثبت کرد. یکی از علت های اولیه عد وجود کاپنوگرام قطع شدن رابطه ونتیلاتور و مسیر هوایی است. در این حالت، کاپنوگرام حالت مسطح پیدا می کند و آلارم هر دو دستگاه یعنی ونتیلاتور و کاپنومتر به صدا درمی آید.

یکی دیگر از علت های ثبت کاپنوگرام های مسطح این است که گاهی اوقات مسیرهای هوایی دچار وضعیت های غیرطبیعی شامل گره خوردن و پا پیچ خوردن لوله های درون نای در حالت های التهاب حنجره می شود و علت پاتوبیولوژیک بروز چنین حالت های شامل آمبولی ریوی یا ایست قلبی است. میزان تغییر شکل کاپنوگرام بستگی به درجه این حالت های غیرطبیعی دارد. مشکلات ناشی از تجهیزات مورد استفاده برای بیمار که باعث بروز چنین تغییر شکل هایی در کاپنوگرام می شود، عبارت است از: وجود مانع در خطوط نمونه برداری، آلودگی نمونه ها در اتاق هوا، کالیبراسیون غلط، انسداد کووت (کووت ظرفی از جنس شیشه و با خصوصیات کاملاً مشخص از نظر ابعاد و خواص اپتیک است که برای ریختن محلول ها یا سوسپانسیون های مورد نظر استفاده می شود).

افزایش petco۲ به دنبال کاهش مقادیر حجمی بازدم اتفاق می افتد. این مسأله به دلیل نامناسب مسیر تهویه ایجاد و باعث می شود بیمار گازهای بازدم خود را دوباره استنشاق کند و در نتیجه میزان فشار جزیی دی اکسید کربن نسبت به هوای تازه افزایش پیدا می کند.

کالیبراسیون غلط نیز ممکن است باعث افزایش petco۲ شود. دلیل پاتوبیولوژیک افزایش petco۲ نیز هیپوونتیلاسیون و بیماری های انسدادی است. یکی دیگر از حالت های غیرطبیعی در کاپنوگرام ها مشاهده می شود افزایش زاویه بین فاز۱ و فاز ۳ است. این مسأله باعث افزایش شیب فاز۳می شود و معمولاً در حالت استنشاق مجدد و بیمار ی های انسداد ریوی مشاهده می شود. اگر کاپنوگرام در حین تنفس دچار سیر نزولی شود تا به خط زمینه برسد، نشان دهنده وجود تله هوایی یا حبس شدن هوا در ناحیه ای خاص است. کاپنومتر گاهی اوقات در مورد افرادی که دچار مصدومیت از ناحیه سر شده است و در افرادی که درمان های هیپوونتیلاسیونی لازم دارند به کار برده می شود.

در این حالت پزشک باید توجه ویژه ای به ونتیلاسیون لحظه ای داشته باشد تا بتواند به کمک آن petco۲ را تنظیم کند، که معمولاً محدوده ای بین ۳۰ ۲۵ میلی متر جیوه دارد. هنگامی که پزشک تشخیص می دهد که هیپوونتیلاسیون به صورت پیوسته نیست، باید ونتیلاسیون لحظه ای را به آهستگی کاهش داد تا به مقادیر طبیعی petco۲ برسد. همچنین هنگامی که بیمار را از ونتیلاسیون مکانیکی جدا می کنند، استفاده از کاپنومتر بسیار سودمند است. هنگامی که ونتیلاسیون آلوئلی خود به خودی بیمار افزایش می یابد، مقدار petco۲ کاهش می یابد و کاهشی نیز در ونتیلاسیون لحظه اتفاق می افتد.

در این حالت زمان جدا کردن بیمار از دستگاه نیز کاهش می یابد. همان طور که توضیح داده شد، کاپنومتر در برخی موارد جهت تعدیل ونتیلاسیون لحظه ای بیمار در حالت هیپوونتیلاسیون به کار می رود که معمولاً در ۲۴ یا ۴۸ ساعت پس از صدمات ناحیه در بیمارانی که دچار افزایش فشار درون جمجمه ای شده اند، استفاده می شود.

معمولاً خطرناک ترین بخش این صدمات کاهش خون رسانی در جمجمه است. در این شرایط اکسی متر جمجمه دستگاهی است که گاهی اوقات برای بررسی خون رسانی جمجمه و اکسیژن رسانی در حین هیپوونتیلاسیون درمانی بسیار مفید داست. اکسی متر جمجمه از مفهوم اسپکترومتری مادون قرمز نزدیک برای اندازه گیری اکسیژن اشباع شده در خون وریدی استفاده می کند.

اکسی متر جمجمه با روشی مشابه به پروب پالس اکسی متر کار می کند و با فرستادن نور از لبه بینی و ثبت نور مادون قرمز برگشتی و اندازه گیری شدت نور برگشتی اکسیژن اشباع شده در خون وریدی را محاسبه می کند. در حالت اسپکتروسکوپی مادون قرمز نزدیک، منبع نور، سیگنال های نوری را در طول موج های ۱۰۰۰ ۷۰۰ نانومتر به دو عمق متفاوت درون کورتکس می فرستد.

البته برای اندازه گیری نمی توان از یک دتکتور استفاده کرد. چرا که تأثیر سیگنال های خارج از جمجمه وجود دتکتور دوم را ضروری می کند. دتکتورها از دو طول موج مشخص نوری (۷۳۰ و ۸۱۰ نانومتر) برای اندازه گیری نسبت اکسی هموگلوبین به دی اکسی هموگلوبین استفاده می کنند.

دتکتورها شدت نور را در دو عمق مختلف ۳۰ و ۴۰ میلی متر اندازه گیری می کند. در این حالت مانیتور می تواند تفاوت بین سیگنال های درون جمجمه ای و برون جمجمه ای را نشان دهد. اکسی متر جمجمه دارای دو پروب چسبی است که در دو طرف پیشانی قرار داده می شود، بنابراین از این طریق می توان به تفاوت رفتار دو نیم کره مغز پی برد. از هر یک از این پروب ها یک کابل خارج می شود که به مانیتور متصل می شود و می توان از طریق آن شاخص rso۲ را در دو کانال متفاوت مشاهده کرد.

مانیتورهای اکسی متر جمجمه می تواند تغییرات اکسیژن اشباع شده ناحیه خاص را در کورتکس مغز به خوبی نمایش دهند. قسمت اعظم خون مغز را در خون وریدی تشکیل می دهد، بنابراین علت اصلی تغییرات rSO۲ نبود تعادل ذخیره اکسیژن و مصرف آن توسط بافت مغز است. نبود تعادل در تبادل اکسیژن مغز و مصرف آن توسط شاخص rSO۲ به خوبی قابل درک است.

rSO۲ در حالت طبیعی باید مقداری حدود ۸۵% داشته باشد. کاهش میزان rSO۲ نشان دهنده هیپوکسی است و بیمار فوراً نیاز به افزایش خون رسانی مغزی یا کاهش فعالت های متابولیک دارد. این حالت معمولاً با افزایش فشار خون ادامه پیدا می کند. نبود تغییر یا افزایش rSO۲ نشان دهنده خون رسانی کافی یا بالای مغز است.

شاخص rSO۲ همچنین به منظور نشان دادن هیپوکسی مغزی که معممولاً در حین به کارگیری دفیبریلاسیون قلبی برای بیمارانی که دچار فیبریلاسیون بطنی شده است، به کار برده می شود. اکسی متر جمجمه می تواند هیپوکسی مغزی را با سرعتی بالاتر از EEG ثبت کند.

از آنجا که پروب های اکسی متر باید در نواحی که هماتوم (تجمع موضعی خون نشست یافته از رگ) وجود ندارد قرار داده شود، بنابراین نمی توان از آن در مورد افرادی که دارای هماتوم یا تورم در ناحیه پیشانی است، استفاده کرد. به همین دلیل از این دستگاه بیشتر توسط متخصصان بیهوشی مورد استفاده قرار می گیرد. البته این ابزار را می توان در آینده برای پایش افرادی که از ناحیه سر دچار مصدومیت شده اند نیز به کار برد. در نتیجه این دستگاه می تواند کمک بسیار بزرگی برای درمان مشکلات تنفس بیماران باشد.

مهندس سرور بهبهانی

 

پاسخ دهید