كاپنومتر
پایش دی‌اكسید كربن (كاپنومتری) به منظور بررسی شرایط ونتیلاسیون در شرایط هیپوكانیه‌آ و فراهم آوردن حالت غیرتهاجمی در هنگام جا كردن مكانیكی بیمار از دستگاه ونتیلاسیون به‌كار برده میشود.کپنوگراف میزان گاز CO2 در حجم هوای اشباع شده از ریه های بیمار را نشان می‌دهد.
پیش از آنكه در مورد انواع مختلف حالت‌های پایش و كاربردهای پزشكی آن بحث شود، لازم است توضیح مختصری در مورد پایش دی‌اكسید كربن داده شود. اندازه‌گیری دی‌اكسیدكربن (CO2) در مجاری هوای بیمار كاپنوگرافی نام دارد و معمولاً از دستگاهی به نام كاپنومتر برای اندازه‌گیری دی‌اكسیدكربن و نمایش شكل موج كاپنوگرام استفاده میشود.
شكل موج و مقادیر عددی كه از طریق كاپنوگرام به‌دست می‌آید می‌تواند به پزشك در تعیین روش درمان كمك كند. دو روش اصلی پایش دی‌اكسیدكربن عبارت است از: پایش كلری متریك و پایش مادون قرمز. مانیتورهای كلری متریك برای بررسی اینكه آیا لوله‌های درون حنجره‌ای به درستی در مكان خود قرار گرفته است یا خیر، به‌كار می‌رود و این پایش بیشتر در مواردی كه التهاب حنجره وجود دارد اهمیت پیدا می‌كند. تحلیل‌گر كلری متریك CO2 از جاذب‌های رطوبت استفاده می‌كند كه با ماده‌ای كه تركیبی از CO2 را شامل میشود، پوشیده میشود تا یون‌های هیدروژن را جذب كند. هنگامی كه PH كاهش مییابد، رنگ دیسك جاذب رطوبت تغییر می‌كند و از رنگ ارغوانی به رنگ خرمایی تبدیل میشود. هنگامی كه رنگ دیسك ارغوانی میشود غلظت CO2 در حد ۵/۰ تا ۰۳/۰ درصد است و هنگامی كه بیمار CO2 را از طریق بازدم به بیرون هدایت می‌كند، رنگ دیسك تقریباً خرمایی رنگ میشود كه نشان‌دهنده بازدم در حد ۵-۲ درصد است. لوله نای هر كجا كه باشد رنگ حنجره تغییر نمی‌كند. یكی از دلایل اینكه جابه‌جایی جابه‌جایی لوله تغییر رنگی مشاهده نمی‌شود، این است كه كاهش شدید خون‌رسانی، مشابه آنچه در شرایط ایست قلبی برای بیمار ایجاد میشود، اتفاق می‌افتد. اگر هیچ تبادل CO2 بین خون شریان ریوی و آلوئل‌ها صورت نگیرد، دی‌اكسیدكربن خارج میشود و هیچ‌گونه تغییر رنگی مشاهده نخواهد شد. در این حالت از روش‌های خاصی برای تثبیت مكان لوله نای استفاده میشود. مانیتورهای مادون قرمز به صورت پیوسته میزان CO2 را در سیكل ونتیلاسیون نمایش می‌دهد. این مانیتورها دارای دو حالت مختلف است. Mainstream (m.m) و Sidestream (s.m). مانیتورهای M.M از ماژول‌های نمونه‌بردار در مجاری هوایی استفاده می‌كند و به سرعت می‌تواند كاپنوگرام را ثبت كند. مانیتورهای S.M دارای خطوط نمونه بردار هستند كه از مجاری هوایی تا مانیتور ادامه دارد.
هر یك از این حالت‌های 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 می‌گیرد، ۲) پاسخ بسیار سریع قابل دریافت است، ۳) اتلاف زمان بسیار اندك است و ۴) هیچ‌گونه فلوی نمونه‌ای وجود ندارد تا حجم جزر و مدی را كاهش دهد و در مقابل مزایای مانیتورهای s.m عبارت است از: ۱) بی‌نیازی سنسورهای حجیم و بزرگ در مسیر هوایی، ۲) توانایی اندازه‌گیری N2O، ۳) خطوط نمونهبرداری یك بار مصرف و ۴) توانایی به‌كارگیری این مانیتور در افرادی كه از لوله نای استفاده نكرده‌اند. در مقابل هر دو این مانیتورها معایبی نیز دارد. معایب مانیتورهای m.m شامل موارد زیر است: ۱) ترشح و رطوبت باعث مسدود شدن سنسورها میشود، ۲) سنسورها باید گرم شوند تا از انقباض جلوگیری شود، ۳) سنسورهای حجیم و بزرگی در مسیر هوایی بیمار كار گذاشته میشود، ۴) توانایی اندازه‌گیری N2O را ندارند، ۵) مشكل می‌توان آنها را در مورد بیمارانی كه از لوله نای استفاده نكرده‌اند، استفاده كرد و ۶) امكان آلوده شدن سنسورها وجود دارد و در قابل مانیتورهای S.M نیز دارای معایبی از جمله: ۱) مسدود شدن لوله‌های نمونه‌بردار توسط ترشحات، ۲) نیاز به استفاده از لوله‌ای برای تخلیه آب، ۳) پاسخ كند نسبت به تغییرات CO2 و ۴) كاهش حجم جزر و مدی توسط فلوی نمونه است.
برای آماده‌سازی كاپنوگرام جهت استفاده، این دستگاه حتماً باید كالیبره شود و كالیبراسیون این دستگاه معمولاً در اتاق هوا شامل تقریباً ۳% CO2 انجام میشود. حفره نمونهبرداری در كاپنومترهای m.m یا خطوط نمونهبرداری در كاپنومترهای m بین آداپتور مجرای هوا و مدار ونتیلاسیون قرار داده میشود. هنگام استفاده از كاپنومتر، باید به‌سرعت كاپنوگرام نمایش داده شود. CO2 در هنگام خارج شدن و با توجه به شكل موج‌های ثبت شده دارای سه فاز است كه در شكل (۱) نمایش داده شده است. فاز I در ابتدای تنفس و در زمانی كه فضای مرده آناتومیك در حال تخلیه شدن است، رخ می‌دهد. تا زمانی كه فضای مرده در تبادل گازها دخالتی نداشته باشد، شامل هیچ CO2 برای اندازه‌گیری نیست. فاز II ابتدای مرحله افزایش CO2 و زمانی است كه گازهای آلوئولی با فضای مرده مخلوط میشود و فاز III فلات آلوئلی است كه در هنگام بازدم اتفاق می‌افتد. مقدار CO2 بازدم در انتهای فاز III برابر با مقدار نهایی CO2 جزر و مدی است. (petCO2).
در شرایط طبیعی یعنی زمانی كه نرخ خون نرسانی برای تهویه (V/Q) در وضعیت طبیعی قرار دارد، petco2 مقداری در حدود mmHg ۳۸-۳۵ دارد. در حالتی كه V/Q كاهش مییابد، Petco2 افزایش مییابد و به مقداری كه فقط اندكی كمتر از كشیدگی سرخرگی است، می‌رسد. پزشك گاهی تصمیم به تحلیل نمونه خون شریانی و مقایسه paco2 و petco2 می‌گیرد تا تعیین شود كه مقادیر نهایی جزر و مدی با paco2 تا چه اندازه تفاوت دارد.
هنگامی كه كاپنومتر به مسیرهای هوایی متصل میشود و به خوبی كار می‌كند، با هر تنفس می‌توان یك كاپنوگرام طبیعی دریافت كرد. اما حالت‌های غیرطبیعی زیادی وجود دارد كه می‌توان آنها را از طریق تغییر شكل موج‌های كاپنوگرام ثبت كرد. یكی از علت‌های اولیه عد وجود كاپنوگرام قطع شدن رابطه ونتیلاتور و مسیر هوایی است. در این حالت، كاپنوگرام حالت مسطح پیدا می‌كند و آلارم هر دو دستگاه یعنی ونتیلاتور و كاپنومتر به صدا درمی‌آید. یكی دیگر از علت‌های ثبت كاپنوگرام‌های مسطح این است كه گاهی اوقات مسیرهای هوایی دچار وضعیت‌های غیرطبیعی شامل گره خوردن و پا پیچ خوردن لوله‌های درون نای در حالت‌های التهاب حنجره میشود و علت پاتوبیولوژیك بروز چنین حالت‌های شامل آمبولی ریوی یا ایست قلبی است. میزان تغییر شكل كاپنوگرام بستگی به درجه این حالت‌های غیرطبیعی دارد. مشكلات ناشی از تجهیزات مورد استفاده برای بیمار كه باعث بروز چنین تغییر شكل‌هایی در كاپنوگرام میشود، عبارت است از: وجود مانع در خطوط نمونهبرداری، آلودگی نمونه‌ها در اتاق هوا، كالیبراسیون غلط، انسداد كووت (كووت ظرفی از جنس شیشه و با خصوصیات كاملاً مشخص از نظر ابعاد و خواص اپتیك است كه برای ریختن محلول‌ها یا سوسپانسیون‌های مورد نظر استفاده میشود).
افزایش petco2 به دنبال كاهش مقادیر حجمی بازدم اتفاق می‌افتد. این مسأله به دلیل نامناسب مسیر تهویه ایجاد و باعث میشود بیمار گازهای بازدم خود را دوباره استنشاق كند و در نتیجه میزان فشار جزیی دی‌اكسید كربن نسبت به هوای تازه افزایش پیدا می‌كند. كالیبراسیون غلط نیز ممكن است باعث افزایش petco2 شود. دلیل پاتوبیولوژیك افزایش petco2 نیز هیپوونتیلاسیون و بیماریهای انسدادی است. یكی دیگر از حالت‌های غیرطبیعی در كاپنوگرام‌ها مشاهده میشود افزایش زاویه بین فاز II و فاز III است. این مسأله باعث افزایش شیب فاز III میشود و معمولاً در حالت استنشاق مجدد و بیماریهای انسداد ریوی مشاهده میشود. اگر كاپنوگرام در حین تنفس دچار سیر نزولی شود تا به خط زمینه برسد، نشان‌دهنده وجود تله هوایی یا حبس شدن هوا در ناحیه‌ای خاص است. كاپنومتر گاهی اوقات در مورد افرادی كه دچار مصدومیت از ناحیه سر شده است و در افرادی كه درمان‌های هیپوونتیلاسیونی لازم دارند به‌كار برده میشود. در این حالت پزشك باید توجه ویژه‌ای به ونتیلاسیون لحظه‌ای داشته باشد تا بتواند به كمك آن petco2 را تنظیم كند، كه معمولاً محدوده‌ای بین ۳۰-۲۵ میلی‌متر جیوه دارد. هنگامی كه پزشك تشخیص می‌دهد كه هیپوونتیلاسیون به صورت پیوسته نیست، باید ونتیلاسیون لحظه‌ای را به آهستگی كاهش داد تا به مقادیر طبیعی petco2 برسد. همچنین هنگامی كه بیمار را از ونتیلاسیون مكانیكی جدا می‌كنند، استفاده از كاپنومتر بسیار سودمند است. هنگامی كه ونتیلاسیون آلوئلی خود به خودی بیمار افزایش مییابد، مقدار petco2 كاهش مییابد و كاهشی نیز در ونتیلاسیون لحظه اتفاق می‌افتد. در این حالت زمان جدا كردن بیمار از دستگاه نیز كاهش مییابد. همان‌طور كه توضیح داده شد، كاپنومتر در برخی موارد جهت تعدیل ونتیلاسیون لحظه‌ای بیمار در حالت هیپوونتیلاسیون به كار می‌رود كه معمولاً در ۲۴ یا ۴۸ ساعت پس از صدمات ناحیه در بیمارانی كه دچار افزایش فشار درون جمجمه‌ای شده‌اند، استفاده میشود. معمولاً خطرناك‌ترین بخش این صدمات كاهش خون‌رسانی در جمجمه است. در این شرایط اكسیمتر جمجمه دستگاهی است كه گاهی اوقات برای بررسی خون‌رسانی جمجمه و اكسیژن‌رسانی در حین هیپوونتیلاسیون درمانی بسیار مفید داست. اكسیمتر جمجمه از مفهوم اسپكترومتری مادون قرمز نزدیك برای اندازه‌گیری اكسیژن اشباع شده در خون وریدی استفاده می‌كند. اكسیمتر جمجمه با روشی مشابه به پروب پالس اكسیمتر كار می‌كند و با فرستادن نور از لبه بینی و ثبت نور مادون قرمز برگشتی و اندازه‌گیری شدت نور برگشتی اكسیژن اشباع شده در خون وریدی را محاسبه می‌كند. در حالت اسپكتروسكوپی مادون قرمز نزدیك، منبع نور، سیگنال‌های نوری را در طول موج‌های ۱۰۰۰-۷۰۰ نانومتر به دو عمق متفاوت درون كورتكس می‌فرستد. البته برای اندازه‌گیری نمی‌توان از یك دتكتور استفاده كرد. چرا كه تأثیر سیگنال‌های خارج از جمجمه وجود دتكتور دوم را ضروری می‌كند. دتكتورها از دو طول موج مشخص نوری (۷۳۰ و ۸۱۰ نانومتر) برای اندازه‌گیری نسبت اكسی هموگلوبین به دی اكسی هموگلوبین استفاده می‌كنند.
دتكتورها شدت نور را در دو عمق مختلف ۳۰ و ۴۰ میلی‌متر اندازه‌گیری می‌كند. در این حالت مانیتور می‌تواند تفاوت بین سیگنال‌های درون جمجمه‌ای و برون جمجمه‌ای را نشان دهد. اكسیمتر جمجمه دارای دو پروب چسبی است كه در دو طرف پیشانی قرار داده میشود، بنابراین از این طریق می‌توان به تفاوت رفتار دو نیم‌كره مغز پی برد. از هر یك از این پروب‌ها یك كابل خارج میشود كه به مانیتور متصل میشود و می‌توان از طریق آن شاخص rso2 را در دو كانال متفاوت مشاهده كرد. مانیتورهای اكسیمتر جمجمه می‌تواند تغییرات اكسیژن اشباع شده ناحیه خاص را در كورتكس مغز به خوبی نمایش دهند. قسمت اعظم خون مغز را در خون وریدی تشكیل می‌دهد، بنابراین علت اصلی تغییرات rSO2 نبود تعادل ذخیره اكسیژن و مصرف آن توسط بافت مغز است. نبود تعادل در تبادل اكسیژن مغز و مصرف آن توسط شاخص rSO2 به خوبی قابل درك است. rSO2 در حالت طبیعی باید مقداری حدود ۸۵% داشته باشد. كاهش میزان rSO2 نشان‌دهنده هیپوكسی است و بیمار فوراً نیاز به افزایش خون‌رسانی مغزی یا كاهش فعالت‌های متابولیك دارد. این حالت معمولاً با افزایش فشار خون ادامه پیدا می‌كند. نبود تغییر یا افزایش rSO2 نشان‌دهنده خون‌رسانی كافی یا بالای مغز است. شاخص rSO2 همچنین به منظور نشان دادن هیپوكسی مغزی كه معممولاً در حین به كارگیری دفیبریلاسیون قلبی برای بیمارانی كه دچار فیبریلاسیون بطنی شده است، به‌كار برده میشود. اكسیمتر جمجمه می‌تواند هیپوكسی مغزی را با سرعتی بالاتر از EEG ثبت كند. از آنجا كه پروب‌های اكسیمتر باید در نواحی كه هماتوم (تجمع موضعی خون نشست یافته از رگ) وجود ندارد قرار داده شود، بنابراین نمی‌توان از آن در مورد افرادی كه دارای هماتوم یا تورم در ناحیه پیشانی است، استفاده كرد. به همین دلیل از این دستگاه بیشتر توسط متخصصان بیهوشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته این ابزار را می‌توان در آینده برای پایش افرادی كه از ناحیه سر دچار مصدومیت شده‌اند نیز به كار برد. در نتیجه این دستگاه می‌تواند كمك بسیار بزرگی برای درمان مشكلات تنفس بیماران باشد.
