Capnometria (Capitolo 3.3.2)

L'anidride carbonica è generata nel corpo come un sottoprodotto metabolico; si scioglie nel sangue e viene trasportato nel flusso sanguigno fino a raggiungere i polmoni, dove diffonde negli alveoli.  La misurazione dell’anidride carbonica espirata è utile perché può fornire informazioni aggiuntive in alcuni importanti processi che sostengono la vita, tra cui l’attività metabolica, l’attività circolatoria e l'attività respiratoria. Quando delle misurazioni soddisfacenti di anidride carbonica non possono essere effettuate durante l'espirazione del paziente, questo può essere un segno precoce e sensibile di un deterioramento clinicamente significativo di uno o più di questi processi. In questo capitolo andremo brevemente ad accennare quelli che sono i principi di base della capnometria e del suo utilizzo clinico.

Per capnometria ci si riferisce alla misurazione ed alla visualizzazione numerica delle concentrazioni di anidride carbonica espirata; nella capnografia ci si riferisce al display grafico della concentrazione di anidride carbonica espirata ed inalata tracciata nel tempo. Esistono anche forme di capnometria colorimetri, dove un capnometro qualitativo si occupa di segnalare la presenza/assena di anidride carbonica, senza indicare realmente i valori quantitativi.

Principi di funzionamento

La capnografia è basata sulla concentrazione di anidride carbonica in un campione di gas esalato durante tutto il ciclo respiratorio; a causa delle proprietà chimiche del biossido di carbonio, una varietà di tecniche può essere utilizzata per misurarne la concentrazione. La spettroscopia di assorbimento ad infrarossi è tipicamente usata nella pratica clinica. La luce infrarossa può essere fatta passare attraverso un campione di gas da un rilevatore di infrarossi; poiché la concentrazione di anidride aumenta la carboniosi, l'intensità della luce che raggiunge il rilevatore diminuisce (l’anidride carbonica assorbe fortemente la luce infrarossa con lunghezza d'onda di 4,3 micron). A questa lunghezza d'onda inoltre si ha la minima interferenza da parte di altri gas che possono anche essere presenti (come il vapore acqueo, l’ossigeno ed il protossido di azoto).

Ci sono due tipi di capnografi; i capnografi mainstream utilizzano sensori che vengono inseriti direttamente nel circuito di respirazione di un ventilatore, mentre i capnografi sidestream (i più utilizzati ad oggi in clinica) estraggono un campione di gas dal circuito di respirazione da un sensore di gas separato. La risposta di un dispositivo sidestream alle variazioni della concentrazione di anidride carbonica è ritardato di alcuni secondi, poiché il gas deve viaggiare attraverso la linea di campionamento prima che possa essere analizzato. Tuttavia, i capnografi sidestream possono essere utilizzati comodamente in un paziente che non è intubato se il paziente è munito di una maschera o di una cannula nasale per monitorare la respirazione. 

CAPNOGRAFIA TEMPORALE:

La capnografia temporale è lo standard di cura per monitorare l'adeguatezza della ventilazione nei pazienti trattati con anestesia generale; é anche usata per monitorare la ventilazione durante le procedure mentre il paziente è sotto sedazione moderata o profonda. La capnografia è sempre più utilizzata per monitorare i pazienti che ricevono ventilazione meccanica in terapia intensiva e per aiutare nella valutazione e nel trattamento di pazienti in arresto cardiaco. Rappresenta la misurazione grafica dell’anidride carbonica espirata e rappresenta lo standard in anestesia per i pazienti ventilati; la capnografia temporale misura i valori di anidride carbonica plottati nel tempo e rappresenta la forma più frequentemente utilizzata per studiare la CO2.

• Fase I: rappresenta l’inizio della espirazione e viene analizzata la CO2 dello spazio morto anatomico che pertanto è vicina allo zero.
• Fase II: presenta un cambio rapido nel flusso di CO2, secondario al rilascio di anidride carbonica da parte degli alveoli. Ha una forma ad S legato al mixing fra l’aria che proviene dallo spazio morto e l’aria dagli alveoli.
• Fase III: è la fase di plateau che rappresenta la pura aria alveolare, con una pendenza lenta (0.27-0.4 kPa/sec) legata alla disomogenità nella ventilazione/perfusione lungo il polmone e quindi alle concentrazioni di CO2. Il valore più alto di questa fase di chiama end-tidal CO2 (etCO2).
• Fase 0: dopo l’etCO2 segue una rapida riduzione della concentrazione del gas per l’arrivo della fase di inspirazione con basse concentrazioni di CO2. Non viene chiamata fase IV ma Fase 0.
• Angolo alfa: rappresenta l’angolo fra il segmento II e III, che diviene maggiore in caso di maggiore mismatch ventilo-perfusorio e/o in caso di broncospasmo per la presenza di ostruzioni che rendono differente il rilascio di aria da parte del polmone.
• Angolo beta: rappresenta l’angolo fra la il segmento III e 0, che diviene maggiore in caso di respiro in un circuito chiuso e/o in caso di aumento dello spazio morto.

In caso di broncospasmo si ha una disomogeneità del parenchima con alterazione nel rapporto ventilo-perfusorio, riduzione della pendenza della fase II, apertura dell’angolo alfa ed incremento della pendenza della fase III. In caso di arresto cardiaco (o pre-arresto) si ha una riduzione progressiva ma importante del flusso di CO2 che mantiene la stessa forma d’onda.

La differenza usuale fra etCO2 e PaCO2 permette di parlare di gradiente alveolo-capillare che tipicamente è di 0.67 kPa (5 mmHg) per l’anidride carbonica; condizioni che alterano tale gradiente possono essere la perfusione polmonare oppure lo spessore della barriera alveolo-capillare. L’etCO2 permette pertanto di avere delle informazioni in merito alla perfusione polmonare, alla ventilazione ed al metabolismo del paziente. L'etCO2 generalmente riflette la pCO2 arteriosa, anche se solitamente l'etCO2 è inferiore di circa 0.5-1 kPa per la presenza dello spazio morto ed anche per un lieve mismatch ventilo/perfusorio. In caso di embolia polmonare si ha un incremento dello spazio morto (ventilato ma non perfuso) e questo porta ad un aumento del gap fra l'etCO2 e la PaCO2. In caso di riduzione improvvisa della etCO2 si deve pensare ad un problema emodinamico (caduta della perfusione vascolare con riduzione dell'eliminazione di CO2), una embolia polmonare (aumenta il mismatch V/Q), mentre il broncospasmo generalmente modifica la forma dell'onda capnografica, con riduzione della fase II ed allargamento dell'angolo alfa.

INDICAZIONI - CONTROINDICAZIONI:

La capnografia è utilizzata in sala operatoria per aiutare nel corretto posizionamento dei tubi tracheali endo e per monitorare la ventilazione; viene sempre più utilizzata per valutare l'adeguatezza della ventilazione e per monitorare i pazienti con ipercapnia o ipocapnia in terapia intensiva, in unità di cura postanesthesia, in servizi di emergenza e delle ambulanze, in endoscopia, ecc… I livelli di anidride carbonica sono spesso monitorati durante la rianimazione cardiopolmonare per aiutare a determinare il corretto posizionamento di un tubo endotracheale e per valutare l'efficacia degli sforzi di rianimazione. Anche se pulsossimetria è utile nella valutazione dell'ossigenazione, la capnografia fornisce maggiori informazioni dirette sullo stato ventilatorio del paziente. Questo è particolarmente vero quando i pazienti ricevono ossigeno supplementare, durante il quale saturazione di ossigeno può essere normale nonostante la presenza di una marcata ipoventilazione. Al contrario, la capnografia non controlla l'ossigenazione, per cui l’ipossiemia può essere presente anche quando un tracciato capnografico appare normale. Non ci sono controindicazioni per l'uso di capnografia, a condizione che i dati ottenuti sono valutati nel contesto di circostanze cliniche del paziente. È generalmente sicura da poter essere utilizzata per il monitoraggio di tutti i pazienti.

PROBLEMI COMUNI E LIMITAZIONI:

Capnografia è utile per monitorare lo stato respiratorio del paziente. Tuttavia, è importante essere a conoscenza di circostanze che possono influenzare la sua affidabilità e per essere in grado di riconoscere e interpretare le forme d'onda anomale che possono essere un seguito a malattia o difficoltà tecniche. Il capnogramma deve sempre essere interpretato in combinazione con altre variabili fisiologiche, ed il giudizio clinico è fondamentale per la corretta intepretazione. Una perdita della forma d'onda capnografica può verificarsi in diverse circostanze, quali apnea, la disconnessione del circuito di ventilazione, l'occlusione o la dislocazione ddel tubo endotracheale oppure l'occlusione o lo scollegamento del catetere di campionamento. Le forme d'onda che non ritornano a zero durante l'inspirazione indicano un ricircolo di anidride carbonica, che può verificarsi se l'assorbitore di anidride carbonica nella macchina per anestesia è chimicamente esaurito, se una valvola nel circuito di ventilazione non funziona correttamente oppure se il flusso di gas freschi è insufficiente. 

Le oscillazioni cardiache derivano dalla trasmissione di movimenti cardiaco per i polmoni e per le vie respiratorie; queste oscillazioni sono di solito viste quando la respirazione è lenta o il volume corrente è di piccole dimensioni. Tali oscillazioni suggeriscono che la ventilazione sia insufficiente, e un capnogramma con oscillazioni cardiache importanti suggerisce la necessità di aumentare o migliorare la ventilazione assistita o meccanica.

Sebbene poi la capnografia fornisca una misura quantitativa della etCO2, non appare così accurata come l'analisi dei gas del sangue per la valutazione della pCO2; esiste difatti un gradiente pCO2 - etCO2, che aumenta all'aumentare del volume dello spazio morto (ne abbiamo parlato nel capitolo dedicato ai meccanismi dell’ipossia, Capitolo 3.1.1). Negli stati di malattia caratterizzati da un aumento dello spazio morto (enfisema, BPCO, embolia polmonare, ecc…)l’analisi dei gas del sangue arterioso è necessaria per ottenere una determinazione accurata della pCO2.

Risoluzione dei problemi

Gli artefatti dovrebbero essere l'ultima spiegazione da prendere in considerazione quando ci sono cambiamenti nei valori critici; pertanto, quando si ottiene un valore estremamente basso o alto nei livelli di anidride carbonica, una valutazione fisica del paziente deve essere eseguita prima di considerare che i valori siano la rappresentazione di un malfunzionamento. Se il paziente sembra essere clinicamente stabile, si consideri la possibilità di una perdita o l'occlusione del sistema di campionamento. Ci si deve assicurare che la linea di campionamento sia adeguatamente collegata al circuito e al sifone sul capnografo e che il sifone a sua volta sia saldamente attaccato al capnografo. Per verificare rapidamente l'integrità della linea di campionamento e monitor, si può respirare direttamente nella linea di campionamento; se vi è un rischio di infezione dalla linea di campionamento, sia per il paziente che per l’operatore, devono essere utilizzate linee di campionamento fresche e dedicate. La presenza di una forma d'onda conferma di campionamento adeguato, ma piccole perdite che causano la diluizione del gas campionato possono passare inosservate. La linea di campionamento o il sifone possono diventare occluse per la presenza di acqua condensata; in questo caso si deve scollegare la linea di campionamento per svuotarla dalla presenza di condensa, ma in alcuni casi estremi può essere necessario sostituire questi componenti. Elevando la linea di campionamento al di sopra del circuito di ventilazione, si aiuta a prevenire l'ingresso di acqua di condensa.

Complicazioni

Anche se la capnografia è generalmente sicura, il suo uso comporta ancora un piccolo rischio di eventi avversi. Analizzatori tradizionali possono introdurre una quantità eccessiva di spazio morto nel circuito di ventilazione. Sensori tradizionali vecchia generazione utilizzano il calore per inibire la condensazione del vapore acqueo e impediscono falsamente elevati valori di anidride carbonica, ma il calore aumenta il rischio di bruciare la pelle del paziente. Per ridurre il rischio di estubazione accidentale, bisogna fare attenzione per ridurre al minimo la quantità di peso supplementare posto sulla vie respiratorie.

CONCLUSIONI:

Se utilizzata correttamente, la capnografia è uno strumento potenzialmente salvavita. Bisogna essere consapevoli delle indicazioni, dei vantaggi e dei potenziali svantaggi della tecnica, sapendo interpretare le informazioni che vengono fornite. Con un training adeguato si possono saper leggere utili informazioni in merito allo stato emodinamico, respiratorio e metabolico del paziente.

REFERENCES:

1. Kasuya Y, Akça O, Sessler DI, Ozaki M, Komatsu R. Accuracy of postoperative end-tidal Pco2 measurements with main- stream and sidestream capnography in non-obese patients and in obese patients with and without obstructive sleep apnea. Anesthesiology 2009;111:609-15. 

2. Barash PG, ed. Clinical anesthesia. 6th ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 2009.

3. Krauss B, Hess DR. Capnography for procedural sedation and analgesia in the emergency department. Ann Emerg Med 2007;50:172-81. 

4. Miller RD, ed. Miller’s anesthesia. 7th ed. Philadelphia: Churchill Livingstone, 2010.

5. Siddiki H, Kojicic M, Li G, Yilmaz M, Thompson TB, Hubmayr RD, Gajic O. Bedside quantification of dead- space fraction using routine clinical data in patients with acute lung injury: secondary analysis of two prospective trials. Crit Care 2010;14:R141 

6. Crossman PF, Bushnell LS, Hedley- Whyte J. Dead space during artificial ventilation: gas compression and mechanical dead space. J Appl Physiol 1970;28:94–97 

7. Forbat AF, Her C. Correction for gas compression in mechanical ventilators. Anesth Analg 1980;59:488–493 

8. Forbat AF, Her C. Correction for gas compression in mechanical ventilators. Anesth Analg 1980;59:488–493 

9. Fletcher R, Jonson B, Cumming G, Brew J. The concept of deadspace with special reference to the single breath test for carbon dioxide.  Br J Anaesth 1981;53:77–88

10. Fletcher R, Jonson B, Cumming G, Brew J. The concept of deadspace with special reference to the single breath test for carbon dioxide. Br J Anaesth 1981;53:77–88 
11. Bland JM, Altman DG. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement. Lancet 1986;1:307–310 

Tweet

Sign up here with your email address to receive updates from this blog in your inbox.