电极温度对极低出生体重儿经皮二氧化碳分压和氧分压监测的影响

Abstract

目的

评估在低于临床常用的电极温度下进行经皮二氧化碳分压（transcutaneous carbon dioxide partial pressure，TcPCO₂）和经皮氧分压（transcutaneous oxygen partial pressure，TcPO₂）监测在极低出生体重儿应用中的准确性和安全性。

方法

对45名极低出生体重儿进行TcPCO₂和TcPO₂监测，每个研究对象同时放置两个经皮监测仪，其中一个电极温度设置并保持临床常用于新生儿监测的42℃（对照组），另一个电极温度依次设置为38℃、39℃、40℃和41℃（试验组），通过配对t检验对各组监测结果进行比较，并通过Pearson相关性分析法对试验组和对照组的监测结果进行相关性分析，以及对试验组的监测结果与动脉血气分析值进行相关性分析。

结果

在38℃、39℃、40℃和41℃各电极温度下的TcPCO₂与对照组比较差异均无统计学意义（P>0.05），且各电极温度（38~41℃）试验组的TcPCO₂与对照组TcPCO₂（r>0.9，P<0.05）及动脉血二氧化碳分压（r>0.8，P<0.05）均呈极强的正相关。在38℃、39℃、40℃和41℃各电极温度下的TcPO₂与对照组比较差异有统计学意义（P<0.05），但与对照组TcPO₂（r=0.493~0.574，P<0.05）及动脉血氧分压（r=0.324~0.399）均呈显著正相关（P<0.05）。在所有电极温度下经皮监测均未发生皮肤损伤。

结论

较低电极温度（38~41℃）可准确监测极低出生体重儿血二氧化碳分压，可以取代临床常用的42℃；对于血氧分压，较低电极温度经皮监测可能有助于了解其变化趋势。

随着极低出生体重儿、超低出生体重儿的增多，新生儿重症监护室（neonatal intensive care unit，NICU）的呼吸管理策略在近年来产生了很大的变化。防止呼吸机相关性肺损伤和低碳酸血症成为呼吸支持治疗时需要解决的首要问题。Kugelman等^［1］发现在NICU中，动脉血二氧化碳分压（PaCO₂）>60 mm Hg的发生率为17%，动脉血氧分压（PaO₂）<30 mm Hg的发生率为2.8%。这提示我们必须对NICU的患儿进行有效、持续的PaCO₂和PaO₂监测^［2］。动脉血气分析是目前公认的检测PaCO₂和PaO₂的金标准^［3］，但它只能提供单次、瞬时值，不能体现血气的持续变化。另外，动脉采血是有创的，可能引起疼痛、感染、组织损伤，多次反复穿刺可能导致贫血和神经损伤^［4］。

经皮监测可以提供连续的二氧化碳和氧分压监测，具有无创、成本低的优点，减少了采血频率和医源性贫血。然而，经皮监测需要升高电极温度使监测部位毛细血管床动脉化，从而测量皮肤表面扩散的氧气和二氧化碳含量。对新生儿进行经皮监测时一般将电极温度控制在42~43℃^［5］，此时测量值最准确。

Jakubowicz等^［6］比较了在早产儿中，不同电极温度对经皮二氧化碳分压（transcutaneous carbon dioxide partial pressure，TcPCO₂）监测结果的影响，但其研究对象中有一半为晚期早产儿。Aly等^［7］则仅仅评估了41℃的电极温度下极低出生体重儿TcPCO₂监测的准确性。极低出生体重儿皮肤薄，虽然这可能使经皮监测结果更准确，但是也更容易因电极温度过高而引起局部损伤和灼伤。本研究的目的是：与新生儿经皮监测的临床常用电极温度（42℃）^［5］相比，评估NICU中住院治疗的极低出生体重儿使用较低的电极温度（38℃、39℃、40℃、41℃）监测TcPCO₂、经皮氧分压（transcutaneous oxygen partial pressure，TcPO₂）的可行性、准确性及安全性。

1. 资料与方法

1.1. 研究对象

本研究得到了淄博市妇幼保健院伦理审查委员会的批准（批准号：2018010）。收集的资料来源于2019年1~12月入住我院NICU的新生儿，试验前已征得家属的知情同意。

（1）纳入标准：①出生体重≤1 500 g；②胎龄≤34周；③出生24 h内脐动脉置管；④日龄2 d；⑤无创监测过程中数值稳定（5 min内TcPCO₂的变化≤2 mm Hg）。

（2）排除标准：①需要使用血管活性药物维持血压；②红细胞压积<35%；③先天性异常；④使用一氧化氮治疗；⑤持续肺动脉高压和青紫型心脏病；⑥存在严重水肿、四肢凉或毛细血管再充盈时间>3 s。

1.2. 检测仪器

血气分析仪（GEM Premier 3000，美国）；经皮监测仪（雷度TCM4经皮氧／二氧化碳分压监测仪，丹麦）。

1.3. TcPO₂和TcPCO₂的测定

所有纳入的研究对象均使用2个经皮监测仪持续监测4 h，监测部位为胸部右上象限皮肤。监测前进行标准气体校正，清洁局部皮肤并确保完全干燥后粘贴固定环，注入接触液及固定电极。一个经皮监测仪设置电极温度42℃（对照温度；对照组）并保持不变；另一个经皮监测仪的电极温度依次设置为38℃、39℃、40℃、41℃（试验温度；试验组），每一个温度下持续监测1 h。在改变电极温度后，需要重新校准（通常为5~10 min）和稳定新电极温度（通常为10~15 min）。

1.4. 血气分析

在两个经皮监测仪稳定后，在每个温度下收集1个动脉血气分析标本，采集部位为脐动脉置管。每个研究对象共采集5个血气分析标本，每个样本采集大约0.2 mL动脉血。分析指标包括PaO₂、PaCO₂及其他相关值。动脉血气采集的同时，记录TcPCO₂和TcPO₂的读数。

1.5. 其他数据的采集

采集患儿出生方式、性别、体重、胎龄，以及呼吸支持方式等信息。

1.6. 统计学分析

使用SPSS 20.0统计软件建立数据库进行数据录入和统计学分析。计量资料用均数±标准差（$\overline{x}\pm s$）表示。计数资料用例数和百分率（%）表示。采用卡方检验、配对t检验、Pearson相关性分析对数据进行分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2. 结 果

2.1. 一般资料

共纳入45例极低出生体重儿为研究对象。平均胎龄为（29.2±2.7）周，出生体重为（1 209±285）g，入组时体重为（1 158±219）g，入组时年龄为（2±1）d，男性患儿26例（58%），剖宫产患儿31例（69%）。

在经皮监测期间，45例患儿均采取了呼吸支持，其中经鼻持续气道正压通气17例（38%），经鼻间歇正压通气8例（18%），常频机械通气10例（22%），高频机械通气5例（11%），无呼吸支持5例（11%）。

2.2. 试验组与对照组TcPCO₂和TcPO₂的比较

各温度（38~41℃）试验组与同时刻对照组之间TcPCO₂的比较差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。各温度（38~41℃）试验组TcPO₂显著低于同时刻对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。

表1.

各温度试验组与同时刻对照组TcPCO₂的比较

电极温度	对照组(n=45)	试验组(n=45)	t值	P值
38℃	47±5	49±4	-0.117	0.907
39℃	46±5	48±4	-0.234	0.816
40℃	46±5	48±6	1.650	0.106
41℃	46±4	47±6	0.528	0.600

注：［TcPCO₂］经皮二氧化碳分压。

$\overline{x}\pm s$，mm Hg

表2.

各温度试验组与同时刻对照组TcPO₂的比较

电极温度	对照组(n=45)	试验组(n=45)	t值	P值
38℃	47±10	33±9	-7.437	<0.001
39℃	47±11	34±8	-7.629	<0.001
40℃	47±13	37±11	-4.772	<0.001
41℃	47±14	43±9	-3.041	0.004

注：［TcPO₂］经皮氧分压。

$\overline{x}\pm s$，mm Hg

2.3. 试验组TcPCO₂、TcPO₂与对照组TcPCO₂、TcPO₂及动脉血气分析结果的相关性

各温度（38~41℃）试验组的TcPCO₂与对照组TcPCO₂及PaCO₂均呈极强的正相关关系（P<0.05），见表3。

表3.

各温度试验组TcPCO₂与对照组TcPCO₂及PaCO₂的相关性

各温度试验组TcPCO2	对照组 TcPCO2		PaCO2
	r	P	r	P
38℃	0.979	<0.001	0.803	<0.001
39℃	0.984	<0.001	0.816	<0.001
40℃	0.986	<0.001	0.865	<0.001
41℃	0.996	<0.001	0.860	<0.001

注：［TcPCO₂］经皮二氧化碳分压；［PaCO₂］动脉血二氧化碳分压。

各温度（38~41℃）试验组的TcPO₂与对照组TcPO₂和PaO₂均呈显著正相关（P<0.05）。见表4。

表4.

各温度试验组TcPO₂与对照组TcPO₂及PaO₂的相关性

各温度试验组TcPO2	对照组 TcPO2		PaO2
	r	P	r	P
38℃	0.493	<0.001	0.324	<0.001
39℃	0.526	<0.001	0.371	<0.001
40℃	0.574	<0.001	0.332	<0.001
41℃	0.563	<0.001	0.399	<0.001

注：［TcPO₂］经皮氧分压；［PaO₂］动脉血氧分压。

2.4. 不良反应

45例极低出生体重儿持续经皮监测4 h，在所有温度下均未发现皮肤损伤。监测过程中未发现其他不良反应。

3. 讨论

研究表明，PaCO₂和PaO₂的极值和波动都会给新生儿带来巨大的风险，增加早产儿的患病率和病死率，可能导致脑缺血^［8］、脑室周围白质软化^［9-10］、脑室内出血^［11-13］、神经发育滞后^［14］、早产儿视网膜病变^［15］、支气管肺发育不良和死亡等^［16-18］。

目前，无创持续监测二氧化碳分压可以通过呼气末CO₂（end-tidal CO₂，ETCO₂）监测和经皮监测来实现。对于极低出生体重儿来说，潮气量相对较低，ETCO₂监测会导致死腔成比例增加而影响通气，再加上肺部疾病容易引起通气-血流比例失调导致结果不准确。此外，ETCO₂监测的结果明显低于真实二氧化碳水平^［19］。因此，ETCO₂监测一般不适宜于极低出生体重儿。经皮监测是目前持续监测二氧化碳分压的最佳选择。文献报道，TcPCO₂和TcPO₂分别与PaCO₂和PaO₂有相关性，尤其是TcPCO₂与PaCO₂之间具有极强的相关性^［20］。在最近的Cochrane综述中，Bruschettini等^［21］提出需要进一步研究证明经皮监测的安全性和有效性，且需要更多的研究来评估使用经皮监测的长期预后。

目前大多数已发表的经皮监测研究都集中于在大龄儿童和足月新生儿中的应用，在极低出生体重儿中使用经皮监测的数据非常有限。本研究的观察对象为NICU中住院的极低出生体重儿，评估了使用较低的电极温度下（38~41℃）监测TcPCO₂和TcPO₂与临床常用的42℃电极温度下的TcPCO₂和TcPO₂及动脉血气分析结果的关系。每位研究对象均提前行脐动脉置管，减少了穿刺疼痛、静脉血气、末梢血气等因素的影响，使研究结果更加准确。另外，影响经皮监测的准确性及相关性的因素有皮肤的厚度、水肿、血管活性药物的使用、组织灌注不良及酸中毒等，本研究在选择研究对象时排除了此类患儿。对于TcPCO₂，本研究结果显示，与临床常用的42℃电极温度相比，38~41℃低电极温度可以提供相似的准确评估。而且在所有电极温度下的TcPCO₂与PaCO₂有极强的相关性。Aly等^［7］在41℃的电极温度下监测极低出生体重儿TcPCO₂，显示TcPCO₂与PaCO₂呈正相关（r=0.6）。Hirata等^［22］在早产儿中比较使用电极温度38℃、39℃、40℃进行经皮二氧化碳监测，结果提示TcPCO₂准确度有限。本研究采用两个经皮监测仪同时监测，结果更有说服力。因此，本研究提示，对极低出生体重儿进行TcPCO₂监测，38~41℃的电极温度是可行的。

本研究显示，对于TcPO₂，38~41℃低电极温度下的监测值与临床常用的42℃电极温度相比差异有统计学意义，但二者呈显著正相关。这提示较低电极温度下的TcPO₂监测结果可能不准确，因为TcPO₂的监测需要一个足以使毛细血管床动脉化的电极温度^［23］，但TcPO₂可能有助于了解PaO₂的变化趋势。刘玉梅等^［24］评估了31例新生儿TcPO₂与PaO₂的相关性，认为二者具有良好的相关性。但Barter等^［25］对二者进行Bland-Altman一致性分析后则认为TcPO₂不能较好地预测PaO₂。因此，在极低出生体重儿中，TcPO₂仅供临床参考，尚不能认为TcPO₂可真实反映PaO₂，需要结合氧饱和度判断氧合情况，必要时需要进行动脉血气检测。

本研究中所有电极温度下的经皮监测均未发现皮肤并发症。Hochwald等^［23］曾经报道，由于电极温度过高，极低出生体重儿的皮肤易发生损伤，特别是在监测TcPO₂时，这可能是限制经皮监测在极低出生体重儿中广泛使用的一个原因。Sørensen等^［26］研究发现皮肤损伤与高电极温度（>42℃）、长时间（>4 h）持续监测有关，而在低电极温度下可以不间断持续监测12 h。

总之，本研究显示，较低电极温度（38~41℃）可以准确监测极低出生体重儿的血二氧化碳分压，可用于代替临床常用的42℃电极温度。对于血氧分压，较低电极温度经皮监测可能有助于了解其变化趋势，但对于TcPO₂值的解释需谨慎。

基金资助

本研究得到了淄博市妇幼保健院伦理审查委员会的批准（批准号：2018010）。收集的资料来源于2019年1~12月入住我院NICU的新生儿，试验前已征得家属的知情同意。