呼吸机仍按原样送气，气道处测得的二氧化碳却在下降。有时，变化起于血液循环：到达肺部的血液减少，随之送来的 CO₂ 也减少，每次呼气所能带走的 CO₂ 因而变少。放在呼吸管路旁的监测仪，就这样记录到了呼吸上游的问题。[3]

呼气二氧化碳波形监测（capnography）的复杂之处，也正是它的价值所在。屏幕上不断延伸的曲线记录着呼吸气体中的二氧化碳。要读懂这条曲线，需要先沿着气体在体内的行程，追溯它到达传感器之前经过的各处。

旅程的终点是传感器

细胞在代谢过程中产生 CO₂。血液把它运到肺部，随后它进入肺内称为肺泡的小气囊，并随呼气排出。CO₂ 的生成量、肺部血流和肺泡通气都会影响最终呼出的气体。二氧化碳监测仪观察的，是这段旅程的末端。[1]

波形还记录着一次呼气中气体排出的先后顺序。首先到达的是传导气道内的气体；这些气道不与血液交换气体，因此其中的 CO₂ 很少。随后到达的肺泡气使曲线上升，逐渐进入平台。呼气末尾的读数称为呼气末二氧化碳，通常缩写为 EtCO₂。下一次吸气开始后，曲线回落，趋近基线。[1]

主流式仪器在呼吸回路的连接件处测量气体；旁流式仪器则经细管抽取气体样本，送到较远处的分析仪。两种方式显示的读数都来自实际的气体样本，均不直接测量血液。[4]

通气保持不变，循环的变化便显现出来

K. Shibutani 及同事在 1994 年 11 月发表的一项研究中，观察了腹主动脉瘤手术期间的这一联系。研究者在 24 名患者中完成了 33 次测量，期间保持通气不变，并在循环变化发生后不久测量相关指标。心输出量指心脏每分钟泵出的血液体积；呼气末 CO₂ 的下降百分比与心输出量的下降百分比相互关联，R² = 0.82。[3]

理解这一发现，需要保留它所依赖的条件。通气保持不变时，呼出 CO₂ 的下降可提示输送到肺部的 CO₂ 减少。这里的相关性描述的是该研究中的观察结果，不能充当根据呼气二氧化碳读数计算心输出量的通用公式。

另一项实验发表于 2012 年 3 月 26 日，从相反方向考察了这一联系。Manuel Ignacio Monge García 及同事研究了 37 名接受机械通气的急性循环衰竭患者。短暂的被动抬腿使血液向胸部转移，心输出量与呼气末 CO₂ 的变化高度相关，R² = 0.79。[5]

这项研究同样保持通气不变，并假定组织的 CO₂ 生成量保持稳定。研究者提出，两方面的作用有助于解释这一变化：血流增加会带来更多 CO₂，肺部灌注改善也可使更多已有通气的肺泡参与有效气体交换。研究未测量动脉血 CO₂，因此无法区分这两方面各自的作用。作者还提醒，这些结果不宜外推至自主呼吸患者。[5]

两项实验对波形解读提出了同一个要求：将曲线变化归于某个原因之前，先查明当时还有哪些条件在变化。

气道与动脉血中的读数会有差异

有些空气进入的肺区血流过少，难以有效交换气体。这类通气增加了生理无效腔，也就是对有效气体交换贡献很小的那部分通气。无效腔增大时，动脉血 CO₂ 与呼气末 CO₂ 之间的差值可随之扩大。[1]

美国呼吸治疗协会（AARC）2011 年 4 月的指南明确指出了这一限制。呼气末监测能反映通气与灌注情况，但动脉血 CO₂ 仍需单独评估。即使是同一名患者，两者的差值也会随时间变化。[4]

因此，气道处的 CO₂ 读数较低，尚不足以说明动脉血中的 CO₂ 水平也低。若把这两种测量视为可以互换，便会抹去它们之间的差异所反映的循环与气体交换信息，而这些信息正是呼气二氧化碳监测的价值所在。

采样环节也有薄弱之处

气体还要顺利到达仪器。采样系统中的冷凝水、分泌物或堵塞都会影响结果的可靠性。[4] 对佩戴鼻部采样导管的患者，导管移位和样本稀释也会增加读数解读的难度。[1] 麻醉患者安全基金会（APSF）指出，在未插管患者中，呼气二氧化碳监测对呼吸时序的反映，往往比对动脉血 CO₂ 确切水平的反映更可靠。[6]

波形消失需要及时关注。原因可出在患者自身或气道，采样管堵塞同样会让波形消失。仅凭屏幕上的显示，无法定位问题出在哪一处。[1] 解读信号时，临床评估始终是其中的一环。[8]

血氧回答的是另一个问题

在 CO₂ 之外，血氧饱和度也带来必不可少的信息。Eugene S. Fu 及同事在 2004 年的一项对照研究中说明了血氧监测为何无法替代通气监测：研究者有意降低通气量时，补充氧气使血氧饱和度读数保持稳定，同时动脉血与呼气末 CO₂ 都在上升。[7]

补充的氧气确实发挥了作用。只是氧合得以维持，尚不足以证明 CO₂ 已充分排出。这一区别解释了两类测量为何需要相互补充，也保留了每种仪器各自的作用。

美国麻醉医师协会（ASA）于 2025 年 10 月 15 日修订的监测标准，分别规定了氧合、通气和循环的监测要求。置入气管导管或声门上气道装置后，标准要求结合临床检查与呼出 CO₂ 的确认来核实位置，并在规定的气道装置使用时段内持续分析呼气末 CO₂。[8]

带着这些区分回看床旁屏幕，每一次呼气既记录气体的流动，也透露将气体送来的血液的状况。临床医生沿着整段行程解读波形，呼气二氧化碳监测所含的信息才得以充分显现。

参考来源

1. Haley Perkins 与 Debnath Chatterjee，〈Capnography〉，OpenAnesthesia（2026 年 3 月 10 日更新）——生理学基础、波形各阶段与测量原理。
2. Dr. D. Y. Patil 医学院、医院及研究中心急诊医学科——呼气末 CO₂ 监测设备的原始照片。
3. K. Shibutani 等，〈Do changes in end-tidal PCO₂ quantitatively reflect changes in cardiac output?〉，Anesthesia & Analgesia 79:829–833（1994 年 11 月）——原始研究摘要。
4. Brian K. Walsh、David N. Crotwell 与 Ruben D. Restrepo，〈Capnography/Capnometry During Mechanical Ventilation: 2011〉，AARC 临床实践指南，Respiratory Care 56:503–509（2011 年 4 月）——采样方式及其局限，重点参见第 7 节。
5. Manuel Ignacio Monge García 等，〈Non-invasive assessment of fluid responsiveness by changes in partial end-tidal CO₂ pressure during a passive leg-raising maneuver〉，Annals of Intensive Care 2:9（2012 年 3 月 26 日）——原始研究及其生理学假设。
6. Rajnish K. Gupta 与 David A. Edwards，〈Monitoring for Opioid-Induced Respiratory Depression〉，APSF Newsletter（2018 年 2 月），第 70–71 页——未插管患者监测结果的解读与局限。
7. Eugene S. Fu 等，〈Supplemental Oxygen Impairs Detection of Hypoventilation by Pulse Oximetry〉，CHEST 126:1552–1558（2004 年 11 月）——佛罗里达大学网站收录的原始论文。
8. 美国麻醉医师协会，〈Standards for Basic Anesthetic Monitoring〉（2025 年 10 月 15 日修订）——分别针对氧合、通气和循环的监测要求。