Überprüfung der Präzision von Kapnometern

Zusammenfassung

Die Kapnometrie, d.h. Messung der Kohlendioxid-Konzentration (cCO₂, Vol.- %) und Berechnung des zugehörigen CO₂-Partialdruckes (pCO₂, mmHg), inspiratorisch (pICO₂) wie endexspiratorisch (peECO₂), wird inzwischen auch in Deutschland als Überwachungsverfahren benutzt. Nebenstrom-Kapnometer trocknen das feuchte Atemgas (37 °C, Wasserdampfpartialdruck pH₂O = 47 mmHg) aus methodischen Gründen, der CO₂-Partialdruck nimmt dadurch um ca. 6 % zu. Dies erfordert eine entsprechende Korrektur. Da das Infrarot-Absorptionsverfahren im Falle von N₂O zu einer Überschätzung des pCO₂ führt und in Gegenwart von O₂ zu einer Unterschätzung des pCO₂, müssen auch hier Korrekturen vorgenommen werden. Diese verlangen entweder die Kenntnis der jeweiligen Gaskonzentrationen (Hauptstrom-Geräte) oder deren entsprechende (korrekte) Messung (einige Nebenstrom-Geräte). Änderungen des Barometerdruckes (pB) müssen ebenfalls entweder bekannt sein oder automatisch gemessen werden. Für die Prüfung der Präzision eines Kapnometers müssen daher untersucht werden 1. die fragliche Wasserdampfkorrektur (Nebenstrom-Geräte mit Gastrocknung), 2. die fragliche Querempfindlichkeit gegenüber O₂ und N₂O sowie 3. die fragliche Abhängigkeit vom Barometerdruck.

Geprüft wurden zwei Hauptstrom-Geräte (Capnolog D/Dräger; Sirecust 404-1/Siemens) und acht Nebenstrom-Geräte (AGM 1304/Brüel & Kjaer; SARAcap A. G. und SARAtrans/Biomedical Systems/Hellige; Capnomac und Normocap 200/Datex/Hoyer; CO₂-Monitor/Dräger; Nellcor N-1000/Nellcor/Dräger; Multinex/Datascope). Trockene und angefeuchtete Gase (37°C) definierter Zusammensetzung bzgl. CO₂, O₂, N₂, N₂O und H₂O wurden zur Prüfung benutzt. Die Ergebnisse zeigen eine Reproduzierbarkeit aller 10 Kapnometer von ca. ±1 mmHg im pCO₂-Bereich von 30 - 50 mmHg. Die Bedingungen pH₂O-Korrektur, exakte Elimination von Querempfindlichkeiten gegenüber N₂O und O₂ sowie die erforderliche Genauigkeit von 2 mmHg für die peECO₂-Messung in O_2- und N₂O-Gemischen wurden jedoch nur erfüllt von den Nebenstrom-Kapnometern AGM 1304 (Brüel & Kjaer), SARAcap A. G. (Biomedical Systems/Hellige) und, mit Einschränkung (fehlende pH₂O-Korrektur), auch von dem Gerät Capnomac (Datex/Hoyer); zusätzlich erfüllen diese Geräte die Bedingung, O₂ und die volatilen Anästhetika N₂O, Halothan, Enfluran und Isofluran messen zu können. Die genannten drei Kapnometer können zur Routineüberwachung empfohlen werden.

Summary

Capnometry, i. e. measurement of CO₂ concentration (cCO₂, vol %) and calculation of the respective CO₂ partial pressure (pCO₂, mmHg), is simple to apply, but the user must understand its principles of operation in order to appreciate its power and its limitations. However, sidestream capnometers use to dry the humidified respired gas (37 °C, pH₂O 47 mmHg) for methodological reasons, thus increasing pCO₂ by ca. 6 % which, in turn, requires correction. With infrared spectroscopy, overestimation of pCO₂ in presence of N₂O and underreporting of pCO₂ in presence of O₂ also require to be corrected. These require either knowledge of the respective gas concentrations (mainstream analyzers) or adequate (i.e. correct) measurement (some sidestream capnometers). Changes in barometric pressure (pB) must be also either known or be measured automatically. Evaluation of the precision of capnometers must therefore focus on, (1) the possible pH₂O correction, (2) the possible effects exercised by O₂ and N₂O, and (3) the possible dependence on barometric pressure.

Two mainstream (Capnolog D/Dräger; Sire-cust 404-1/Siemens) and eight sidestream capnometers (AGM 1304/Brüel & Kjaer; SARAcap A.G. and SARAtrans/Biomedical Systems/Hellige; Capnomac and Normocap 200/Datex/Hoyer; CO₂ Monitor/Dräger; Nellcor N- 1000/Nellcor/Dräger; Multinex/Datascope) were investigated. Dry and humidified gases (37°C) of defined composition in respect of CO₂, O₂, N₂, N₂O, and H₂O, were used for evaluation. The results prove reproducibility of ca. ± 1 mmHg for the 10 capnometers within the 30 - 50 mmHg pCO₂ range. Correction for pH₂O, elimination of effects exercised by N₂O and O₂, and the accuracy of 2 mmHg for peECO₂ determination in O₂ and N₂O mixtures was only found with the sidestream capnometers, AGM 1304 (Brüel & Kjaer), SARAcap A.G. (Biomedical Systems/Hellige), and with certain limitations (i. e. lacking pH₂O correction) for the Capnomac (Datex/Hoyer). Additionally, they enable both determination of the volatile anaesthetics, N₂O, halothane, enflurane, isoflurane, and inspection of the actual curves tracing the changing gas concentrations during consecutive respiratory cycles. They are therefore suitable for routine clinical application.