在清醒儿童进行睡眠研究时，经皮二氧化碳（CO₂）测量的有效性验证

本研究回顾性分析335名稳定儿童睡眠监测数据，比较经皮二氧化碳分压(PtcCO2)与耳动脉血二氧化碳分压(PcapCO2)。结果显示PtcCO2与PcapCO2强相关(r=0.703)，但存在-0.59mmHg均值偏移，偏移量与pH值显著相关。表明PtcCO2在稳定儿童中可可靠反映PcapCO2，但需注意短暂性差异可能由采血时过度换气引起。

亚历西亚·马里亚尼（Alessia Mariani）| 朱丽叶特·达登（Juliette Dardenne）| 马克西姆·贝东（Maxime Beydon）| 杰西卡·泰塔德（Jessica Taytard）| 尼科尔·贝东（Nicole Beydon）

法国巴黎索邦大学（Sorbonne Université）、APHP医院、阿曼德·特鲁索医院（Hôpital Armand Trousseau），呼吸功能检测与睡眠学部门（Unité Fonctionnelle d’explorations fonctionnelles respiratoires et somnologie），邮编F-75012

摘要

尽管在儿童睡眠研究中依赖经皮二氧化碳（PtcCO₂）测量来持续监测肺泡通气情况，但尚未评估血流动力学稳定的儿童中PtcCO₂与动脉二氧化碳（PaCO₂压力之间的吻合度。为了解决这一差距，我们进行了一项回顾性研究，比较了儿童在醒来时测得的PtcCO₂值和动脉化毛细血管二氧化碳（PcapCO₂）值，并确定了影响两者差异的因素。

我们回顾性分析了335份儿科患者的记录，这些患者在多导睡眠监测（polysomnography）当天在呼吸室内空气的情况下，同时接受了耳垂动脉化毛细血管血气检测和PtcCO₂测量（使用Sentec ResMed或Radiometer TCM4设备）。统计分析方法包括Bland-Altman分析、学生t检验、卡方检验以及单变量和多变量回归模型，以确定PtcCO₂与PcapCO₂差异（ΔCO₂）的预测因素。

参与者的中位年龄为12.2岁（IQR 8.8-15.3岁），其中60%为男性。配对测量显示PtcCO₂与PcapCO₂之间存在强烈的正相关（r = 0.703；p < 0.0001）。Bland-Altman分析表明ΔCO₂的平均偏差为-0.59 mmHg，一致性范围为-5.56至+4.38 mmHg。不同设备之间的ΔCO₂差异无显著差异（p = 0.41）。多变量回归分析显示，pH值是ΔCO₂的唯一独立预测因子，pH值每增加0.01单位，ΔCO₂约增加0.31 mmHg（β = 0.31；95%置信区间为0.18, 0.43）。

这些结果表明，在该人群中，PtcCO₂测量可以可靠地估计PcapCO₂值，尽管在采血过程中可能会出现暂时性的差异。

引言

多导睡眠监测（PSG）仍是诊断和评估儿童睡眠呼吸障碍（SDB）的金标准，能够全面评估呼吸事件、睡眠结构和觉醒模式。[1]此外，夜间气体交换的评估对于量化SDB的通气影响至关重要。虽然脉搏血氧饱和度监测已被广泛用于PSG以检测低氧血症发作，但通过呼气末二氧化碳（CO₂测量或经皮加热传感器（PtcCO₂）进行的补充监测可以提供关于肺泡通气的重要信息。[1, 2, 3, 4] PtcCO₂可以反映阻塞性睡眠呼吸暂停的严重程度，尽管它不应被视为病理学的直接标志——因为许多患有睡眠呼吸障碍的儿童并未表现出阻塞性通气不足或高碳酸血症——但它可能对伴有其他疾病的患者的治疗具有指导作用。[5, 6]

动脉二氧化碳分压（PaCO₂）通过动脉血气（ABG）测定，是检测通气不足的参考标准；然而，这种方法具有侵入性，且只能捕捉到某一时间点的信息，不足以描述夜间变化的趋势。[7, 8]相比之下，连续PtcCO₂监测通过跟踪整个睡眠期间的二氧化碳动态变化克服了这些限制。在儿童中尤其具有优势：加热传感器能保持皮肤灌注，长期使用通常耐受性良好，且不会引起不适或睡眠中断。[9]

迄今为止，多项研究集中在危重患者或需要机械通气的患者身上，结果显示在某些情况下，尽管生理变化迅速，PtcCO₂与PaCO₂仍保持一致。[8, 10, 11]特别是Paiva等人报告在因急性呼吸症状接受ABG检测的儿童群体中，两种测量方法之间的偏差很小。[12]然而，其他研究并未显示出相同程度的一致性。[13, 14]这可能是因为当血流动力学不稳定时，传感器的平衡速度较慢，从而导致差异。[13]相比之下，非急性疾病的儿童在ABG检测或PtcCO₂测量过程中通常具有稳定的呼吸模式。

确定非急性儿童群体中PtcCO₂与PaCO₂的一致性程度对于判断非侵入性二氧化碳传感器是否能在夜间呼吸评估中可靠地反映PaCO₂趋势至关重要。此外，在儿童中，耳垂动脉化毛细血管血气（ACBG）分析可以替代ABG分析，因为该方法侵入性较小且更易耐受，同时能可靠地反映动脉PCO₂和pH值。[15]

我们假设PtcCO₂监测能准确反映血流动力学稳定儿童的PaCO₂水平，任何观察到的差异主要源于毛细血管采样过程中的短暂过度通气。因此，我们的主要目的是评估清醒且血流动力学稳定的儿童在接受PSG时，PtcCO₂与耳垂毛细血管二氧化碳分压（PcapCO₂）测量结果之间的一致性。其次，我们探讨了可能导致两种技术之间差异的临床和生理因素。

方法

作为初步步骤，我们进行了一项回顾性试点研究，以探讨PtcCO₂与PcapCO₂测量结果之间的相关性和一致性。该研究包括了2023年所有疑似肺泡通气不足的患者，这些患者在PtcCO₂信号稳定后同时接受了动脉化毛细血管血气采样和PtcCO₂测量。

在这一初步试点阶段之后，我们进行了主要回顾性研究并收集了数据。

结果

试点队列由38名患者组成，其中74%为女性，中位年龄为14.5岁（IQR 12.5-15.4岁）。PtcCO₂（平均37 mmHg ±2.9）和PcapCO₂（平均36.2 mmHg ±3.3）的同步测量结果显示出中等程度的相关性（r = 0.593；p < 0.0001），一致性较强，平均偏差为0.84 mmHg（±2.83），一致性范围为+6.50至-4.82 mmHg。

在这项初步分析之后，主要研究队列共包含来自283名患者的335份记录。

讨论

本研究全面评估了在大型、血流动力学稳定的儿童群体中PtcCO₂与PcapCO₂测量结果之间的一致性。我们的分析提供了一个可靠的数据集，用于准确描述这两种技术评估PCO₂的关系。重要的是，我们的分析显示PtcCO₂与PcapCO₂之间存在强相关性，且两种经皮监测设备之间的PtcCO₂结果没有显著差异。

CRediT作者贡献声明

杰西卡·泰塔德（Jessica Taytard）：撰写——审阅与编辑、验证、监督、数据管理。尼科尔·贝东（Nicole Beydon）：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、资源管理、项目协调、方法学设计、数据分析、概念化。亚历西亚·马里亚尼（Alessia Mariani）：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、数据分析。朱丽叶特·达登（Juliette Dardenne）：数据管理。马克西姆·贝东（Maxime Beydon）：软件开发、方法学设计、数据分析

资金来源

所有作者声明未收到任何与本研究相关的财务支持，且不存在需要披露的利益冲突。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的研究结果。

致谢

作者感谢法国巴黎阿曼德·特鲁索医院呼吸功能检测部门的所有技术人员的协助。