Capnografia – Introduzione
La ventilazione e l’ossigenazione sono funzioni fisiologiche con una importante rilevanza clinica per determinare l’assetto ventilatorio, sia per pazienti in respiro spontaneo che per pazienti intubati; gli strumenti di valutazione utilizzabili sono la pulsossimetria (rilevazione tramite infrarosso dell’emoglobina legata) che fornisce un’informazione istantanea sull’ossigenazione e la capnografia, ossia la misurazione non invasiva della concentrazione della pressione parziale dell’anidride carbonica (CO2) espirata.
Il capnografo è lo strumento che rileva il valore di End-tidal CO2, sia in forma numerica (capnometria) sia attraverso l’espressione grafica dell’andamento nel tempo della CO2 (capnografia).

La valutazione della EtCO2 fornisce importanti informazioni su ventilazione (eliminazione della CO2 dal sistema polmonare), perfusione (trasporto della CO2 tramite il sistema vascolare) e metabolismo (produzione di CO2 dal metabolismo cellulare).

La capnografia è fondamentale per monitorare lo stato ventilatorio del paziente, per verificare perdite e interruzioni nel circuito di ventilazione, per controllare il corretto posizionamento del tubo endotracheale; il suo utilizzo è inoltre raccomandato durante i trasporti di pazienti critici per ridurre i rischi connessi a problemi delle vie aeree o della ventilazione.

E’ inoltre utile per la diagnosi di specifiche patologie, per semplificare le scelte terapeutiche o verificare l’ipoventilazione durante la sedazione, oltre a controllare l’efficacia dei trattamenti ventilatori e fornire indicazioni sull’outcome dei pazienti.

Per queste ragioni la capnografia, tecnologia introdotta a metà del secolo scorso e utilizzata prevalentemente in ambito anestesiologico, è oggi raccomandata come standard nel monitoraggio dei pazienti critici in ambito intensivo e durante sedazioni procedurali e comincia a trovare consenso come strumento di diagnosi e di monitoraggio anche nei servizi di emergenza territoriale e ospedaliera.

Le recenti linee guida European Resuscitation Council, pubblicate ad ottobre 2015, hanno enfatizzato il ruolo della rilevazione capnografica durante la rianimazione cardiopolmonare, non solo come verifica del corretto posizionamento del tubo endotracheale ma anche per valutare l’efficacia delle compressioni toraciche e come indicatore precoce di ripristino del circolo spontaneo.

La minima invasività e la semplicità di utilizzo dei rilevatori di EtCO2, rapportate alla qualità e rilevanza del parametro fornito hanno portato a un crescente interesse dei servizi di emergenza verso questa tecnologia, non solo limitata ai pazienti intubati: grazie all’utilizzo di cannule nasali, in grado di somministrare ossigeno e contestualmente rilevare i gas esalati, è possibile monitorare e individuare precocemente condizioni patologiche come ostruzioni delle vie aeree, embolia polmonare, asma, broncopneumopatie, convulsioni e altre.

Discussione

L’analisi dei gas esalati dall’organismo deriva dagli studi del chimico scozzese Joseph Black nel 1875. L’utilizzo clinico del monitoraggio continuo della rilevazione della CO2 espirata risale alla seconda guerra mondiale e viene utilizzata da oltre 30 anni in ambito perioperatorio.[i] Tale metodica, dopo essersi diffusa e affermata come standard di monitoraggio dei pazienti critici nei reparti intensivi, vede oggi un crescente interesse anche da parte dei sistemi di emergenza sanitaria.

Nonostante la capnografia sia oggi raccomandata da diverse linee guida e oggetto di numerosi studi, questa metodica non viene utilizzata al pieno delle sue potenzialità; molto spesso questo limite non è dato dalla mancanza della strumentazione ma dalla mancata implementazione della rilevazione della EtCO₂ nella pratica clinica.[ii]

Nella fase iniziale dell’arresto cardio-respiratorio i livelli di EtCO₂ “crollano” a zero, aumentano in seguito alle efficaci manovre di RCP e ritornano a livelli normali dopo il ROSC. Durante una RCP efficace, la EtCO₂ ha dimostrato di correlarsi alla gittata cardiaca, alla pressione di perfusione coronarica, all’efficacia delle compressioni toraciche e alla ventilazione. Un EtCO₂ di almeno 10 mmHg che persiste durante i primi 20 minuti di rianimazione cardiopolmonare è correlata ad un incremento della percentuale di possibile ripresa del circolo spontaneo.[iii]^,[iv],[v]

Il monitoraggio continuo dell’EtCO₂ durante la rianimazione cardio polmonare consente di valutare la qualità delle compressioni toraciche e un aumento del valore dell’EtCO₂, indice di una ripresa del metabolismo, può indicare un ROSC durante le compressioni.⁶

Un corretto utilizzo della rilevazione end-tidal CO₂ nei pazienti in arresto cardiaco prevede 5 punti focali: [vi]

1. Per avere una rilevazione dell’anidride carbonica di fine espirazione è necessario che il paziente respiri e ci sia un circolo polmonare che permetta lo scambio gassoso; nel momento in cui vi sia una repentina diminuzione dell’end-tidal CO₂ fino a zero ed una modificazione della forma dell’onda capnografica fino alla scomparsa si ha la certezza che il paziente sia in arresto respiratorio, è il metodo più efficace in quanto l’onda saturimetrica non è affidabile in pazienti in stato di shock o ipotermici e l’elettrocardiogramma potrebbe presentare una traccia se il paziente mantiene l’attività elettrica miocardica e soprattutto nel caso in cui il paziente sia sottoposto a stimolazione con PM transcutaneo.

Se scompare la rilevazione capnografica è necessario valutare immediatamente la funzione respiratoria e cardiaca del paziente e, se assenti, iniziare a ventilazione meccanica e le compressioni toraciche.¹³

2. L’ EtCO₂ rileva la risposta dell’organismo alla rianimazione cardiopolmonare: una buona lettura capnografica indica l’efficacia delle compressioni toraciche fornendo un feedback in tempo reale agli operatori, dando indicazione sulla necessità di approfondire le compressioni o di cambiare operatore quando si ha una diminuzione della performance. Una lettura superiore ai 15mmHg indica che le compressioni stanno generando una perfusione e maggiore è la lettura di anidride carbonica di fine espirazione maggiori saranno le probabilità di sopravvivenza.¹³
3. L’onda capnografica, oltre a confermare il corretto posizionamento del presidio per la gestione delle vie aeree, è indice di una buona ventilazione meccanica ed è importante per evitare l’iperventilazione del paziente e le conseguenti vasocostrizione e diminuzione della perfusione cerebrale, inoltre fa sì che aumenti la pressione intratoracica diminuendo la quantità di sangue in circolo.¹³
4. La capnografia aiuta a determinare quando interrompere gli sforzi rianimatori e quando invece continuarli, se nonostante le compressioni toraciche svolte correttamente ed un controllo delle vie aeree avanzato l’ EtCO₂ rimane sotto i 10mmHg per più di 20 minuti significa che la rianimazione non sta assicurando ne circolo ne perfusione agli organi nobili e per questo si può decidere di terminare la RCP se invece la lettura capnografica indica un valore superiore ai 15mmHg significa che si sta fornendo al paziente un circolo sufficiente alla perfusione e per questo vale la pena continuare gli sforzi rianimatori.¹³
5. Un picco nella lettura EtCO₂ è il primo segno di ROSC, avviene prima della ricomparsa di un polso carotideo; inizialmente può essere superiore alla normale lettura di 35-40 mmHg. Una forma d’onda e una rilevazione indicano la ripresa di un circolo ed è necessario sospendere le compressioni toraciche e mantenere una ventilazione adeguata. Con una ventilazione adeguata, una diminuzione costante dell’onda e della lettura EtCO₂ devono allertare in quanto è verosimile che si possa reinstaurare l’arresto cardiaco o sia necessario sostenere farmacologicamente la pressione sanguigna del paziente.¹³

Durante l’assistenza a pazienti critici nel contesto extraospedaliero sarebbe auspicabile l’utilizzo precoce della rilevazione capnografica ed il suo mantenimento per tutto il periodo dell’assistenza.¹³

La rilevazione della EtCO2 indipendentemente dal metodo utilizzato, diretto o indiretto, è la metodologia più semplice e accurata per rilevare il corretto posizionamento del tubo endotracheale.[vii] Fin dal 1988, Falk J.L raccomanda questo metodo come il più affidabile, con un elevato livello di evidenza (classe1, LOE A).[viii]

Il corretto posizionamento del tubo endotracheale è di primaria importanza perché un intubazione esofagea non riconosciuta può portare severe complicazioni come ipossiemia, rigurgito di materiale gastrico, ab ingestis e aritmie cardiache, aumentando la mortalità e la morbilità.[ix] Il tradizionale metodo di auscultazione dell’epigastrio e dei 4 campi polmonari  è scarsamente accurato poiché limitato dai rumori ambientali e dalla possibilità di interpretarli erroneamente.[x] E’ inoltre opportuno considerare che la possibilità di incorrere in errore affidando la conferma della corretta intubazione tramite metodi “tradizionali” è tutt’altro che remota: l’appannamento del tubo endotracheale si può verificare fino all’83% delle intubazioni esofagee, così come si può verificare il movimento della parete toracica, e almeno nel 16% delle intubazioni in esofago vengono erroneamente identificati suoni respiratori[xi].

Le linee guida indicano infatti che la valutazione primaria dopo l’intubazione che comprende l’osservazione dell’espansione toracica bilateralmente, l’auscultazione sui campi polmonari bilateralmente e sopra la regione epigastrica ed i segni clinici del corretto posizionamento del tubo sono scarsamente attendibili.⁶ Uno studio pubblicato nel 2002 indica che in un periodo di quattro anni, in cui sono stati inclusi 345 pazienti che necessitavano di intubazione di emergenza (arresto cardiaco n= 246; 71% e condizioni non arresto n= 99; 29%), in nove (2,7%) pazienti si è verificato un errato posizionamento del tubo in esofago; le intubazioni esofagee sono state seguite da intubazioni endotracheali corrette senza complicazioni. La capnometria (sensibilità e specificità del 100%) e la capnografia (sensibilità e specificità del 100%) hanno dimostrato risultati migliori rispetto all’auscultazione (sensibilità 94% e specificità 83%) confermando il posizionamento del tubo endotracheale nei pazienti non-arresto (p <0,05). La capnometria era altamente specifica (100%) ma non sensibile (88%) per la corretta intubazione endotracheale nei pazienti con arresto cardiopolmonare (capnometria contro auscultazione e capnometria contro capnografia, p <0,05).[xii]

La lettura della forma dell’onda capnografica garantisce, oltre alla verifica del corretto posizionamento del tubo endotracheale, il monitoraggio ventilatorio. Il capnografo può essere utilizzato anche se si utilizza un sistema pallone-maschera o dispositivi sovraglottici.⁶

Vista l’importanza della corretta interpretazione dell’onda capnografica vediamo le principali onde e come analizzarle per trarne delle informazioni importanti.

Algoritmo per l’analisi della forma dell’onda capnografica:

1. Cerca presenza di CO2 espirata (è presente una forma d’onda?)
2. Linea di base inspiratoria (c’è rebreathing?)
3. Fase espiratoria (qual è la forma: ripida, inclinata o prolungata?)
4. Plateau espiratorio / alveolare (è in pendenza, ripido o prolungato?)
5. Fase inspiratoria (È in pendenza, ripida o prolungata?)

Assicurati di valutare l’altezza, la frequenza, il ritmo, la linea di base e la forma. ²⁴

VARIAZIONI DELL’ONDA CAPNOGRAFICA

IPOVENTILAZIONE

GRADUALE AUMENTO DELLA FASE ESPIRATORIA E DELL’ETCO2

VALUTAZIONE DELLE CAUSE:

ALTERAZIONE DEL LIVELLO DI COSCIENZA

SOVRADOSAGGIO O INTOSSICAZIONE DA FARMACI

IPERVENTILAZIONE

GRADUALE AUMENTO DELLA FREQUENZA RESPIRATORIA, RIDUZIONE DELLA DURATA DEGLI ATTI, RIDUZIONE DELLA ETCO2

OPPURE:

FREQUENZA RESPIRATORIA ELEVATA, ATTI RESPIRATORI RAPIDI, RIDUZIONE DELLA ETCO2

VALUTAZIONE DELLE CAUSE:

FEBBRE, SEPSI, DOLORE, AGITAZIONE, EMBOLIA POLMONARE?

ASSENZA DEL PLATEAU ALVEOLARE, MORFOLOGIA A «PINNA DI SQUALO» (SHARK FIN)

ESPIRAZIONE INCOMPLETA O OSTRUITA BRONCOSTRIZIONE

VALUTAZIONE DELLE CAUSE:

ASMA, BPCO OSTRUZIONE INCOMPLETA DELLE VIE AEREE, TUBO TRACHEALE OSTRUITO (SECREZIONI) O PIEGATO.

PERDITA COMPLETA DELL’ONDA

VALUTAZIONE DELLE CAUSE:

PERDITA NEL CIRCUITO RESPIRATORIO APNEA, ARRESTO RESPIRATORIO OSTRUZIONE COMPLETA DEL TUBO TRACHEALE DISLOCAZIONE DEL TUBO TRACHEALE

GRADUALE INCREMENTO DELL’ ETCO2

VALUTAZIONE DELLE CAUSE: ROSC, RIPRESA DI UN CIRCOLO SPONTANEO DOPO RIANIMAZIONE CARDIOPOLMONARE

ONDA DECRESCENTE, IRREGOLARE

VALUTAZIONE DELLE CAUSE:

ROTTURA DELLA CUFFIA DEL TUBO ENDOTRACHEALE, INTUBAZIONE DISLOCATA IN IPOFARINGE, PARZIALE OSTRUZIONE.

Nonostante la capnografia sia ampiamente raccomandata dalle principali linee guida, spesso l’auscultazione è ancora considerata il metodo più valido per la conferma del posizionamento del tubo endotracheale.

Il monitoraggio dell’EtCO₂ può aiutare a evitare l’iperventilazione involontaria dei pazienti con trauma cranico e sospetto aumento della pressione intracranica (ICP) e può anche aiutare a determinare la prognosi di vittime di traumi. Alti livelli di CO₂ sono responsabili della vasodilatazione cerebrale, mentre bassi livelli di CO₂ provocano vasocostrizione cerebrale. L’ipoventilazione sostenuta si traduce in un aumento del flusso ematico cerebrale e una maggiore ICP, che possono creare gravi danni ai pazienti con trauma cranico mentre l’iperventilazione prolungata è spesso associata a gravi esiti neurologici in pazienti con grave cerebrolesione. L’utilizzo dell’end-tidal CO₂ per mantenere una ventilazione eucapnica è raccomandato dalla Brain Trauma Foundation.[i]^,[ii]

Un’altra fase importante e delicata degli interventi extraospedalieri è il trasporto del paziente, una volta stabilizzato, verso l’ospedale con la struttura adeguata al suo accoglimento, che a volte prevede percorrenze lunghe e disagevoli.

Oltre al monitoraggio del tracciato elettrocardiografico, l’impiego combinato di pulsossimetria e capnometria garantisce la possibilità di riconoscere rapidamente problemi alle vie aeree a alla ventilazione potenzialmente letali durante il trasporto e consente di approntare le necessarie manovre terapeutiche in tempi ridotti. ^{4,[iii]–[iv]}

Monitorare la posizione del tubo endotracheale con la capnografia quantitativa è utile per valutare lo spostamento del tubo: uno studio osservazionale sulla intubazione preospedaliera ha rilevato un tasso di dislocazione del tubo ET pari al 23% in pazienti non monitorati con capnometria continua, mentre tutte le dislocazioni del tubo endotracheale sono state identificate in pazienti con monitoraggio continuo.²³

La conoscenza da parte degli operatori sanitari dei valori dell’end-tidal CO2 e il corretto utilizzo dei rilevatori consentono di riconoscere precocemente e trattare con efficacia diverse condizioni patologiche. La revisione della letteratura riconosce di importanza fondamentale la formazione di tutto i personale che si occupa di emergenza sanitaria sull’utilizzo della capnometria per tutti i pazienti, intubati e non, per assicurare un’adeguata assistenza ventilatoria.

[1] Giusti G. Benetton M. “Guida al monitoraggio in area critica”, Quaderni dell’assistenza in area critica. 2015, Maggioli editore

[1] Natalini G. “Capnografia, end-tidal CO2 e ventilazione meccanica”, www.ventilab.org acces 16 july 2015

[1] Mananda S. Bhende, MD, David C. LaCovey “End-tidal carbon dioxide monitoring in the prehospital setting”, Prehosp Emerg Care. 2001 Apr-Jun;5(2):208-13

[1] Langhan M. “Availability and clinical utilization of capnography in the prehospital setting” Conn Med. 2011 Apr;75(4):197-201.

[1] Zwerneman K, “End-Tidal Carbon Dioxide monitoring: a VITAL sign worth watching”, Crit Care Nurs Clin North Am. 2006 Jun; 18(2):217-25, xi.

[1] Soar J et al, “European Resuscitation Council Guidelines for Resuscitation 2015, Section 3. Adult advanced life support”, Resuscitation. 2015 Sep 17. pii: S0300-9572(15)00328-7

[1] Manifold CA et al “Capnography for the nonintubated patients in the emergency setting”, J Emerg Med. 2013 Oct; 45(4):626-32.

[1] Smalhout B, “The first years of clinical capnography” Cambridge University Press, 2011

[1] Langhan ML et al. “Experiences with capnography in acute care setting: a mixed-methods analysis of clinical staff”. J Crit Care. 2014 Dec;29(6):1035-40

[1] Hatlestad D “Capnography as a predictor of the return of spontaneous circulation”. Emerg Med Serv. 2004 Aug;33(8):75-80;

[1] Sheak KR et al, “Quantitative relationship between end-tidal carbon dioxide and CPR quality during both in-hospital and out-of-hospital cardiac arrest”, Resuscitation. 2015 Apr;89:149-54. Epub 2015 Jan 30.

[1] Mananda S. et al, “End-tidal carbon dioxide monitoring in the prehospital setting (collective review)” Prehospital Emergency Care Volume 5, Issue 2, April–June 2001, Pages 208–213

[1] B.Sullivan “5 things to know about  capnography in cardiac arrest” www.capnoacademy.com acces oct 01 2015

[1] Gremec S “Comparison of three different methods to confirm tracheal tube placement in emergency intubation” Intensive Care Medicine June 2002, Volume 28, Issue 6, pp 701-704

[1] Falk J.L. “End-tidal carbon dioxide concentration during cardiopulmonary resuscitation”            New England journal of Medicine 318(10) 607-611)

[1] Kupnik.D, Skok.P “Capnometry in the prehospital setting: are we using its potential?” Emerg MedJ. 2007;24:614-616

[1] Rudraraju P, Eisen LA “Confirmation of endotracheal tube position: a narrative review”.      J intensive Care Med. 2009 Sep-Oct; 24(5):283-92

[1] B.Long, A.Koyfman, M.A. Vivirito “Capnography in the emergency departiment: review of uses, waveforms, and limitations” the journal of emercency medicine, vol 53 n°6, pp 829-842, 2017

[1] Nagler J, Krauss B, “Capnography: A Valuable tool for Airway Management”. Emerg Med Clin North am. 2008;26(4):881-897

[1] Krauss B, Silvestri S, Falk JL, “Carbon dioxide monitoring (capnography)”                                                    Section Editors Walls RM, Torrey S, MD  Deputy Editor  Grayzel J

[1] Brain Trauma Foundation. “Management and prognosis of severe traumatic brain injury guidelines”, access 12 oct 2015, www.tbiguidelines.org

[1] Rückoldt H et al. “Pulse oximetry and capnography in intensive care trasportation: combined use reduces trasportation risks”. Anesthesiol intensivemed Notfallimed Schmerzther 1998 jan;33 (1):32-6

[1] Langhan ML et al, “A randomized controlled trial of capnography in the correction of simulated endotracheal tube dislodgement”.  Acad Emerg Med. 2011 Jun;18(6):590-6.

24 B.Long, A.Koyfman, M.Singh“Interpreting Waveform Capnography: Pearls and Pitfalls” may 30 2016. http://www.emdocs.net/category/practice-update.

[i] Smalhout B, “The first years of clinical capnography” Cambridge University Press, 2011

[ii] Langhan ML et al. “Experiences with capnography in acute care setting: a mixed-methods analysis of clinical staff”. J Crit Care. 2014 Dec;29(6):1035-40

[iii] Hatlestad D “Capnography as a predictor of the return of spontaneous circulation”. Emerg Med Serv. 2004 Aug;33(8):75-80;

[iv] Sheak KR et al, “Quantitative relationship between end-tidal carbon dioxide and CPR quality during both in-hospital and out-of-hospital cardiac arrest”, Resuscitation. 2015 Apr;89:149-54. Epub 2015 Jan 30.

[v] Mananda S. et al, “End-tidal carbon dioxide monitoring in the prehospital setting (collective review)” Prehospital Emergency Care Volume 5, Issue 2, April–June 2001, Pages 208–213

[vi] B.Sullivan “5 things to know about  capnography in cardiac arrest” www.capnoacademy.com acces oct 01 2015

[vii] Gremec S “Comparison of three different methods to confirm tracheal tube placement in emergency intubation” Intensive Care Medicine June 2002, Volume 28, Issue 6, pp 701-704

[viii] Falk J.L. “End-tidal carbon dioxide concentration during cardiopulmonary resuscitation”            New England journal of Medicine 318(10) 607-611)

[ix] Kupnik.D, Skok.P “Capnometry in the prehospital setting: are we using its potential?” Emerg MedJ. 2007;24:614-616

[x] Rudraraju P, Eisen LA “Confirmation of endotracheal tube position: a narrative review”.      J intensive Care Med. 2009 Sep-Oct; 24(5):283-92

[xi] B.Long, A.Koyfman, M.A. Vivirito “Capnography in the emergency departiment: review of uses, waveforms, and limitations” the journal of emercency medicine, vol 53 n°6, pp 829-842, 2017

[xii] Nagler J, Krauss B, “Capnography: A Valuable tool for Airway Management”. Emerg Med Clin North am. 2008;26(4):881-897