Pulmoner emboli tanısında ve hastalığın ağrılığının değerlendirilmesinde ekspirasyon havasında end-tidal karbondioksit ölçümü
End-tidal carbon dioxide measurement in expiration air in the diagnosis of pulmonary emboly and assessment of the weight of the disease
Yazar: EBRU KULUCAN
Danışman: PROF. DR. ATİLLA GÜVEN ATICI
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Göğüs Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Göğüs Hastalıkları = Chest Diseases

Özet:
Amaç: Pulmoner emboli (PE) halen tüm dünyada önde gelen kardiyovasküler ölüm sebeplerinden birisidir. PE klinik semptomlarındaki değişkenlikler nedeniyle hastalığın tanı aşamasında zorluklar yaşanabilmektedir. Yapılan bazı çalışmalarda kapnografi ile End-Tidal Karbondioksid (ETCO2) düzeyi ölçümü ile hesaplanan alveoler ölü boşluk indekslerinin (PCO2-ETCO2 gradienti ve AVDSf: Alveoler ölü boşluk fraksiyonu) PE tanısının doğrulanması veya tanının dışlanması konusunda pratik ve destekleyici bir yöntem olduğu bildirilmektedir. Biz de çalışmamızda PE şüpheli semptom ve bulguları olan hastalarda kapnografi cihazı ile ekspirasyon havasında ölçülen ETCO2 ile hesaplanan alveoler ölü boşluk indekslerinin PE tanısındaki yeri ve klinik seyrin takibindeki katkısını değerlendirmeyi amaçladık.
Gereç ve Yöntem: Eylül 2022-Şubat 2023 tarihleri arasında nefes darlığı, taşikardi, hipotansiyon, senkop, göğüs ağrısı gibi PE şüpheli klinik bulgular ile Ondokuz Mayıs Üniversitesi Tıp Fakültesi Hastanesi acil servisi ve yataklı servislerinde değerlendirilen 18 yaşından büyük olan ve aydınlatılmış yazılı onam ile imza veren ardışık tüm hastalar çalışmaya dahil edildi. Çalışmamıza gebe hastalar, Tip 2 solunum yetmezliği, kronik obstrüktif akciğer hastalığı olan hastalar ve çalışmaya yazılı onam vermeyen hastalar alınmadı. Wells kriterleri ve klinik değerlendirme ile PE şüphesi olan tüm hastalardan rutin olarak yapılan tetkiklere (tam kan sayımı, tam biyokimya, D-dimer, EKG, arter kan gazı, ekokardiyografi, ekstremite derin ven doppler ultrasonografi, toraks BT anjiyografi) ek olarak çalışmamızda end-tidal karbondioksit ölçümü için sidestream yöntemi ile çalışan Nelcor marka kapnografi cihazı (Capnostream 35 Portable Respiratory Monitor, USA) ve erişkin karbondioksit nazal basınç kanülü ile (Smart CapnoLine Guardian marka) ekspirasyon havasında ETCO2 ölçümleri yapıldı. PE tanısı doğrulanan (Grup 1) hastalar (n=50) masif, submasif ve nonmasif emboli grubu olarak 3 sınıfa ayrıldı. PE tanısı dışlanan hastalar (n=50) kontrol grubu (Grup 2) olarak belirlendi. PE tanısı alan hastalara (Grup 1) tanı esnasında (1. gün) ve 7. Gün ETCO2 ölçümleri yapıldı ve PCO2-ETCO2 gradienti ve AVDSf gibi indeksler hesaplandı.
Bulgular: Araştırmaya PE şüphesi olan 100 hasta dahil edildi. Bu hastaların tamamına BT anjiyografi çekildi ve 50 hasta PE tanısı aldı (Grup 1), diğer 50 hastada PE ile uyumlu dolum defekti görülmedi (Grup 2). Hastaların (Grup 1 + Grup 2) %45'i erkek (n=45) %55'i kadın (n=55) ve yaş ortalaması 63±15 olarak bulundu. Tüm hastalarda en sık başvuru semptomları nefes darlığı ve taşikardi idi. Grup 1 + Grup 2 hastalarda en çok görülen ek kronik hastalıklar malignite, hipertansiyon, diabetes mellitus, koroner arter hastalığı, kronik renal yetmezlik ve konjestif kalp yetmezliğiydi. Tüm hastalarda en sık predispozan durumson 1 ay içerisinde geçirilmiş cerrahi ve immobilizasyon olarak görüldü. Grup 1 ve Grup 2'deki hastaların 26'sında DVT tespit edildi. DVT'si olan hastaların 24'ü Grup 1, 2 hasta ise grup 2'deydi. DVT'si olan 26 hastanın 18'inde DVT'ye ait klinik bulgu mevcuttu. PE saptanan grupta (Grup 1); 18 hastada ana pulmoner arterde, 15 hastada lober dalda, 16 hastada segmental dalda ve 1 hastada subsegmental dalda dolum defekti saptandı. Ortalama PAB; PE saptanan grupta (Grup 1) 31±14 mmHg, PE olmayan grupta (Grup 2) ise 26±12 mmHg olarak bulundu. Başlangıç tedavisi olarak PE grubundaki (Grup 1) hastaların 44'üne DMAH, 6'sına r-tPA başlandı. İdame tedavide ise 33 hastaya DMAH, 15 hastaya vitamin K antagonisti ve 2 hastaya YOAK ilaçlar başlandı. PE olan grupta (Grup 1) 1. Gün ETCO₂ ortalaması 22,78 ± 5,14 mmHg, 7. Gün ETCO₂ ortalaması 30,87 ± 8,76 mmHg olarak saptandı (p<0,05). PE olan grupta (Grup 1) tanı anındaki PaCO₂ - ETCO₂ gradient ortalaması 11,48 ± 6,95 mmHg; AVDSf ortalaması 310 ± 160 mL olarak saptandı. PE olmayan grupta (Grup 2) 1. Gün ETCO₂ ortalaması 31,82 ± 5,58 mmHg;  PaCO₂ - ETCO₂ gradient ortalaması 6,5 ± 4,84 mmHg; AVDSf ortalaması 160 ± 110 mL olarak bulundu. PE olan ve olmayan gruplardaki 1. Gün ETCO₂, PaCO₂ - ETCO₂ gradient ve AVDSf arasında anlamli fark saptandı (p<0,05). Masif PE grubunda 1. Gün ETCO₂ ortalaması 15,66 ± 3,21 mmHg, 7. Gün ETCO₂ ortalaması 33,00 ± 4,58 mmHg olarak bulundu (p:0,003). Submasif PE grubunda 1. Gün ETCO₂ ortalaması 20,90 ± 4,17 mmHg, 7. Gün ETCO₂ ortalaması 27,68 ± 11,65 mmHg olarak bulundu (p:0,036). Nonmasif PE grubunda 1. Gün ETCO₂ ortalaması 25,28 ± 4,67 mmHg, 7. Gün ETCO₂ ortalaması 33,54 ± 4,07 mmHg olarak bulundu (p<0,05). Grup 1 + Grup 2 hastalarda PE'yi desteklemek ya da dışlamak amacıyla ölçülen ETCO2 için en iyi cut off (kesme) noktası 26,5 mmHg olarak tespit edildi (%78 sensitivite ve % 86 spesifite). Bu değer için pozitif prediktif değer %84,78 iken negatif prediktif değer %79,63 olarak saptandı (EAA:0,881, p değeri<0,05). ETCO2 ile D-dimer kombinasyonu ve ETCO2 ile Wells skorunun kombinasyonu %86 spesifite oranı ile hastalığı dışlamak için anlamlı bulundu. Hastalığı dışlamada ETCO2'nin tek başına kullanımı ile ETCO2'nin D-dimer veya Wells skoru kombinasyon halinde kullanımı arasında anlamlı fark görülmedi. Hastalığı destekleme ya da dışlama konusunda PaCO2-ETCO2 gradienti için en iyi cut off (kesme) noktası 8,5 mmHg olarak tespit edildi (%66 sensitivite ve %76 spesifite). Negatif prediktif değer %74,47, pozitif prediktif değer %71,70 olarak bulundu (EAA:0,727 ve p değeri<0,05). Hastalığı destekleme ya da dışlama konusunda alveoler ölü boşluk fraksiyonu (AVDSf) için en iyi cut off (kesme) noktası 230 mL olarak bulundu (%74 sensitivite, %76 spesifite). Negatif prediktif değer %74,47, pozitif prediktif değer %71,70 olarak bulundu (EAA:0,778 p değeri<0,05). ETCO2 ve AVDSf kombinasyonu için sensitivite %80, spesifite %84 olarak hesaplandı (p<0,05). PE olan grupta (Grup 1) hastaların tedavi öncesi (1. gün) ve tedavi sonrası (7. gün) ETCO2 değerlerine bakıldığında, hastaların tedavi sonrası 7. günde ETCO2 değerlerinde anlamlı düzelme olduğu görüldü. PE olan hastalarda (Grup 1) DMAH ve rt-PA tedavisi alan hasta grupları karşılaştırıldığında, her 2 grupta da 1. gün ve 7. gün ETCO2 değerlerinde tedavi ile düzelme olduğu görüldü (p<0,05). 

Sonuç: Çalışmamızdan çıkan sonuçlar kapnografi ile ölçülen ETCO2'nin, PE şüpheli hastalarda tanının desteklenmesi veya tanının dışlanması konusunda Wells skorlaması ve D-dimer ile birlikte kullanılabileceğini göstermektedir. Ucuz ve pratik olan bir yöntemle yapılan ETCO2 ölçümleri, PE tanısı alan hastaların tedavi ve klinik seyir izleminde ve hastalığın ağırlığının değerlendirilmesinde de yardımcı bir yöntem olarak kullanılabilir. Kapnografinin PE'de kullanımının yerini değerlendirmek için daha geniş hasta sayılarını içeren, yeni prospektif çalışmalara ihtiyaç olduğunu düşünüyoruz. 

Anahtar Kelimeler: Pulmoner emboli, kapnografi, end-tidal karbondioksit (ETCO2), alveoler ölü boşlukfraksiyonu (AVDSf)

Abstract:
Objective: Pulmonary embolism (PE) is still one of the leading causes of cardiovascular death worldwide. Due to the variability in the clinical symptoms of PE, difficulties may be experienced in the diagnosis of the disease. In some studies, it has been reported that alveolar dead space indices (PCO₂-ETCO₂ gradient) calculated by end-tidal carbondioxide (ETCO₂) level measurement with capnography are a practical and supportive method for confirming or excluding the diagnosis of PE. In our study, we aimed to evaluate the role of alveolar dead space indices calculated with ETCO₂ measured in expiratory air with a capnography device in the diagnosis of PE, the determination of the severity of the disease and the follow-up of the clinical course in patients with suspected symptoms and signs of PE.
Material and Method: All consecutive patients older than 18 years of age who were evaluated in the emergency and in patient services of Ondokuz Mayıs University Medical Faculty Hospital between September 2022 and February 2023 with suspected clinical findings of PE such as dyspnea, tachycardia, hypotension, syncope, and chest pain and who signed with informed written consent was included in the study. Pregnant patients, patients with Type 2 respiratory failure, chronic obstructive pulmonary disease, and patients who did not give written consent were excluded from our study. In addition to routine tests (complete blood count, biochemistry, D-dimer, ECG, arterial blood gas, echocardiography, extremity deep vein Doppler ultrasonography, thorax CT angiography) performed in all patients with suspected PE according to Wells criteria and clinical evaluation, end-tidal carbondioxide measurement, ETCO₂ measurements were made in expiratory air with Nelcor Capnostream 35 Portable Respiratory Monitorand Smart CapnoLine Guardian adult carbondioxide nasal pressure cannula working with the sidestream method. Patients who were excluded from the diagnosis of PE (n=50) were determined as the control group. Patients with confirmed PE diagnosis (n=50) were divided into 3 groups as massive, submassive and nonmassive embolism. ETCO₂ measurements were performed on the patients diagnosed with PE at the time of diagnosis (on day 1) and on day 7, and the PCO₂-ETCO₂ gradientand alveolar dead space indices were calculated.

Results: 100 patients with suspected PE were included in the study. CT angiography was performed in all of these patients and 50 patients were diagnosed with PE (Group 1), and filling defects compatible with PE were not observed in the other 50 patients (Group 2). Of the patients (Group 1 + Group 2), 45% were male (n=45) and 55% were female (n=55), and the mean age was 63±15 years. The most common presenting symptoms in all patients were dyspnea and tachycardia. The most common additional chronic diseases in Group 1 + Group 2 patients were malignancy, hypertension, diabetes mellitus, coronary artery disease, chronic renal failure and congestive heart failure. The most common predisposing condition in all patients was surgery and immobilization in the last 1 month. DVT was detected in 26 of the patients in Group 1 and Group 2. Twenty-four of the patients with DVT were in Group 1 and 2 patients were in Group 2. Eighteen of 26 patients with DVT had clinical signs of DVT. In the group with PE (Group 1); Filling defects were detected in the main pulmonary artery in 18 patients, in the lobar branch in 15 patients, in the segmental branch in 16 patients, and in the subsegmental branch in 1 patient. Mean PAP; It was 31±14 mmHg in the group with PE (Group 1) and 26±12 mmHg in the group without PE (Group 2). As initial treatment, LMWH was started in 44 of the patients in the PE group (Group 1), and r-tPA was started in 6 of them. In maintenance treatment, LMWH was started in 33 patients, vitamin K antagonists in 15 patients, and NOACs in 2 patients. In the group with PE (Group 1), the mean ETCO₂ on Day 1 was 22.78 ± 5.14 mmHg, and the mean ETCO₂ on Day 7 was 30.87 ± 8.76 mmHg (p<0.05). In the group with PE (Group 1), the mean PaCO₂ - ETCO₂ gradient at the time of diagnosis was 11.48 ± 6.95 mmHg. In the group with PE (Group 1), the mean AVDSf at the time of diagnosis was 310 ± 160 mL. In the group without PE (Group 2), the mean ETCO₂ on Day 1 was 31.82 ± 5.58 mmHg. In the group without PE (Group 2), the mean PaCO₂ - ETCO₂ gradient was found to be 6.5 ± 4.84 mmHg. In the non-PE group (Group 2), the mean AVDSf at the time of diagnosis was 160 ± 110 mL. There was a significant difference between Day 1 ETCO₂, PaCO₂ - ETCO₂ gradient and AVDSf in the group with and without PE (p<0.05). In the massive PE group, the mean ETCO₂ on Day 1 was 15.66 ± 3.21 mmHg, and the mean ETCO₂ on Day 7 was 33.00 ± 4.58 mmHg (p:0.003). In the submassive PE group, the mean ETCO₂ on Day 1 was 20.90 ± 4.17 mmHg, and the mean ETCO₂ on Day 7 was 27.68 ± 11.65 mmHg (p:0.036). In the nonmassive PE group, the mean ETCO₂ on Day 1 was 25.28 ± 4.67 mmHg, and the mean ETCO₂ on Day 7 was 33.54 ± 4.07 mmHg (p<0.05). The best cut-off point for ETCO2 measured to support or exclude PE in Group 1 + Group 2 patients was found to be 26.5 mmHg (78% sensitivity and 86% specificity). The positive predictive value for this value was 84.78%, while the negative predictive value was 79.63% (AUC: 0.881, p value<0.05). The combination of ETCO₂ and D-dimer and the combination of ETCO₂ and Wells score were found to be significant to exclude the disease with a specificity rate of 86%. There was no significant difference between the use of ETCO₂ alone and the use of ETCO₂ in combination with D-dimer or Wells score to exclude disease. The best cut-off point for the PaCO₂-ETCO₂ gradient to support or exclude disease was found to be 8.5 mmHg (66% sensitivity and 76% specificity). Negative predictive value was 74.47%, positive predictive value was 71.70% (AUC: 0.727 and p value<0.05). The best cut-off point for alveolar dead space fraction (AVDSf) to support or exclude disease was found to be 230 mL (74% sensitivity, 76% specificity). Negative predictive value was 74.47% and positive predictive value was 71.70% (AUC:0.778 p value<0.05). For the combination of ETCO₂ and AVDSf, the sensitivity was 80% and the specificity was 84% (p<0.05). When the ETCO₂ values of the patients in the PE group (Group 1) were examined before the treatment (day 1) and after the treatment (day 7), it was observed that there was a significant improvement in the ETCO₂ values of the patients on the 7th day after the treatment. When the pre-treatment and 7th day values were compared in both groups of patients with PE (Group 1) who received LMWH and rt-PA treatment, it was observed that there was an improvement in ETCO2 values with treatment in both groups (p<0.05).

Conclusion: The results of our study show that ETCO2 measured by capnography can be used together with Wells scoring and D-dimer to support or exclude the diagnosis in patients with suspected PE. ETCO2 measurements, which are made with an inexpensive and practical method, can be used as an auxiliary method in the treatment and clinical course follow-up of patients diagnosed with PE and in the evaluation of the severity of the disease. We think that new prospective studies with larger patient numbers are needed to evaluate the use of capnography in PE.

Keywords: pulmonary embolism, capnography, end-tidal carbondioxide (ETCO₂), alveolar dead space fraction (AVDSf)