通常，在胃肠镜诊疗时需要注气扩张管腔以便于插入内镜、细致观察黏膜。既往内镜操作中使用空气做为注入气体，虽然简单廉价，但因其主要成份为氮气，很难被胃肠黏膜吸收。因此在操作完成时，内镜医师常需充分吸引气体。但研究表明，仍有约 50% 患者在结肠镜检查后诉腹痛，12% 患者甚至在 24 h 后仍有严重腹痛。
相比而言，二氧化碳（CO2）由于可被胃肠黏膜迅速吸收，近年来试用于消化道内镜诊疗中，并受到内镜医师的关注。美国胃肠内镜学会（ASGE）技术委员会最近对使用 CO2 替代空气用于消化道内镜诊疗的相关研究进行了系统综述，结果在线发表于近期的 Gastrointestinal Endoscopy 杂志上。
相关历史回顾
胃肠黏膜吸收 CO2的速率是氮气的 160 倍。由于该特性，使许多人考虑用其在内镜操作中代替空气。其潜在价值最先在动物试验中获得证实：大鼠肠腔内注入 CO2后肠腔扩张与腔内压升高的恢复时间明显缩短（全文中如无特别说明，均指与空气相比）。随后有一项人体研究在腹腔镜手术中使用结肠镜进行病变定位时注入 CO2，肠道内减压的平均时间为 21 min。
之后的随机对照研究（RCT）显示结肠镜检查中注入 CO2与空气相比，在注气量、操作时间、镇静剂用量、操作中不适感等方面无明显差别。然而 CO2组术后腹痛、腹胀更少，提示其益处在于术后。类似的术后疼痛评分低、腹围增加少的原因可能在于 CO2被胃肠黏膜快速吸收。类似的 RCT 也证实结肠镜检后剩余气体是引起腹痛的主要原因。
除了易于吸收，动物试验还表明另外的潜在机制是 CO2具有血管扩张、增加血流量的作用。狗肠腔内充入 CO2 时，肠系膜血流量增至 109%～155%。而注入空气时无改变甚至减少。在使用大鼠进行的试验中，肠内注入空气及 CO2 均使血流下降，但 CO2 组在 5 min 后恢复，而空气组 30 min 后仍无恢复。推测肠腔扩张与肠壁血流下降引起腹痛。
内镜诊疗中 CO2的供给
当前主要使用 CO2调节器注气，其首要目的是调节气流量以保证安全。如图 1 所示，CO2通过墙源或可携带气瓶连接后通入调节器，一次性管道将 CO2从调节器输入水瓶。在美国，现有三家 CO2调节器生产商，产品均小巧紧凑，易于接入内镜系统。
图 1 内镜系统中 CO2 供给示意图
临床应用
1. 结肠镜中的应用
已有广泛研究。一项荟萃分析纳入 21 项 RCT，3607 名患者。其中 9 个研究表明 CO2组术中疼痛更少，7 项研究为术后 1 h、9 项研究为术后 6 h、8 项研究为术后 24 h 时 CO2组疼痛更少。盲肠插入率相当，但 CO2组达盲时间明显较短。上述研究中有 9 个未使用镇静剂，其中 3 个允许患者在需要时使用镇静剂或镇痛剂，2 个研究表明 CO2组镇静剂使用率更低。
结肠注水检查也是扩张肠腔的另一个选择，优于空气。有 1 项随机单盲研究比较了 CO2与注水。两组镇静剂用量无差别，插入时 CO2组疼痛评分高于注水组。注水组具有更高的盲肠插入率，但插入时间、总操作时间长于 CO2组。本研究提示 CO2与注水具有同等效果。
2. ERCP 中的应用
有 6 项随机双盲研究纳入 654 例患者，比较在 ERCP 中使用 CO2与空气。4 项研究比较了镇静剂用量，两组无差异。1 项研究比较了术中疼痛，两组亦无差异。然而，4 项研究中有 3 项表明术后 1 h CO2组的腹痛较轻，3 项研究中有 2 项表明术后 3～6 h 腹痛较轻，5 项研究中有 1 项显示术后 24 h 腹痛较轻。总之，CO2较空气注入具有术后腹痛、腹胀更轻的优点。
一项荟萃分析纳入 7 项双盲 RCT，756 例行 ERCP 的患者。两组在操作时间、插管成功率方面无显著差异，但 CO2组术后（1 h、3 h、6 h）腹痛发生率更低，而 24 h 后腹痛则无显著差异。
3. 小肠镜中的应用
有 3 项随机双盲研究纳入 421 例患者，比较 CO2与空气在气囊小肠镜（1 项双气囊、2 项单气囊）中的应用。双气囊小肠镜研究中，CO2组异丙酚用量更少，插入深度长 30%。术后 1 h、3 h 疼痛评分低 50%，然而 6 h、24 h 疼痛无显著差异。
1 项单气囊小肠镜中镇静剂用量无差异，平均总插入深度、顺行插入深度、逆行插入深度均无显著差异。另 1 项研究则显示 CO2组顺行、逆行插入深度均优于空气组。2 项研究的诊断率、主要时间点疼痛评分无显著差异。
4. ESD 中的应用
ESD 操作有较大穿孔风险（5%～10%），可导致严重疼痛、皮下气肿、纵隔气肿、气腹、间隔室综合症，甚至影响心肺功能。食道穿孔可引起张力性纵隔气肿。CO2由于吸收快，可减少继发性损害，常用于高风险的内镜操作。
1 项双盲 RCT 比较了在 102 例患者的胃 ESD 术中使用 CO2与空气的效果。在操作时间、潮气末 CO2压、最低氧饱和水平方面无显著差异，平均疼痛评分、腹胀评分在 ESD 术后 1 h、3 h、24 h 均无显著差异。1 项交叉试验随机分配患者起初使用 CO2或空气，1 h 后改为另一种气体。开始时应用 CO2组操作时间显著减少。
尽管尚无关于 POEM、NOTES 中使用 CO2的 RCT，但因此类手术与腹腔镜手术类似，也推荐使用 CO2。
5. 其他消化内镜中的应用
有 2 项 RCT 比较了 CO2与空气在乙状结肠镜以及同时进行胃镜肠镜检查中的应用，发现检查后 1 h、6 h CO2组的疼痛评分较低，腹围增加较少。在胆道镜中，有研究比较了 CO2与盐水注入胆管，CO2组操作时间短，胆道图像无欠缺。
安全性
1. 内镜操作中的安全性
CO2 为不可燃气体可安全用于电切，已在腹腔镜手术中广泛应用，安全性勿庸置疑。有 13 项研究比较了 CO2与空气在内镜应用中的安全性，未发现两组的 PCO2平均值及峰值存在差异。3 项研究涉及 PCO2＞55 mmHg 的发生频率，2 项显示无差异，1 项显示 CO2 组有 16% 发生率而空气组无。6 项研究涉及潮气末 CO2，3 项表明 CO2组明显升高，3 项无差异。
本篇文献综述 36 篇相关参考文献，其中 25 篇未报道严重不良事件，只有 2 篇报道严重呼吸系统事件。其中 1 篇显示两组出现呼吸抑制、呼吸暂停发生率相当。另 1 篇报道空气组 ERCP 中发生 2 例可逆性呼吸抑制。
因存在 CO2潴留，对于慢阻肺患者使用 CO2有一些顾虑。但由于多数研究均排除了这类患者，因此资料不多。但是在 ESD 交叉试验中包括了 20 例亚临床肺功能不全患者。有 2 项目研究纳入了潜在肺疾病患者（1 秒最大呼气量＜70%）进行 ESD。与无肺疾病患者相比，术中及术后 CO2水平无显著差异。操作时间、外周血氧饱和度、不良事件发生率均相似。
总之，潜在肺疾病患者似乎对 CO2良好耐受。与空气相比，不会发生更多的呼吸抑制及 CO2 潴留。
2. CO2 与气体栓塞
气体检塞是严重而少见的内镜操作并发症。多数发生于 ERCP。最近一项系统综述纳入 26 例 ERCP 相关气体栓塞，危险因子包括胆道镜使用空气注入、括约肌切开、胆道金属支架植入、先前胆道手术史、经肝门体分流、经皮肝引流。内镜下坏死组织切除术似乎发生气体栓塞风险最高。气体栓塞亦可见于超声内镜、细针穿刺术、小肠镜、结肠镜、乙状结肠镜。
动物试验证明，CO2栓塞较其他气体栓塞更易耐受。有学者建议使用 CO2做为注入气体，因其易被组织吸收。此建议尤其适合气体栓塞风险高的操作，如 ERCP、胆道镜、内镜下坏死组织切除术。
应用阻碍
目前主要的内镜生产厂商对内镜均设计为注入空气的，使得空气仍是主要的内镜注入气体。1 项对欧洲内镜医师的调查表明，只有 46.5% 的被调查者知道 CO2可做为内镜的注入气体，仅有 4.2% 的被调查者使用 CO2。
未使用 CO2的主要原因包括实现系统的技术困难（84%）、患者缺乏可感知的益处（49%）。因此，发展可注入 CO2 的内镜系统有助于消除广泛使用 CO2的技术障碍。设计及建设内镜中心时应考虑预设 CO2通气管。
经济考虑
作者分析了采用 CO2做为注入气体所需设备及耗材的费用。最终估算每例内镜操作的相应花费为 3 美元。这不包括每个内镜操作间的 CO2注入器等初始投资。
进一步的研究领域
包括弄清楚阻碍 CO2使用的制造商、内镜医师方面的因素；研究 CO2应用的效益费用比。患者满意度是影响 CO2常规使用的重要因素，但目前尚无这方面研究。此外，CO2在肺病患者及儿童中的应用安全性仍需进一步研究。
总结
大量资料证实 CO2在各种内镜操作中可减少术后疼痛。此外，在进行高级内镜以及长时间、非镇静内镜操作中有显著益处。在高穿孔、气体栓塞风险的内镜操作中有潜在益处。目前，标准市售内镜系统均使用空气。发展易整合的 CO2注入器可降低阻碍，使 CO2做为注入气可广泛应用于内镜操作。
