氧合指數(shù)和臨床意義.doc

.氧合指數(shù)及其臨床意義 呼吸治療的目標(biāo)，是使器官組織可以得到足夠的氧氣，以便進(jìn)行氧合作用獲得能源。但由于細(xì)胞內(nèi)的氧合狀況無(wú)法直接偵測(cè)，所以臨床上使用許多氧合指數(shù)來(lái)反映身體的氧合狀況，這些指數(shù)的意義及應(yīng)用，是醫(yī)護(hù)人員該有的認(rèn)知。大氣中的氧氣從呼吸道進(jìn)入肺泡，經(jīng)由擴(kuò)散作用至肺微血管，與血色素結(jié)合后借著以心臟為動(dòng)力的動(dòng)脈血流送至微血管供組織細(xì)胞使用，產(chǎn)生的二氧化碳及剩下的氧氣再經(jīng)由靜脈血回流到肺微血管而完成呼吸循環(huán)。在整個(gè)過(guò)程中，代表氧合的各項(xiàng)指標(biāo)可大別為四類：1）氧氣力及相關(guān)指數(shù) 2）氧氣含量及相關(guān)指數(shù) 3）氧氣飽和度及相關(guān)指數(shù) 4）局部組織氧合指數(shù)。一.氧氣壓力及相關(guān)指數(shù)1.PaO2：動(dòng)脈氧氣壓力（Arterial oxygen tension）2.FIO2：吸入氧氣分率（Inspired oxygen fraction）3.PIO2：吸入氧氣壓力（Inspired oxygen tension） = (PB - PH2O) x FIO24.PAO2：肺泡氧氣壓力（Alveolar oxygen tension） = PIO2 - (PaCO2/R) 在早期，病患缺氧與否，往往只能從一般的生理反應(yīng)（如血壓、心跳、呼吸及意識(shí)變化）與皮膚顏色來(lái)判斷，但若病患出現(xiàn)發(fā)紺現(xiàn)象時(shí)，通常表示動(dòng)脈血已高度缺氧，且在膚色過(guò)深或重度貧血的病患不易辨別(1)。一直到1950年代Dr. Clark研發(fā)出測(cè)量氧氣分壓的電極棒后，才開啟了氧合評(píng)估的新頁(yè)(2)。利用血液氣體分析儀（blood gas analyzer），從早期的電子化學(xué)技術(shù)發(fā)展到最近的熒光極棒（fluorescent optode），PaO2的測(cè)定也由體外單次演進(jìn)到體內(nèi)連續(xù)偵測(cè)(3)。至于氣體的FIO2可以用氧氣濃度分析儀（oxygen analyzer）測(cè)出。若在一大氣壓力下，代入大氣壓力（PB, barometric pressure）760毫米汞柱，水氣壓力（PH2O, vapor pressure）47毫米汞柱，即可求得PIO2。加上由血液氣體分析儀所測(cè)得的動(dòng)脈二氧化碳?jí)毫Γ≒aCO2, arterial carbon dioxide tension）及由間接熱量測(cè)量器（indirect calorimetry）得到的呼吸商數(shù)（R, respiratory quotient）或一般代以0.8，便可算出PAO2(13)。5.PaO2/FIO2：氧合指數(shù)（Oxygenation index）6.P(A-a)O2：肺泡-動(dòng)脈氧氣壓力差（Alveolar-arterial oxygen tension gradient） = PAO2 - PaO27.PaO2/PAO2：動(dòng)脈-肺泡氧氣分率（Arterial-alveolar oxygen fraction）8.P(A-a)O2/PaO2：呼吸指數(shù)（Respiratory index） PaO2/FIO2于1974年由Dr. Horovitz提出，因?yàn)橛?jì)算容易，且與肺內(nèi)分流（Qsp/Qt）的相關(guān)性不錯(cuò)，所以臨床應(yīng)用甚廣(4)。P(A-a)O2因加入了吸入氧氣分率及動(dòng)脈二氧化碳?jí)毫芍笖?shù)，所以可以分辨出因通氣量過(guò)低導(dǎo)至二氧化碳累積而造成的氧合不良，但影響P(A-a)O2的因素很多，包括吸入氧氣分率、通氣血流灌注比不配合、肺內(nèi)分流及右向左的心內(nèi)分流，其中肺內(nèi)分流又隨著各種肺疾狀況、病患年齡及不同的體位而改變，此外P(A-a)O2也受混合靜脈氧氣含量的相關(guān)因素影響，如組織氧氣消耗量、心搏出量及血紅素量，一般而言P(A-a)O2對(duì)呼吸常態(tài)空氣的病患有無(wú)氧合障礙相當(dāng)敏感，但由于它與肺內(nèi)分流間的相關(guān)性不佳且受太多非肺因素影響，所以在重癥病患并不實(shí)用(5)。PaO2/PAO2及P(A-a)O2/PaO2分別由Dr. Gilbert與Dr. Goldfarb提出。若與肺內(nèi)分流作相關(guān)性分析，在PaO2/FIO2、PaO2/PAO2與P(A-a)O2/PaO2三者較近似（r=0.720.74），P(A-a)O2則稍差（r=0.62）(6,7)。二.氧氣含量及相關(guān)指數(shù)1.CaO2：動(dòng)脈氧氣含量（Arterial oxygen content） = (Hb x SaO2 x 1.34) + (PaO2 x 0.0031)2.CvO2：混合靜脈氧氣含量（Mixed venous oxygen content） = (Hb x SvO2 x 1.34) + (PvO2 x 0.0031)3.CcO2：肺微血管氧氣含量（Pulmonary capillary oxygen content） = (Hb x 1.34) + (PAO2 x 0.0031)4.Qsp/Qt：肺內(nèi)分流（Intrapulmonary shunt） =(CcO2 - CaO2)/(CcO2 - CvO2) 有了血紅素值（Hb, hemoglobin）、動(dòng)脈氧血紅素飽和度及動(dòng)脈氧氣壓力即可求得CaO2。混合靜脈血指的是將上腔靜脈、下腔靜脈及冠狀靜脈血充份混合后的血液，可由肺動(dòng)脈導(dǎo)管（pulmonary artery catheter）在右心室或肺動(dòng)脈內(nèi)取得以推算出CvO2。至于CcO2的計(jì)算是以肺微血管血紅素氧氣飽和度為100%的假設(shè)下，以肺泡氧氣壓力代替肺微血管氧氣壓力。利用CaO2、CvO2及CcO2便可求得Qsp/Qt，此指數(shù)包含兩部份，分別是流經(jīng)肺部時(shí)得到充份氧合及沒有得到氧合的血流量比，代表著中央靜脈及全身動(dòng)脈循環(huán)間的靜脈混合（venous admixture）。Qsp/Qt被視為臨床評(píng)估肺部氧合功能的標(biāo)準(zhǔn)，它不會(huì)受氧氣消耗量、血紅素量或混合靜脈氧血紅素飽和度等因素所影響(1,2)。5.DO2：氧氣輸出量（Oxygen delivery） = CaO2 x C.O. = CaO2 x C.I. x 106.C(a-v)O2：動(dòng)脈-靜脈氧氣含量差（Arterial-venous oxygen content difference） = CaO2 - CvO27.VO2：氧氣消耗量（Oxygen consumption） a.= C(a-v)O2 x C.I. x 10 b.= (1-FEO2-FECO2) x FIO2/(1-FIO2) - FEO2 x VE8.OUC：氧氣使用分率（Oxygen utilization coefficient） = VO2/DO2 = S(a-v)O2/SaO2 心搏出量（C.O., cardiac output）一般經(jīng)肺動(dòng)脈導(dǎo)管由溫度稀釋法（thermodilution method）測(cè)得，若再除以體表面積（body surface area），便是心搏出指數(shù)（C.I., cardiac index）。足夠的DO2是加護(hù)醫(yī)療的重要目標(biāo)，其中包含氧氣指數(shù)、血紅素量及心臟功能，缺一不可。C(a-v)O2表示組織攝取氧氣量的多寡，若值過(guò)大常反映著心搏出量不敷所需。7a公式由Fick方程式演變而來(lái)，其中的心搏出量測(cè)定受多項(xiàng)因素影響，如冰水注入技巧、血紅素量、動(dòng)脈氧血紅素飽和度、混合靜脈氧血紅素飽和度、動(dòng)脈氧氣壓力、混合靜脈氧氣壓力等，由此得到的VO2比使用間接熱量測(cè)量器所得到的VO2值較低，其間差異即是肺部本身的耗氧量，若有肺部感染存在，影響可高達(dá)15%。7b公式乃使用間接熱量測(cè)量器測(cè)得，F(xiàn)EO2、FECO2及VE分別代表吐出氧氣分率（expired oxygen fraction）、吐出二氧化碳分率（expired carbon dioxide fraction）及每分鐘吐出通氣量（expired minute ventilation）。在開放型間接熱量測(cè)量器，為使誤差減少，需確定吸入氧氣分率要穩(wěn)定、管路系統(tǒng)不可漏氣及吸吐氣要完全分離；若使用封閉型間接熱量測(cè)量器，則吸入氧氣分率可以不定，但氣漏、壓縮容積及驅(qū)動(dòng)力增加等因素仍會(huì)影響數(shù)據(jù)。正常狀況下，約僅25%的輸出氧量被消耗掉，若氧氣消耗量增加或氧氣輸出量減少，則OUC值上升(2,8)。三.氧氣飽和度及相關(guān)指數(shù)1.SaO2：動(dòng)脈氧血紅素飽和度（Arterial oxyhemoglobin saturation）2.SpO2：脈動(dòng)氧血紅素飽和度（Oxyhemoglobin saturation by pulse oximetry）3.FO2Hb：氧血紅素飽和分率（Fractional hemoglobin oxygen saturation） = O2Hb/(O2Hb + HHb + metHb + COHb) 在血液氣體分析儀得到動(dòng)脈氧氣壓力的同時(shí)，利用氧血紅素解離曲線或內(nèi)定相關(guān)公式，即可得到SaO2。SpO2是由脈動(dòng)測(cè)氧器(pulse oximetry)所測(cè)得，此類儀器約在1980年代問(wèn)世，因具有非侵襲性及連續(xù)監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)幾乎已成重癥照護(hù)的必要配備(9)。它的原理是利用波長(zhǎng)660nm及940nm兩光條通過(guò)一脈動(dòng)的血管床后，因通透性的差異進(jìn)而反映出血紅素及氧血紅素（O2Hb）間的量差，最后轉(zhuǎn)成氧血紅素飽和度顯現(xiàn)。影響SpO2的因素很多，如偵測(cè)位置血流量不足、外來(lái)光線過(guò)強(qiáng)、不正常血紅素過(guò)多、膚色差異、重度貧血、偵測(cè)部位經(jīng)常移動(dòng)或不正常脈動(dòng)等，由于SpO2僅反應(yīng)血紅素及氧血紅素間的關(guān)系，因此被稱為功能性飽和度（functional saturation）(10)。由一氧化碳測(cè)氧器（CO-oximetry）所測(cè)得的FO2Hb因?yàn)楹w了氧血紅素、脫氧血紅素（HHb）、變性血紅素（metHb）及一氧化碳血紅素（COHb）等多項(xiàng)血紅素的數(shù)值，所以被稱為分率性飽和度（fractional saturation），也是目前視為偵測(cè)氧血紅素量的標(biāo)準(zhǔn)方法(1,11)。4.SvO2：混合靜脈氧血紅素飽和度（Mixed venous oxyhemoglobin saturation） = 1 - VO2/DO25.S(a-v)O2：動(dòng)脈-靜脈氧血紅素飽和度差（Arterial-venous oxygen saturation difference） = SaO2 - SvO26.VQI：通氣-血流灌注指數(shù)（Ventilation-perfusion index） = (1-SaO2)/(1-SvO2)7.OEI：氧氣萃取指數(shù)（Oxygen extraction index） = (SpO2 - SvO2)/SpO2 單一次的SvO2測(cè)定可將經(jīng)由肺動(dòng)脈導(dǎo)管所抽得的混合靜脈血打入血液氣體分析儀或一氧化碳測(cè)氧器即可測(cè)得。至于具有連續(xù)監(jiān)測(cè)SvO2功能的靜脈測(cè)氧器（venous oximetry）也已于1980年代早期被研發(fā)使用，由光源、光感應(yīng)器及微處理器等組合，置于肺動(dòng)脈導(dǎo)管前端，將波長(zhǎng)650nm至1000nm的光線射出，碰到紅血球后反折的光量經(jīng)過(guò)感應(yīng)計(jì)算后，即可得到SvO2，有研究報(bào)告指出SvO2與氧氣使用分率間的相關(guān)性甚佳（r=0.96），影響SvO2測(cè)定的因素包括溫度、酸堿值、血流速度、血球容積計(jì)及導(dǎo)管末端堵塞與否(12)。同時(shí)并用脈動(dòng)測(cè)氧器及靜脈測(cè)氧器（或合稱雙重測(cè)氧器，dual oximetry）即可得到S(a-v)O2、VQI及OEI三項(xiàng)具連續(xù)監(jiān)測(cè)功能的指數(shù)，S(a-v)O2可代表動(dòng)脈-靜脈氧氣含量差，VQI與肺內(nèi)分流間的相關(guān)性尚可（r=0.78），而OEI與氧氣使用分率間的相關(guān)性r=0.60(13,14)。四.局部組織氧合指數(shù)1.PtcO2：經(jīng)皮氧氣壓力（Transcutaneous PO2） 在1970年代中期被開發(fā)應(yīng)用，方法是將Clark電極直接置于皮膚表面，在加熱至約攝氏44度后，因表皮的特性改變使得組織間的微血管動(dòng)脈化，當(dāng)氧氣擴(kuò)散出來(lái)后被偵測(cè)到的壓力即是PtcO2。影響PtcO2的因素除了動(dòng)脈血的氧含量外，還有皮下血管叢的血流量，一般新生兒的PtcO2與動(dòng)脈氧氣壓力的相關(guān)性還不錯(cuò)，但在成人則較差。因?yàn)橛须姌O片需經(jīng)常更換測(cè)定位置及可能造成皮膚灼傷的危險(xiǎn)，PtcO2已漸被脈動(dòng)氧血紅素飽和度所取代(2,15)。2.PtcO2/PaO2：經(jīng)皮氧氣壓力指數(shù)（PtcO2 index）在正常新生兒，此數(shù)值約1.0，但隨著年齡增加而降低，成人約0.70.8。若低于正常值，則表示皮下組織氧合不良。3.PscO2：皮下氧氣壓力（Subcutaneous PO2） 將一細(xì)硅管植入皮下組織，內(nèi)含一Clark電極組成硅管壓力測(cè)量器（silastic tonometry），可以直接測(cè)得皮下組織微血管所擴(kuò)散出來(lái)的氧氣分壓。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的血流變化偵測(cè)時(shí)，PscO2比經(jīng)皮氧氣壓力更敏感(15,16)。4.PcjO2：結(jié)膜氧氣壓力（Conjunctival PO2） 當(dāng)眼睛閉上時(shí)，角膜細(xì)胞即直接從眼瞼結(jié)膜得到氧氣供應(yīng)，將超微的Clark電極置于眼瞼結(jié)膜的內(nèi)側(cè)，由于細(xì)胞層很少，所以不需加熱即可測(cè)得PcjO2，代表由同側(cè)頸動(dòng)脈所供應(yīng)的微血管血流氧合狀況。與經(jīng)皮氧氣壓力指數(shù)類似，成人正常的PcjO2/PaO2約0.60.7(2,16)。5.pHi：胃腸黏膜內(nèi)酸堿值（Gastrointestinal intram