氧合指數(shù)及其臨床意義

1、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，以便進行氧合作用獲得能源。但由于細胞內(nèi)的氧合狀況無法直接偵測，所以臨床上使用許多氧合指數(shù)來反映身體的氧合狀況，這些指數(shù)的意義及應(yīng)用，是醫(yī)護人員該有的認知。大氣中的氧氣從呼吸道進入肺泡，經(jīng)由擴散作用至肺微血管，與血色素結(jié)合后借著以心臟為動力的動脈血流送至微血管供組織細胞使用，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)。在整個過程中，代表氧合的各項指標(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：動脈氧氣壓力

2、（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、呼吸及意識變化）與皮膚顏色來判斷，但若病患出現(xiàn)發(fā)紺現(xiàn)象時，通常表示動脈血已高度缺氧，且在膚色過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)出測量氧

3、氣分壓的電極棒后，才開啟了氧合評估的新頁(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的測定也由體外單次演進到體內(nèi)連續(xù)偵測(3)。至于氣體的FIO2可以用氧氣濃度分析儀（oxygen analyzer）測出。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得的動脈二氧化碳壓力（PaCO2, arterial carbon diox

4、ide tension）及由間接熱量測量器（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-動脈氧氣壓力差（Alveolar-arterial oxygen tension gradient） = PAO2 - PaO27.PaO2/PAO2：動脈-肺泡氧氣分率（Arterial-alveolar oxygen fraction）8.P(A-a)O2/PaO2：呼吸指數(shù)（Respiratory i

5、ndex） PaO2/FIO2于1974年由Dr. Horovitz提出，因為計算容易，且與肺內(nèi)分流（Qsp/Qt）的相關(guān)性不錯，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脈二氧化碳壓力兩指數(shù)，所以可以分辨出因通氣量過低導(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對呼吸常態(tài)空氣的病患有無氧合障礙相當(dāng)敏感，但

6、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

7、 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）、動脈氧血紅素飽和度及動脈氧氣壓力即可求得CaO2?；旌响o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，可由肺動脈導(dǎo)管（pulmonar

8、y artery catheter）在右心室或肺動脈內(nèi)取得以推算出CvO2。至于CcO2的計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脈循環(huán)間的靜脈混合（venous admixture）。Qsp/Qt被視為臨床評估肺部氧合功能的標(biāo)準(zhǔn)，它不會受氧氣消耗量、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. = CaO

9、2 x C.I. x 106.C(a-v)O2：動脈-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)肺動脈導(dǎo)管由

10、溫度稀釋法（thermodilution method）測得，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，其中的心搏出量測定受多項因素影響，如冰水注入技巧、血紅素量、動脈氧血紅素飽和度、混合靜脈氧血紅素飽和度、動脈氧氣壓力、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

11、部感染存在，影響可高達15%。7b公式乃使用間接熱量測量器測得，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量器，則吸入氧氣分率可以不定，但氣漏、壓縮容積及驅(qū)動力增加等因素仍會影響數(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O

12、UC值上升(2,8)。三.氧氣飽和度及相關(guān)指數(shù)1.SaO2：動脈氧血紅素飽和度（Arterial oxyhemoglobin saturation）2.SpO2：脈動氧血紅素飽和度（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脈氧氣壓力的同時，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是由脈動測氧器(pulse oximetry

13、)所測得，此類儀器約在1980年代問世，因具有非侵襲性及連續(xù)監(jiān)測的優(yōu)點，現(xiàn)幾乎已成重癥照護的必要配備(9)。它的原理是利用波長660nm及940nm兩光條通過一脈動的血管床后，因通透性的差異進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，如偵測位置血流量不足、外來光線過強、不正常血紅素過多、膚色差異、重度貧血、偵測部位經(jīng)常移動或不正常脈動等，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)。由一氧化碳測氧器（CO-oximetry）所測得的FO2Hb因為涵蓋了氧血紅素、脫

14、氧血紅素（HHb）、變性血紅素（metHb）及一氧化碳血紅素（COHb）等多項血紅素的數(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 i

15、ndex） = (1-SaO2)/(1-SvO2)7.OEI：氧氣萃取指數(shù)（Oxygen extraction index） = (SpO2 - SvO2)/SpO2 單一次的SvO2測定可將經(jīng)由肺動脈導(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氧器即可測得。至于具有連續(xù)監(jiān)測SvO2功能的靜脈測氧器（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，置于肺動脈導(dǎo)管前端，將波長650nm至1000nm的光線射出，碰到紅血球后反折的光量經(jīng)過感應(yīng)計算后，即可得到SvO2，有研究報告指出SvO2與氧氣使用分率間的相關(guān)性甚佳（r=0.96），影響

16、SvO2測定的因素包括溫度、酸堿值、血流速度、血球容積計及導(dǎo)管末端堵塞與否(12)。同時并用脈動測氧器及靜脈測氧器（或合稱雙重測氧器，dual oximetry）即可得到S(a-v)O2、VQI及OEI三項具連續(xù)監(jiān)測功能的指數(shù)，S(a-v)O2可代表動脈-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

17、脈化，當(dāng)氧氣擴散出來后被偵測到的壓力即是PtcO2。影響PtcO2的因素除了動脈血的氧含量外，還有皮下血管叢的血流量，一般新生兒的PtcO2與動脈氧氣壓力的相關(guān)性還不錯，但在成人則較差。因為有電極片需經(jīng)常更換測定位置及可能造成皮膚灼傷的危險，PtcO2已漸被脈動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） 將一細硅管植入皮下組織，內(nèi)含一Clark電極組成硅管壓力測量

18、器（silastic tonometry），可以直接測得皮下組織微血管所擴散出來的氧氣分壓。在實驗動物的血流變化偵測時，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，角膜細胞即直接從眼瞼結(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)，由于細胞層很少，所以不需加熱即可測得PcjO2，代表由同側(cè)頸動脈所供應(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 intramucosal pH） 臨