氧合指數(shù)和臨床意義

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(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(Art

2、erialoxygentension)2.FIO2:吸入氧氣分率(Inspiredoxygenfraction)3.PIO2:吸入氧氣壓力(Inspiredoxygentension)=(PB-PH2O)xFIO24 .PAO2:肺泡氧氣壓力(Alveolaroxygentension)=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，但若病患由現(xiàn)發(fā)組現(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)由測(cè)量氧氣分壓的電極棒后，才開(kāi)啟了氧合評(píng)估的新頁(yè)(2)

3、。利用血液氣體分析儀(bloodgasanalyzer),從早期的電子化學(xué)技術(shù)發(fā)展到最近的熒光極棒(fluorescentoptode),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(oxygenanalyzer)測(cè)生。若在一大氣壓力下，代入大氣壓力(PB,barometricpressure)760毫米汞柱，水氣壓力(PH2O,vaporpressure)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?PaCO2,arterialcarbondioxidetension)及由間接熱量測(cè)量器(indirectcalor

4、imetry)得到的呼吸商數(shù)(R,respiratoryquotient)或一般代以0.8,便可算由PAO2(13)。5 .PaO2/FIO2:氧合指數(shù)(Oxygenationindex)6 .P(A-a)O2:肺泡-動(dòng)脈氧氣壓力差(Alveolar-arterialoxygentensiongradient)=PAO2-PaO27 .PaO2/PAO2:動(dòng)脈-肺泡氧氣分率(Arterial-alveolaroxygenfraction)8 .P(A-a)O2/PaO2:呼吸指數(shù)(Respiratoryindex)PaO2/FIO2于1974年由Dr.Horovitz提由，因?yàn)橛?jì)算容易，且與肺

5、內(nèi)分流(Qsp/Qt)的相關(guān)性不錯(cuò)，所以臨床應(yīng)用甚廣(4)oP(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)，所以可以分辨由因通氣量過(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、心搏由量及血紅素量，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)oPaO2/P

6、AO2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)o二.氧氣含量及相關(guān)指數(shù)1 .CaO2:動(dòng)脈氧氣含量(Arterialoxygencontent)=(HbxSaO2x1.34)+(PaO2x0.0031)2 .CvO2:混合靜脈氧氣含量(Mixedvenousoxygencontent)=(HbxSvO2x1.34)+(PvO2x0.0031)3 .CcO2:肺微血管氧氣含量(

7、Pulmonarycapillaryoxygencontent)=(Hbx1.34)+(PAO2x0.0031)4 .Qsp/Qt:肺內(nèi)分流(Intrapulmonaryshunt)=(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(pulmonaryarterycatheter)在右心室或肺動(dòng)脈內(nèi)取得以推算由CvO2至于CcO2的計(jì)算是以肺微血管血紅素氧氣飽和度為100%勺假設(shè)下，以肺泡氧氣壓力代替肺微血管氧氣壓力。利用Ca

8、O2CvO2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(méi)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(venousadmixture)。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)o5 .DO2:氧氣輸由量(Oxygendelivery)=CaO2xC.O.=CaO2xC.I.x106 .C(a-v)O2:動(dòng)脈-靜脈氧氣含量差(Arterial-venousoxygencontentdifference)=CaO2-CvO27 .VO2:氧氣消耗量(Oxygenc

9、onsumption)a.=C(a-v)O2xC.I.x10b.=(1-FEO2-FECO2)FIO2/(1-FIO2)-FEO2xVE8.OUC:氧氣使用分率(Oxygenutilizationcoefficient)=VO2/DO2=S(a-v)O2/SaO2心搏由量(C.O.,cardiacoutput)一般經(jīng)肺動(dòng)脈導(dǎo)管由溫度稀釋法(thermodilutionmethod)測(cè)得，若再除以體表面積(bodysurfacearea),便是心搏由指數(shù)(C.I.,cardiacindex)。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

10、織攝取氧氣量的多寡，若值過(guò)大常反映著心搏由量不敷所需。7a公式由Fick方程式演變而來(lái)，其中的心搏由量測(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)EO2FECO2及VE分別代表吐由氧氣分率(expiredoxygenfraction)、吐由二氧化碳分率(expiredcarbondioxidefraction)及每分鐘吐由通氣量(expired差減少，需確定吸

11、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%勺輸由氧量被消耗掉，minuteventilation)O在開(kāi)放型間接熱量測(cè)量器，為使誤若氧氣消耗量增加或氧氣輸由量減少，則OUC直上升(2,8)o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(Arterialoxyhemoglobinsaturation)2.SpO2:脈動(dòng)氧血紅素飽和度(Oxyhemoglobinsaturationbypulseoximetry)3.FO2Hb:氧血紅素飽和分率(Frac

12、tionalhemoglobinoxygensaturation)=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SaO2SpO2是由脈動(dòng)測(cè)氧器(pulseoximetry)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)o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)而反映由血紅素及氧血紅素(02Hb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)

13、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(functionalsaturation)(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(fractionalsaturation),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(Mixedvenousoxyhemoglobinsaturation)=1-VO2/DO25.S(

14、a-v)O2:動(dòng)脈-靜脈氧血紅素飽和度差(Arterial-venousoxygensaturationdifference)=SaO2-SvO26.VQI:通氣-血流灌注指數(shù)(Ventilation-perfusionindex)=(1-SaO2)/(1-SvO2)7.OEI:氧氣萃取指數(shù)(Oxygenextractionindex)=(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(venousoximetry)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

15、理器等組合，置于肺動(dòng)脈導(dǎo)管前端，將波長(zhǎng)650nm至1000nm的光線射由，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SvOZ有研究報(bào)告指由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，dualoximetry)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

16、 .PtcO2:經(jīng)皮氧氣壓力(TranscutaneousPO2)在1970年代中期被開(kāi)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)散由來(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)(PtcO2index)在正常新生兒，此數(shù)值約1.0,但隨著年齡

17、增加而降低，成人約0.70.8o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(SubcutaneousPO2)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(silastictonometry),可以直接測(cè)得皮下組織微血管所擴(kuò)散由來(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(ConjunctivalPO2)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(GastrointestinalintramucosalpH)臨床上