氧合指數(shù)及其臨床意義

1、過(guò)深或重度貧血的病患不易辨別(1)。直到 1950 年代 Dr.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)

2、4）局部組織.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Clark研發(fā)出

3、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)。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? PaCO2, arte

4、rial 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

5、-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

6、，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)。.氧氣含量及相關(guān)指數(shù)1.CaO2：動(dòng)脈氧氣含量( Arterial oxygen conte

7、nt )= (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 oxygencontent )= (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)

8、脈氧血紅素飽和 度及動(dòng)脈氧氣壓力即可求得CaO2o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(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( venous admixture )。 Qsp/Qt 被視為臨床評(píng)估肺部氧

9、 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 10b.=(1-FEO2-FECO2)FIO2/(1-FIO2) - FEO2 x VE 8.0UC:氧氣使用分率(

10、Oxygen utilization coefficient )= VO2/DO2 = S(a-v)O2/SaO2心搏出量( C.O., cardiac o u t p u t )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)、 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)，

11、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，F(xiàn)EO2、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)ECO2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)

12、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.S pO2:脈動(dòng)氧血紅素飽和度( Oxyhemoglobin saturation by pulse oximetry)3. FO2Hb:氧血紅素飽和分

13、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SaO2o 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

14、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f(wàn)unctional 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

15、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)7.0EI: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

16、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， dualoximetry )即可得到S(av)O2、VQ

17、I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

18、相關(guān)性還不錯(cuò)，但在成人則較差。因?yàn)橛须姌O片 漸被脈動(dòng)氧血紅素飽和度所取代 (2,15)。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2. P tcO2/PaO2 :經(jīng)皮氧氣壓力指數(shù)(P tcO2 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。Clark 電極組成硅管3. PscO2:皮下氧氣壓力(Subcutaneous P02)將一細(xì)硅管植入皮下組織，內(nèi)含壓力測(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 P02)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 intramucosal pH