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(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

2、.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) 。

3、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(kāi)啟了氧合評(píng)估的新頁(yè)(2) 。 利用血液氣體分析儀( blood gasanalyzer ) ， 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 ), PaO冊(cè)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

4、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, 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, respiratoryquotient )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 .Pa

5、O2/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

6、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/PAO汲 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/PAO2f P(A-a)O2/PaO2 三者較近似(r=0.720.74 ), P(A-a)O2則稍差( r=0.62

7、) (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

8、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(méi)有得到氧合的血流量比，代表著中央

9、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

10、 x C.I. x 10b.=(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DO提加護(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。

11、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 FECO級(jí)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

12、每分鐘吐出通氣量( expired minute ventilation ) 。在開(kāi)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直上升(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( Arterialoxyhemoglobin saturation )2.SpO2：脈動(dòng)氧血紅素飽和度(Oxyhemoglobin saturati

13、on by pulse oximetry )3.FO2Hb： 氧 血 紅 素 飽 和 分 率 ( Fractional hemoglobin oxygensaturation )= 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(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) 。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

14、出血紅素及氧血紅素(02Hb間的量差，最后轉(zhuǎn)成氧血紅素飽和度顯現(xiàn)。影響 Sp02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 Sp02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F02Hbs為涵蓋了氧血紅素、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

15、標(biāo)準(zhǔn)方法 (1,11) 。4.SvO2：混合靜脈氧血紅素飽和度( Mixed venous oxyhemoglobinsaturation )= 1 - VO2/DO25.S(a-v)O2 ： 動(dòng)脈 -靜脈氧血紅素飽和度差 (Arterial-venous oxygensaturation 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

16、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SvOZ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

17、)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(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

18、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