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(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(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

2、數(shù)1. PaO2:動脈氧氣壓力(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

3、(1) 。一直到 1950 年代 Dr. Clark 研發(fā)出測量氧氣分壓的電極棒后，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(jìn)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

4、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 dioxide tension )及由間接熱量測量器 ( indirectcalorimetry )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 - 動脈氧氣壓力差( Alveolar-arterial oxygen tension gradient )= PAO2 - PaO27. PaO2/PAO2:動

5、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

6、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

7、 ) (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 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 )、動脈氧血紅素飽和 度及動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 脈導(dǎo)管( pulmonary 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，

9、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.= CaO2 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.=

10、C(a-v)O2 x C.I. x 10b.= (1-FEO2-FECO2)FIO2/(1-FIO2) - FEO2 x VE8.0UC: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(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

11、，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， 若有肺部感染存在，影響可高達(dá)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 di

12、oxide 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OUC直上升(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 oxyhemoglobinsaturation )2.SpO2 :脈動氧血紅素飽和度(Ox

13、yhemoglobin 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) 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(hù)的必要配備 (9) 。它的原理是利用波長 660nm 及 9

14、40nm 兩光條通過一脈動的血管床后，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 氧血紅素(HHt)、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

15、，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 index

16、) = (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

17、.96)，影響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，dualoximetry )即可得到S(a-v)02、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

18、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(xì)硅管植入皮下組織，內(nèi)含一 Clark 電極組成硅管 壓力測量器( silastic ton