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(lèi)：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:

2、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響 (如 血壓、心跳、呼吸及意識(shí)變化)與皮膚顏色來(lái)判斷，但假設(shè)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區(qū)分(1)。一直到 1950 年代

3、 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)。利用血液氣體分析儀(blood gas analyzer),從早期 的電子化學(xué)技術(shù)開(kāi)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FI02可以用氧氣濃度分析儀(oxygen analyzer)測(cè)出。 假設(shè)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PI02。加上由血液氣體分析儀所測(cè)得的動(dòng)

4、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, 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 ox

5、ygen 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 因參加了吸入氧氣分率及動(dòng)脈二氧化碳?jí)毫?指數(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

6、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/PAO2 及 P(A-a)O2/PaO2 分別由 Dr. Gilbert 與 Dr. Goldfarb 提出。假設(shè)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 那么稍差 (r=0.62)(6,7)。二. 氧氣含量及相關(guān)指數(shù)1.

7、 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 shunt )=(CcO2- CaO2)/(C

8、cO2- 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?；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(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( veno

9、us 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 oxygencontent 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

10、-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(dòng)脈導(dǎo)管由溫 度稀釋法( thermodilution method )測(cè)得，假設(shè)再除以體外表 積(body surface area),便是心搏出指數(shù) (C., 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，缺一不可。 C(a-v)O2 表示組織攝取氧氣 量的多寡，假設(shè)值過(guò)大常反映著心搏出量不

11、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，假設(shè)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、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

12、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別離；假設(shè)使用封閉型間接熱量測(cè)量器，那么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，假設(shè)氧氣消耗量增加或氧氣輸出量減少， 那么 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.SpO2:脈動(dòng)氧血紅素飽和度( Oxyhemoglobin saturation by pu

13、lse 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(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 (pulse oximetry) 所測(cè)得，此類(lèi)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

14、(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(cè)位置血流量缺乏、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 僅反響血紅 素及氧血紅素間的關(guān)系，因此被稱(chēng)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F02Hb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(chēng)為分率性飽和度 ( fractional saturation )， 也是目前視為偵測(cè)氧血

15、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(dòng)脈 -靜脈氧血紅素飽和度差(Arterial -venousoxygen 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)

16、/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(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

17、稱(chēng)雙重測(cè)氧器， dual oximetry )即可得到Sv)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 P02)在 1970 年代中期被開(kāi)發(fā)應(yīng)用，方法是將 Clark 電極直接 置于皮膚外表，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

18、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)，但在成人那么較差。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。假設(shè)低于正常值，那么表示皮下組織氧合不良。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 PO2)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)脈所供給的微血管血流氧合狀況。與經(jīng)皮氧氣壓力指數(shù)類(lèi)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 intramuco