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 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P

4、IO2。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 ( 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(dòng)脈氧氣壓力差( Alveolar-arterial oxygen tension gradient )= PAO2 - PaO27. PaO2/PAO2:動(dòng)脈-肺泡

5、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，且與肺分流( Qsp/Qt )的相關(guān)性不錯(cuò)，所以臨床應(yīng)用甚廣。P(A-a)02因加入了吸入氧氣分率及動(dòng)脈二氧化碳 壓力兩指數(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、肺分流及右向左的 心分流，其中肺分流又隨著各種肺疾狀況、病患年齡及不同 的體位

6、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(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 ：肺分流( Intrapulmonary shu

8、nt ) =(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 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)

10、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(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)、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 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

12、fraction )及每分鐘吐出通氣量( 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(Arterial oxyhemoglobinsaturation )2.SpO2 :脈動(dòng)氧血紅素飽和度(Oxyhemog

13、lobin 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(dòng)脈氧氣壓力的同時(shí)，利用氧血紅素解離曲線或定相關(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)

14、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(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 ( functional 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(HHt)、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(

15、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 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-Sv

16、O2)7.OEI ：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

17、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)02、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

18、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，含一 Clark 電極組成硅管壓 力測(cè)量器( silastic tonometry )，可以