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1、氧合指数及其临床意义呼吸治疗的目标，是使器官组织可以得到足够的氧气， 以便进行氧合作用获得能源。但由于细胞内的氧合状况无法 直接侦测，所以临床上使用许多氧合指数来反映身体的氧合 状况，这些指数的意义及应用，是医护人员该有的认知。大 气中的氧气从呼吸道进入肺泡，经由扩散作用至肺微血管， 与血色素结合后借着以心脏为动力的动脉血流送至微血管 供组织细胞使用，产生的二氧化碳及剩下的氧气再经由静脉 血回流到肺微血管而完成呼吸循环。在整个过程中，代表氧 合的各项指标可大别为四类：1)氧气力及相关指数2)氧 气含量及相关指数3)氧气饱和度及相关指数4)局部组织 氧合指数。一. 氧气压力及相关指数1. PaO
2、2：动脉氧气压力(Arterial oxygen tension)2. FIO2：吸入氧气分率(Inspired oxygen fraction)3. PIO2：吸入氧气压力(Inspired oxygen tension)=(PB- PH2O) x FIO24. PAO2：肺泡氧气压力(Alveolar oxygen tension)=PIO2 - (PaCO2/R)在早期，病患缺氧与否，往往只能从一般的生理反应(如 血压、心跳、呼吸及意识变化)与皮肤颜色来判断，但若病 患出现发绀现象时，通常表示动脉血已高度缺氧，且在肤色1 / 9过深或重度贫血的病患不易辨别(1)。一直到1950年代Dr.
3、 Clark研发出测量氧气分压的电极棒后，才开启了氧合评估的 新页(2)。利用血液气体分析仪(blood gas analyzer)，从早期 的电子化学技术发展到最近的荧光极棒(fluorescent optode)， PaO2的测定也由体外单次演进到体内连续侦测(3)。至于气 体的FIO2可以用氧气浓度分析仪(oxygen analyzer)测出。若在一大气压力下，代入大气压力(PB, barometric pressure) 760毫米汞柱，水气压力(PH2O, vapor pressure)47毫米汞 柱，即可求得PIO2。加上由血液气体分析仪所测得的动脉二 氧化碳压力(PaCO2, a
4、rterial carbon dioxide tension)及由间 接热量测量器(indirect calorimetry)得到的呼吸商数(R, respiratory quotient)或一般代以 0.8，便可算出 PAO2(13)。5. PaO2/FIO2：氧合指数(Oxygenation index)6. P(A-a)O2:肺泡-动脉氧气压力差(Alveolar-arterial oxygen tension gradient)=PAO2-PaO27. PaO2/PAO2：动脉-肺泡氧气分率(Arterial-alveolar oxygen fraction)8. P(A-a)O2/P
5、aO2：呼吸指数(Respiratory index)PaO2/FIO2于1974年由Dr. Horovitz提出，因为计算容易， 且与肺内分流(Qsp/Qt)的相关性不错，所以临床应用甚广 (4)。P(A-a)O2因加入了吸入氧气分率及动脉二氧化碳压力两 指数，所以可以分辨出因通气量过低导至二氧化碳累积而造 成的氧合不良，但影响P(A-a)O2的因素很多，包括吸入氧气 分率、通气血流灌注比不配合、肺内分流及右向左的心内分 流，其中肺内分流又随着各种肺疾状况、病患年龄及不同的 体位而改变，此外P(A-a)O2也受混合静脉氧气含量的相关因 素影响，如组织氧气消耗量、心搏出量及血红素量，一般而 言
6、P(A-a)O2对呼吸常态空气的病患有无氧合障碍相当敏感， 但由于它与肺内分流间的相关性不佳且受太多非肺因素影 响，所以在重症病患并不实用(5)。PaO2/PAO2及 P(A-a)O2/PaO2 分别由 Dr. Gilbert 与 Dr. Goldfarb 提出。若与 肺内分流作相关性分析，在PaO2/FIO2、PaO2/PAO2与 P(A-a)O2/PaO2 三者较近似(r=0.720.74)，P(A-a)O2 则稍差(r=0.62)(6,7)。二. 氧气含量及相关指数1. CaO2：动脉氧气含量(Arterial oxygen content)=(Hb x SaO2 x 1.34) + (
7、PaO2 x 0.0031)2. CvO2:混合静脉氧气含量(Mixed venous oxygen content)=(Hb x SvO2 x 1.34) + (PvO2 x 0.0031)3. CcO2 :肺微血管氧气含量(Pulmonary capillary oxygencontent)=(Hb x 1.34) + (PAO2 x 0.0031)4. Qsp/Qt :肺内分流(Intrapulmonary shunt)=(CcO2 - CaO2)/(CcO2 - CvO2)有了血红素值(Hb, hemoglobin)、动脉氧血红素饱和 度及动脉氧气压力即可求得CaO2。混合静脉血指的是
8、将上腔 静脉、下腔静脉及冠状静脉血充份混合后的血液，可由肺动 脉导管(pulmonary artery catheter)在右心室或肺动脉内取 得以推算出CvO2。至于CcO2的计算是以肺微血管血红素氧 气饱和度为100%的假设下，以肺泡氧气压力代替肺微血管 氧气压力。利用CaO2、CvO2及CcO2便可求得Qsp/Qt，此 指数包含两部份，分别是流经肺部时得到充份氧合及没有得 到氧合的血流量比，代表着中央静脉及全身动脉循环间的静 脉混合(venous admixture)。Qsp/Qt被视为临床评估肺部氧 合功能的标准，它不会受氧气消耗量、血红素量或混合静脉 氧血红素饱和度等因素所影响(1,
9、2)。5. DO2 :氧气输出量(Oxygen delivery)=CaO2 x C.O.=CaO2 x C.I. x 106. C(a-v)O2 :动脉-静脉氧气含量差(Arterial-venous oxygen content difference)=CaO2 - CvO27. VO2：氧气消耗量(Oxygen consumption)a.= C(a-v)O2 x C.I. x 10b.=(1-FEO2-FECO2)FIO2/(1-FIO2) - FEO2 x VE8.OU C：氧气使用分率(Oxygen utilization coefficient)=VO2/DO2=S(a-v)O2
10、/SaO2心搏出量(C.O., cardiac output) 一般经肺动脉导管由温 度稀释法(thermodilution method)测得，若再除以体表面 积(body surface area)，便是心搏出指数(C.I., cardiac index)。 足够的DO2是加护医疗的重要目标，其中包含氧气指数、血 红素量及心脏功能，缺一不可。C(a-v)O2表示组织摄取氧气 量的多寡，若值过大常反映着心搏出量不敷所需。7a公式由 Fick方程式演变而来，其中的心搏出量测定受多项因素影响， 如冰水注入技巧、血红素量、动脉氧血红素饱和度、混合静 脉氧血红素饱和度、动脉氧气压力、混合静脉氧气压力
11、等， 由此得到的VO2比使用间接热量测量器所得到的VO2值较低， 其间差异即是肺部本身的耗氧量，若有肺部感染存在，影响 可高达15%。7b公式乃使用间接热量测量器测得，FEO2、 FECO2及VE分别代表吐出氧气分率(expired oxygen fraction) 吐出二氧化碳分率(expired carbon dioxide fraction)及每分 钟吐出通气量(expired minute ventilation)o在开放型间接热 量测量器，为使误差减少，需确定吸入氧气分率要稳定、管 路系统不可漏气及吸吐气要完全分离；若使用封闭型间接热量测量器，则吸入氧气分率可以不定，但气漏、压缩容积
12、及 驱动力增加等因素仍会影响数据。正常状况下，约仅25%的 输出氧量被消耗掉，若氧气消耗量增加或氧气输出量减少， 则OUC值上升(2,8)。三. 氧气饱和度及相关指数1.SaO2 :动脉氧血红素饱和度(Arterial oxyhemoglobin saturation)2.SpO2：脉动氧血红素饱和度(Oxyhemoglobin saturation by pulse oximetry)3. FO2Hb：氧血红素饱和分率(Fractional hemoglobin oxygen saturation)=O2Hb/(O2Hb + HHb + metHb+ COHb)在血液气体分析仪得到动脉氧气压
13、力的同时，利用氧血 红素解离曲线或内定相关公式，即可得到SaO2。SpO2是由 脉动测氧器(pulse oximetry)所测得，此类仪器约在1980年代 问世，因具有非侵袭性及连续监测的优点，现几乎已成重症 照护的必要配备(9)。它的原理是利用波长660nm及940nm 两光条通过一脉动的血管床后，因通透性的差异进而反映出 血红素及氧血红素(O2Hb)间的量差，最后转成氧血红素饱 和度显现。影响SpO2的因素很多，如侦测位置血流量不足、 外来光线过强、不正常血红素过多、肤色差异、重度贫血、 侦测部位经常移动或不正常脉动等，由于SpO2仅反应血红 素及氧血红素间的关系，因此被称为功能性饱和度(
14、functional saturation)(10)o 由一氧化碳测氧器(CO-oximetry) 所测得的FO2Hb因为涵盖了氧血红素、脱氧血红素(HHb)、 变性血红素(metHb)及一氧化碳血红素(COHb)等多项血 红素的数值，所以被称为分率性饱和度(fractional saturation), 也是目前视为侦测氧血红素量的标准方法(1,11) o4.SvO2 :混合静脉氧血红素饱和度(Mixed venous oxyhemoglobin saturation)=1- VO2/DO25.S(a-v)O2 :动脉-静脉氧血红素饱和度差(Arterial-venous oxygen sa
15、turation difference)=SaO2 - SvO26.VQI：通气-血流灌注指数(Ventilation-perfusion index)=(1-SaO2)/(1-SvO2)7.OEI :氧气萃取指数(Oxygen extraction index)=(SpO2 - SvO2)/SpO2单一次的SvO2测定可将经由肺动脉导管所抽得的混合 静脉血打入血液气体分析仪或一氧化碳测氧器即可测得。至 于具有连续监测SvO2功能的静脉测氧器(venous oximetry) 也已于1980年代早期被研发使用，由光源、光感应器及微 处理器等组合，置于肺动脉导管前端，将波长 650nm至 100
16、0nm的光线射出，碰到红血球后反折的光量经过感应计 算后，即可得到SvO2,有研究报告指出SvO2与氧气使用分 率间的相关性甚佳(r=0.96)，影响SvO2测定的因素包括温 度、酸碱值、血流速度、血球容积计及导管末端堵塞与否(12)。 同时并用脉动测氧器及静脉测氧器(或合称双重测氧器，dual oximetry)即可得到S(a-v)O2、VQI及OEI三项具连续监测功 能的指数，S(a-v)O2可代表动脉-静脉氧气含量差，VQI与肺 内分流间的相关性尚可(r=0.78)，而OEI与氧气使用分率间 的相关性 r=0.60(13,14)。四. 局部组织氧合指数1. PtcO2：经皮氧气压力(Transcutaneous PO2)在1970年代中期被开发应用，方法是将Clark电极直接 置于皮肤表面，在加热至约摄氏
