氧合指数(P/F)是指
呼吸治疗中的一个目标,是使
器官组织可以得到足够的氧气,以便进行
氧合作用获得能源的一个重要指数。
含义
氧合指数(P/F):PaO2/FiO2,其中PaO2为
动脉血氧分压,FiO2为吸入氧浓度
百分比。
正常值为400-500mmhg,如果PaO2明显下降,加大吸入气中氧浓度无助于进一步提高PaO2,氧合指数小于300mmhg,则提示,
肺呼吸功能障碍。
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)氧气压力及
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。
相关指数
1.
PaO2: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)
4.PAO2:
肺泡氧气压力(Alveolar oxygen tension)
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,且在肤色过深或重度
贫血的病患不易辨别(1)。一直到1950年代Dr. 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, arterial 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(1~3)。
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 - PaO2
7.PaO2/PAO2:动脉-肺泡氧气分率(Arterial-alveolar oxygen fraction)
8.P(A-a)O2/PaO2:
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=0.72~0.74),P(A-a)O2则稍差(r=0.62)(6,7)。
1.
CaO2:动脉氧气含量(Arterial oxygen content)
= (Hb x SaO2 x 1.34) + (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 oxygen content)
= (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(1,2)。
5. DO2:
氧气
输出量(Oxygen delivery)
= CaO2 x C.O.
= CaO2 x C.I. x 10
6. C(a-v)O2:动脉-静脉氧气含量差(Arterial-venous oxygen content difference)
= CaO2 - CvO2
7. VO2:氧气消耗量(Oxygen consumption)
a.= C(a-v)O2 x C.I. x 10
b.= {[(1-FEO2-FECO2) x FIO2/(1-FIO2)] - FEO2} x VE
8. OUC:氧气使用分率(Oxygen utilization coefficient)
= VO2/DO2
= S(a-v)O2/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)。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)。