血气分析高阶那些事之四

原创 飞雪梅香 飞雪梅香 2022-09-25 18:03 发表于湖北

我们大多数人认识氧合指数始于ARDS，很多文章中把paO2:FiO2比值解读为氧合指数，但是它是真正的氧合指数吗？我们今天就来聊一聊评估用于评估动脉氧合的测量、计算的参数，顺带介绍一下临床上氧气测量方法的原理。

评估动脉氧合的测量、计算的参数

一些氧合参数在临床上被用来帮助了解缺氧性呼吸衰竭的原因和/或严重程度，据此医生制定治疗计划和/或确定病人的预后。

肺泡-动脉pO2梯度（A-a gradient）：是对肺泡-动脉pO2的差异的测量，它对确定低氧血症的病因和严重程度都很有用。肺泡氧分压（pAO2）的计算需要知道大气压（海平面760毫米汞柱），FiO2（室温下为0.21），以及动脉血pCO2(mmHg)，计算公式如下：

肺泡中的水蒸气分压为47毫米汞柱，0.8是呼吸商数。它是（测量的）动脉pCO2与肺泡pCO2的假定比率。例如，如果动脉pCO2是40毫米汞柱，那么肺泡pCO2将是50mmHg。

因此，在海平面和室内空气下：

A-a梯度有助于确定一个paCO2升高的病人是否有低氧血症的其它原因，或者是否仅仅是由于肺泡通气量减少所致（表1）。低paO2而Aa梯度正常，意味着肺部气体交换功能良好，但呼吸作用可能减弱，如分钟量减少、气流受阻或肺部疾病等。气流，或肺部结构和气流紊乱（死腔增大）。

表（1）

paO2低而A-a梯度升高表明气体交换不良。 这可能是由水肿、炎症、纤维化、肺泡损坏、通气与灌注（V/Q）不平衡或从右到左 毛细血管损伤、通气与灌注不平衡（V/Q），或右向左分流。

paO2低而A-a梯度升高表明气体交换不良。 这可能是由水肿、炎症、纤维化、肺泡毛细血管损坏、通气与灌注（V/Q）不平衡或右向左分流。

paO2:FiO2比值：是一种简单的、容易获得的临床计算方法，被用作确定是否存在急性呼吸窘迫综合征（ARDS）和严重程度的标准之一。正常的paO2/FiO2比率约为400-500，表示吸入的FiO2为0.21时paO2约为80-100。比值越低说明肺功能越差，疾病越严重，ARDS的死亡风险增加，如表（2）。

表（2）

ARDS是一种以肺泡毛细血管膜弥漫性损伤为特征的疾病，导致非心源性肺水肿和低氧血症。ARDS最常见的原因包括肺炎、败血症、误吸、创伤和胰腺炎，它们导致了全身性的炎症反应和肺泡-毛细血管膜的损伤。毛细血管通透性的广泛增加导致富含蛋白质的液体渗出到肺间质和肺泡。

ARDS在临床上被定义为急性发作的低氧性呼吸衰竭，paO2/FiO2比值小于300，以及胸片上有非心源性肺水肿引起的双侧浸润。

氧合指数（Oxygenation index，OI）：OI是另一种用于确定ARDS患者低氧血症严重程度的计算方法。在机械通气的病人中，OI考虑到了呼吸机的压力水平。这可能会影响通气的功能性肺泡的数量，并因此影响氧合。计算OI需要FiO2（%）、动脉pO2(mmHg），以及平均气道压力（MAP；cmH2O），公式如下：

较低的OI代表较轻的低氧血症，因为这表明需要较低的FiO2和呼吸机压力才能达到足够的水平。需要较低的FiO2水平和呼吸机压力来实现足够的 氧合。请注意，MAP不是实验室的测量值，而是 由机械呼吸机的设置和肺的顺应性决定。受伤严重的肺部通常需要更高的MAP来维持通气。

O2含量：血液中的氧含量是指血液中氧的总浓度，包括与血红蛋白结合的氧和溶于血浆的氧。它通常被报告为每100毫升血液中的氧气毫升数，有时也被称为氧气体积百分比。为了计算氧气含量，我们需要总Hb（g/dL）、%O2Hb和paO2（mmHg）。

对于O2含量所使用的单位可能会产生一些混淆。这个系数 1.36代表每克Hb所结合的氧气的气体体积（mL），如果在标准温度和压力下该O2气体可从Hb中释放。它是从van Slyke的原始工作中演变而来的。他通过化学方法将O2气体从血红蛋白中释放出来并测量气体体积

从0.003这个小的转换系数可以看出，对于呼吸室内（大气）空气的人来说，paO2对血液中的氧气含量作用很小（大约2%）。对于呼吸富氧空气的人来说，这种作用变得更加显著，对于呼吸paO2为400-500 mmHg的空气的人来说，paO2对氧气含量的贡献高达8%-10%。

氧输送（DO2）：是心输出量（CO）和动脉含氧量（CaO2）的乘积，是衡量每分钟输送到系统循环中的氧气量。它是由心脏（毫升/分钟）泵送到全身的氧气，计算公式如下：

肺部死腔：是肺部不进行气体交换的气体体积。它由以下两个部分组成 组成，包括解剖死腔和肺泡死腔。通常的解剖死腔包括导气管，在静息时正常呼吸时约占吸入空气量的30%。肺泡死腔代表未灌注或灌注不足的肺泡，如肺气肿、慢性阻塞性肺病和肺栓塞等疾病，使流向肺泡的血流量减少。总的肺死腔部分代表了潮气量中未到达正常肺泡的部分，死腔分数计算公式如下：

虽然解剖学上的死腔很重要，但肺泡死腔是与疾病状态最相关。肺泡死腔的计算可以使用Bohr方程计算，如果有呼气末二氧化碳监测仪和动脉血气仪，就可以在床边对机械通气的病人进行计算，公式如下：

其中P_ETCO2是呼气末pCO2。

右向左分流分数：肺内分流在正常情况下和病理情况下都会发生。通常情况下，大约2%-5%的心输出量灌注于肺部为支气管细胞和胸膜提供氧气，然后返回到左心房而不与肺泡毛细血管接触。当血液灌注到无功能的或不通气的肺泡时，就会发生病理性的肺内分流。这可以用分流分数来计算，定义为分流的心输出量与总心输出量的比率，分流分数是一个更难计算的参数，它需要动脉和混合静脉血标本，计算公式如下：

C_PCO2是肺部毛细血管血液的含氧量，它应该是循环中含氧量最高的。在计算时，假定 这种血液是100%饱和的，pO2为101mmHg。

CvO2是取自肺动脉的混合静脉血标本的氧含量。

氧气测量的方法

pO2电极：经典的pO2电极由银阳极、铂阴极和Ag/AgCl参考电极组成，均由一层薄膜覆盖。阴极和Ag/AgCl参比电极，所有这些都被一层电解液和聚丙烯膜的薄膜覆盖，该薄膜可渗透氧气，但限制了蛋白质和其他潜在污染物（图1）。氧气扩散到电解质溶液中，并在阴极被还原（电子被消耗）。根据下面这个公式：

产生的电流与样品中存在的O2量成正比。为了完成电路，Ag在阳极被氧化，在此过程中测得的电流由分析仪自动转换为pO2值。

这种关系由方程式描述。

I是为样品测量的电极电流，Io是零或基线电流，而S是电极反应的灵敏度。S和Io的值是根据传感器的校准数据计算出来的。Io的值是根据传感器的校准数据计算出来的。当测量了被分析的单个血样的电极电流I时，就可以用方程式计算出pO2了。

图（2）

碳氧检测仪：现代碳氧检测仪通常以分光光度法为基础，在478-672纳米范围内监测 O2Hb、HHb、COHb和metHb在478-672纳米范围内的100多个波长的吸光光谱。血液样本在37C被输送到比色皿之前可能被溶血，也可能不被溶血。如果使用溶血器，样品会以大约30 kHz的频率进行超声溶血，从而使红细胞膜破裂。来自光源（卤素灯或LED）的光通过比色皿，通过一个狭缝到一个光栅，在那里光被分离成多个单波长，每个单波长都被一个光电二极管阵列监测。电流以及光信号的强度在100多个二极管中的每一个都被测量，这就构成了特定样品吸收光谱的基础。对光谱进行分析，得出 氧饱和度参数（O2Hb、COHb、metHb、HHb和总Hb）被计算出来。并将其相加得出总的Hb浓度。

脉氧监测仪：脉氧监测仪通过脉动的毛细血管床的光吸收来测量，通常在脚趾或手指的毛细血管床处测量。该探头使用两个LED光源。一个是红色（660纳米），另一个是不可见的红外线（940纳米）。虽然一些光被皮肤和组织吸收，但唯一可变的吸收是由于动脉搏动造成的。这些不同波长的吸光度差被用来计算血红蛋白的氧饱和度。

       读完之后，大家就知道了什么是氧合指数的真正原主，也知道了各种检测指标的原理，为获取更准确的结果，去除影响因素，改进临床工作提供了基础。

转自微信公众号：飞雪梅香