氧合指數

氧合指數（OI）：(PaO2 Mpaw)/FiO2，其中PaO2為動脈氧分壓，Mpaw為平均氣道壓，FiO2為吸入氧濃度百分比。

另附動脈氧分壓與吸入氧濃度比（PaO2/FiO2），正常值為400-500mmhg,如果PaO2明顯下降，加大吸入氣中氧濃度無助於進一步提高PaO2，氧合指數小於300mmhg,則提示，肺呼吸功能障礙。

呼吸治療的目標，是使器官組織可以得到足夠的氧氣，以便進行氧合作用獲得能源。但由於細胞內的氧合狀況無法直接偵測，所以臨床上使用許多氧合指數來反映身體的氧合狀況，這些指數的意義及應用，是醫護人員該有的認知。大氣中的氧氣從呼吸道進入肺泡，經由擴散作用至肺微血管，與血色素結合后借著以心臟為動力的動脈血流送至微血管供組織細胞使用，產生的二氧化碳及剩下的氧氣再經由靜脈血迴流到肺微血管而完成呼吸循環。

在整個過程中，代表氧合的各項指標可大別為四類：1）氧氣壓力及相關指數 2）氧氣含量及相關指數 3）氧氣飽和度及相關指數 4）局部組織氧合指數。

一。氧氣壓力及相關指數

1.PaO2：動脈氧氣壓力（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 FIO2

4.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（如血壓、心跳、呼吸及意識變化）與皮膚顏色來判斷，但若病患出現發紺現象時，通常表示動脈血已高度缺氧，且在膚色過深或重度貧血的病患不易辨別(1)。一直到1950年代Dr. Clark研發出測量氧氣分壓的電極棒后，才開啟了氧合評估的新頁(2)。利用血液氣體分析儀（blood gas analyzer），從早期的電子化學技術發展到最近的熒光極棒（fluorescent optode），PaO2的測定也由體外單次演進到體內連續偵測(3)。至於氣體的FIO2可以用氧氣濃度分析儀（oxygen analyzer）測出。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PIO2。加上由血液氣體分析儀所測得的動脈二氧化碳壓力（PaCO2, arterial carbon dioxide tension）及由間接熱量測量器（indirect calorimetry）得到的呼吸商數（R, respiratory quotient）或一般代以0.8，便可算出PAO2(1~3)。

5.PaO2/FIO2：氧合指數（Oxygenation index）

6.P(A-a)O2：肺泡-動脈氧氣壓力差（Alveolar-arterial oxygen tension gradient）

= PAO2 - PaO2

7.PaO2/PAO2：動脈-肺泡氧氣分率（Arterial-alveolar oxygen fraction）

8.P(A-a)O2/PaO2：呼吸指數（Respiratory index）

PaO2/FIO2於1974年由Dr. Horovitz提出，因為計算容易，且與肺內分流（Qsp/Qt）的相關性不錯，所以臨床應用甚廣(4)。P(A-a)O2因加入了吸入氧氣分率及動脈二氧化碳壓力兩指數，所以可以分辨出因通氣量過低導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、肺內分流及右向左的心內分流，其中肺內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也受混合靜脈氧氣含量的相關因素影響，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對呼吸常態空氣的病患有無氧合障礙相當敏感，但由於它與肺內分流間的相關性不佳且受太多非肺因素影響，所以在重症病患並不實用(5)。PaO2/PAO2及P(A-a)O2/PaO2分別由Dr. Gilbert與Dr. Goldfarb提出。若與肺內分流作相關性分析，在PaO2/FIO2、PaO2/PAO2與P(A-a)O2/PaO2三者較近似（r=0.72~0.74），P(A-a)O2則稍差（r=0.62）(6,7)。

二。氧氣含量及相關指數

1.CaO2：動脈氧氣含量（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：肺內分流（Intrapulmonary shunt）

=(CcO2 - CaO2)/(CcO2 - CvO2)

有了血紅素值（Hb, hemoglobin）、動脈氧血紅素飽和度及動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，可由肺動脈導管（pulmonary artery catheter）在右心室或肺動脈內取得以推算出CvO2。至於CcO2的計算是以肺微血管血紅素氧氣飽和度為100%的假設下，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，此指數包含兩部份，分別是流經肺部時得到充份氧合及沒有得到氧合的血流量比，代表著中央靜脈及全身動脈循環間的靜脈混合（venous admixture）。Qsp/Qt被視為臨床評估肺部氧合功能的標準，它不會受氧氣消耗量、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 10

6. C(a-v)O2：動脈-靜脈氧氣含量差（Arterial-venous oxygen content difference）

= CaO2 - CvO2

7. VO2：氧氣消耗量（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）一般經肺動脈導管由溫度稀釋法（thermodilution method）測得，若再除以體表面積（body surface area），便是心搏出指數（C.I., cardiac index）。足夠的DO2是加護醫療的重要目標，其中包含氧氣指數、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，若值過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，其中的心搏出量測定受多項因素影響，如冰水注入技巧、血紅素量、動脈氧血紅素飽和度、混合靜脈氧血紅素飽和度、動脈氧氣壓力、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15%。7b公式乃使用間接熱量測量器測得，FEO2、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 ventilation）。在開放型間接熱量測量器，為使誤差減少，需確定吸入氧氣分率要穩定、管路系統不可漏氣及吸吐氣要完全分離；若使用封閉型間接熱量測量器，則吸入氧氣分率可以不定，但氣漏、壓縮容積及驅動力增加等因素仍會影響數據。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值上升(2,8)。