血氧

血氧（Blood oxygen），即血液中氧气，血液中的氧气通过物理溶解和化学结合两种形式运输，其中物理溶解的氧气很少，主要是以化学结合的形式存在。血氧是反映组织的供氧量与耗氧量的重要指标，常用的血氧指标有：氧分压、氧容量、氧饱和度和动静脉氧分压差等。

血液中的氧气通过物理溶解和化学结合两种形式运输，其中物理溶解的氧气很少，主要是以化学结合的形式存在。血氧是反映组织的供氧量与耗氧量的重要指标，常用的血氧指标有：氧分压、氧容量、氧饱和度和动静脉氧分压差等。

• 氧解离曲线

血红蛋白与肌红蛋白在标准状态下的氧解离曲线

血红蛋白氧饱和度主要受到氧分压（PO₂）的影响，二者之间的关系曲线呈现出"S"形状，被称为氧合血红蛋白解离曲线，简称氧解离曲线。此外，血红蛋白氧饱和度还受到血液pH值、温度、二氧化碳分压（CO₂）以及红细胞内2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）的含量影响。当血液pH值下降、温度升高、二氧化碳分压增加或红细胞内2，3-DPG增多时，血红蛋白与氧的亲和力降低，氧解离曲线向右移动；相反，氧解离曲线向左移动则表示血红蛋白与氧的亲和力增高。血红蛋白与氧的亲和力可以用P₅₀来反映，P₅₀指的是血红蛋白氧饱和度为50%时的血氧分压，正常范围约为26~27mmHg。P₅₀增大表示血红蛋白与氧的亲和力降低，而P₅₀减小则表示血红蛋白与氧的亲和力增高。

缺氧的类型

四种类型缺氧时血氧变化特点

血氧监测具有以下几个方面的意义：1.及时发现低氧血症并评估程度：通过监测指尖血氧饱和度（SpO₂），可以及时发现低氧血症，并评估其严重程度。这对于治疗危重症患者至关重要。医生可以根据监测到的SpO₂数值，指导选择适当的氧疗策略，并及时调整氧疗参数，从而改善低氧血症，预防或减少氧中毒的发生。2.提供机械通气治疗依据：血氧监测有助于确定危重症患者实施机械通气治疗的时机，并结合其他指标，调整通气模式和给氧浓度等参数。这种监测方法为机械通气治疗提供了依据，确保治疗的准确性和有效性。3.为撤机和拔除气管插管提供参考：血氧监测还可以为撤机和拔除气管插管提供参考依据。通过监测血氧饱和度，医生可以判断患者是否已经达到撤机和拔管的条件，从而确保安全和顺利进行这些步骤。4.同时测量心率参数：一些监护设备不仅可以测量血氧饱和度，还可以通过血氧饱和度模块获取心率参数。这种监测方法利用末梢血管的脉动波计算心率，保证在心电图受干扰时对心率的准确测量。这种同时测量心率的功能提供了更全面的生理信息，有助于医生更好地评估患者的病情和健康状况。

临床上常用的血氧监测手段分为有创和无创血氧监测。

• 动脉血气分析

动脉血气分析是一种侵入性的检测方法。它通过采集动脉血样本来测量血气、电解质、酸碱等指标。其中，PaO₂也是其中的一个重要指标。该方法准确可靠，能够提供更全面的生理指标，非常适用于临床重症患者的监测和治疗。PaO₂是指物理溶解在动脉血中的氧分子所产生的压力，能较好地反映肺的功能情况，主要用于呼吸性缺氧时监测。氧从肺泡入血后，除少部分溶解于血液中，大部分进入红细胞与血红蛋白结合，形成氧合血红蛋白。其结合是可逆的，当PaO₂升高时，O₂趋向与血红蛋白结合；当PaO₂下降时，O₂趋向与血红蛋白解离，释放出结合的（O₂则进入组织参与代谢。健康人在海平面呼吸空气时，PaO₂的正常值为10.64~13.3kPa（80~100mmHg）。当在海平面呼吸空气时，PaO₂低于正常值提示缺氧，但一般只有当PaO₂<7.98kPa（60mmHg）时，临床才可诊断低氧血症。临床上根据PaO₂数值将缺氧分为低、中、重度。<10.7kPa（80mmHg）为轻度缺氧；<9.33kPa（70mmHg）为中度缺氧；<8kPa（60mmHg）为重度缺氧；<7.32kPa（55mmHg）提示呼吸衰竭，<4kPa（30mmHg）有生命危险。根据此指标判断缺氧程度要考虑年龄因素，PaO₂=102-0.33×年龄（Marshall公式）。3.动脉血氧饱和度（（SaO₂），动脉血氧饱和度是氧含量（血中实际所含溶解氧与化合氧之和）与氧容量（空气与血充分接触使血氧饱和后其所能溶解与化合的氧之和）之比。正常值为95% ~98%。SaO₂反映血红蛋白（Hb）结合氧的能力，主要取决于PaO₂，SaO₂与PaO₂关系称为氧离曲线，不成直线关系。

无损伤的血氧饱和度测量技术，即所谓的脉搏血氧测定法（pulseoximetry），由于其快速、动态、连续性监测的优点，已在临床医疗的很多领域中得到广泛的应用。脉搏血氧监护仪成为危重伤员血氧监测的主要工具。1.脉搏血氧测定法原理是以LambertBeer定律和光散射理论为基础，利用还原血红蛋白和氧合血红蛋白的光吸收系数的差别实现测量血氧饱和度。脉搏血氧测定法仅采用双波长光信号（通常用红光和近红外两个波长），将含动脉血管的部位（例如手指、耳垂等）安置在两个发光管和一个光探测器之间。光探测器所接收的光吸收或者光透射信号包含多种成分，是一个复合信号，但可分为两类：一类是脉动成分（即交流信号，AC），它是由脉动的动脉血的光吸收引起的交变成分；另一类是稳定成分（即直流信号，De），它反映各非脉动组织（例如表皮、肌肉、骨骼和静脉血等）引起光吸收的大小。正常值Sp02>94%，<90%提示有低氧血症。

• 脉搏血氧仪

脉搏血氧仪（Pulse Oximeter），又称脉氧仪，是一种能够非侵入性地实时测量人体动脉血中氧合血红蛋白饱和度的装置。它通过夹在手指或耳垂上的光电传感器，对红外光和红外光对人体组织的吸收光谱进行分析，测量出脉搏波和血红蛋白的吸收比值，据此计算出人体血氧饱和度。脉搏血氧仪是一种非侵入性、便携式、简单易用、安全可靠的监测设备。它通常由两部分组成：一个可以夹在手指或耳垂上的光电探头，以及一个显示屏。通过观察脉搏波和血氧饱和度的数据，医护人员可以及时了解患者的血氧供应情况，判断是否存在低氧血症，并采取合理的呼吸支持等治疗手段。脉搏血氧仪广泛应用于临床各科和家庭监测。在急诊、重症监护、麻醉等领域，脉搏血氧仪是常用的患者生命体征监测设备，对提高医疗质量、保障患者安全和生命质量起着至关重要的作用。2.脑部组织氧饱和度监测脑部组织氧饱和度监测是一种常用于神经外科、神经内科等领域的方法。它通过夹在指尖间的设备，将光电传感器固定在头部，监测脑部组织的氧气供应情况，提供有关颅内压和神经受损程度的临床信息。该设备中的光电传感器通过红外光线或其他光线源测量脑部组织的血氧饱和度。光线穿过皮肤和组织，然后被传感器接收。根据被吸收的光线的特性，可以计算出脑部组织的氧气饱和度。脑部组织氧饱和度监测对于监测脑损伤、颅内压力以及手术中的脑血供情况非常有用。在神经外科手术中，医生可以根据监测结果来判断脑部组织是否缺氧，并采取相应的治疗措施。此外，该监测方法还可以帮助评估患者的神经功能状态以及手术过程中的风险。脑部组织氧饱和度监测是一项非侵入性的监测技术，可以在临床实践中提供有价值的信息。然而，需要注意的是，监测结果只是辅助医生进行诊断和治疗的参考，不能作为唯一的判断依据。在实际应用中，医生会综合考虑患者的临床症状、其他检查结果以及监测数据，来做出准确的诊断和治疗计划。

1.心脏呼吸骤停：在心脏呼吸骤停的复苏过程中已广泛应用脉搏血氧仪监测。在复苏中可观察到由于胸部按压造成的血氧计脉率信号。2.心肺疾病：有研究以脉搏血氧仪补充或替代呼吸频率作为肺脏的重要体征，通过研究发现SpO₂与呼吸频率之间的相关系数为0.378~0.454，加权平均数为-0.160；表明SpO₂和呼吸频率之间轻度负相关。3.哮喘：脉搏血氧仪可用于评价严重哮喘患者的动脉血气张力，SpO₂值是急性重度哮喘严重程度的简便无创指标。4.癫痫发作：癫痫患者SpO₂平均降低14.5%，而假癫痫患者也常有低氧。是否动作伪差造成的SpO2降低有待证实。5.新型冠状病毒感染：在《新型冠状病毒感染诊疗方案（试行第十版）》中明确规定，在静息状态下，吸空气时指氧饱和度低于93%是重型患者的诊断依据之一。6.其他：在ICU（重症监护室）中需要调整吸入氧浓度、脱机过程的评价、PEEP（呼气末正压）的选择、反比通气和其他呼吸机参数的调整。用于支气管镜检查、胃肠镜检查、心脏电复律、血液净化和放射摄影术等操作过程中的监测。

血氧饱和度的监测结果会受很多因素影响，如患者脉搏的强弱、血红蛋白的质和量、皮肤和指甲状态、患者血流动力学变化等。患者烦躁不安会导致测量结果不准，在使用时应固定好探头，尽量使患者安静，以免报警及不显示结果。因探头为红线及红外线，所以照蓝光的新生儿应将探头覆盖，避免直接照射，损伤探头。严重低血压、休克、体温过低或使用血管活性药物，以及血红蛋白水平较高时均可影响测量结果，应结合患者病情综合判断指标的准确性，防止影响病情的治疗和诊断。在极高的环境光照情况下也会影响测量结果，使用时应尽量避免。

在进行血氧监护时，应注意以下几个方面：1.除去干扰因素：为确保监测结果的准确性，需要排除各种干扰因素。特别需要关注人为因素的影响，如探头放置的位置、吸痰对结果的影响、肢体末端温度等。2.维护和保养探头：监测探头需要定期进行维护和保养，以确保其正常工作。同时，应避免导线的折断，以免影响监测结果的准确性。3.正确放置探头：在监测时，应将探头的红外线发射面直接对准手指或趾甲床侧，同时要适当控制指尖的放置深度，以确保检测结果的准确性。4.异常结果的处理：如果监测结果持续下降至低于94%，应及时寻找原因，并在排除非病情变化因素后采取相应措施。5.避免在同一侧进行血压测量和血氧饱和度监测，以免影响监测结果的准确性。通过监测血氧饱和度，可以粗略评估动脉血氧分压的水平，以及时判断病情的变化。当血氧饱和度（SaO₂）大于90%时，相当于动脉血氧分压（PaO₂）大于7.98kPa（60mmHg）；当SaO2处于80%~90%之间时，相当于PaO2处于5.32~7.98kPa（40~60mmHg）；当SaO2小于80%时，相当于PaO2小于5.32kPa（40 mmHg）。

血氧饱和度的测定是通过光传输和光密度之间的Lambert-Beer关系来实现的。这一原理最早由本森和基尔霍夫于1860年发明的分光计提出，并在不久后被斯托克斯和霍普-塞勒证实了血红蛋白的氧传递功能。他们发现，血红蛋白溶液曝气后会产生颜色变化。

图1-4血氧监护的技术发展（a）Millikan设计（b）Wood设计（c）Shaw设计（d）Aoyagi设计

1932年，尼古拉光学在德国哥廷根记录了血液循环阻塞后手在体内的氧气消耗。克莱默指出，兰伯特-比尔定律适用于血红蛋白溶液和近似全血，并通过未打开的动脉使用红光测量饱和度。德国莱比锡市的马特思公司制造了第一台测量耳血氧饱和度的仪器，并引入了对饱和度不敏感的第二波长（绿色或红外线）来补偿血容量和组织色素。米利肯在第二次世界大战期间建造了一种轻型耳式“氧计”，用于训练军用航空飞行员。伍德增加了一个气动袖口，以获得一个不流血的零点。荷兰格罗宁根的Brinkman和Zijlstra表明，可以使用前额反射的红光来测量血氧饱和度。Zijlstra还开发了试管和导管反射血氧测定。实验室中的仪器使用多种波长来测量血液中的羧基血红蛋白和高铁血红蛋白。肖设计了一个八波长耳血氧计。Nakajima和他的同事发明了脉冲血氧计，通过只对透射的红光和红外光的脉动变化作出反应，避免了使用两个波长进行校准的需要。Lübbers开发了导管尖端和试管式光纤传感器，用于测量氧张力、二氧化碳张力和pH值。1972年，日本生物医学工程师青谷拓夫选用红光和红外光照射动脉血含量较丰富的监测部位，该检测方法不需要持续不断的校准即可获知血氧饱和度的值，这对以后血氧仪的研究有着重要的意义。之后不久，这种监测技术得到改进，1974年世界上首台血氧饱和度监测仪OLV5100诞生，这是血氧饱和度监测仪自发明以来，在临床上的第一次应用。这台血氧仪的光源是一个微型灯泡，传感器的灵敏度很低。

• 青柳拓夫

日本人，1936年-2022年，日本光电株式会社青柳研究所总长，东京大学工学博士，1972年，在改进测量从心脏泵出的动脉血的设备时，发现可以使用心脏的脉搏来测量动脉血的氧饱和度。并研发出第一台脉搏血氧仪。脉搏血氧仪的开创性发明对于提高医疗质量具有重大贡献，2002年，青柳拓夫获得紫丝带奖章，2015年，日本电气和电子工程师协会（IEEE）于2015年确认了该技术在医疗领域的应用，并授予其“IEEE医疗保健技术创新奖章”，他也是第一位获得该奖章的日本人。