以SpO2替代PaO2評估急性呼吸窘迫綜合征機械通氣患者脫機指征的可行性分析

滕麗華，謝志毅，徐 軍，王 仲

以SpO2替代PaO2評估急性呼吸窘迫綜合征機械通氣患者脫機指征的可行性分析

滕麗華，謝志毅，徐 軍，王 仲

目的 探討以指脈搏氧飽和度(SpO2)替代動脈血氧分壓(PaO2)即比較SpO2/吸入氧濃度(FiO2)×呼氣末正壓(PEEP)與氧合指數，用于急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome， ARDS)機械通氣患者脫機時機評估的可行性。方法 回顧性分析2013年7月—2014年7月北京協和醫院急診科搶救室與重癥監護病房收治的ARDS機械通氣患者110例，均記錄呼吸機設置參數與其對應的血氣分析結果，依據入院后30 d內患者是否成功脫機分為脫機成功組及脫機失敗組。繪制SpO2/FiO2×PEEP變化趨勢點線圖及相關受試者工作特征(ROC)曲線，分析SpO2/FiO2×PEEP對于ARDS機械通氣患者脫機時機的預測價值。結果 入院30 d，成功脫機46例，脫機失敗64例，兩組SpO2/FiO2×PEEP與PaO2/FiO2×PEEP的變化趨勢有一致性。SpO2/FiO2×PEEP與成功脫機相關的ROC曲線下面積為0.829，最佳截斷值為241.548，95% CI：0.774，0.884；氧合指數與成功脫機相關的ROC曲線下面積為0.817，最佳截斷值為214.65，95% CI：0.760，0.875，且P<0.01。結論 SpO2/FiO2×PEEP可用于循環功能較為穩定的ARDS機械通氣患者脫機時機的判斷。

呼吸窘迫綜合征,成人；氧合指數；血氣監測,經皮；通氣機,機械

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome， ARDS)是使用呼吸機輔助呼吸治療的重要疾病之一[1]。關于ARDS的診斷標準、病情分級以及在呼吸機支持和調節的判斷指標，各國專家一直進行著不懈的探索，目前仍多以氧合指數[動脈血氧分壓(PaO2)/吸入氧濃度(FiO2)]作為主要判斷標準[2]。血氣分析是一項有創操作，且不便進行連續性檢測，動脈穿刺的并發癥也限制了其在臨床的隨時監測。從呼吸循環生理學我們得出結論，循環狀態穩定的患者，指脈搏氧飽和度(SpO2)與PaO2在一定范圍內有一致性[3]。曾有研究建議將SpO2替代PaO2計算PaO2/FiO2，即SpO2/FiO2作為改良氧合指數指導臨床治療[4]，并且在判斷ARDS嚴重程度方面已經得到臨床研究驗證[5]。基于此，本研究旨在觀察SpO2/FiO2×呼氣末正壓(PEEP)對ARDS脫機判斷的指導價值。

1 資料與方法

1.1 納入及排除標準 納入標準：符合2012年ARDS柏林標準[2,6]；年齡≥14歲。排除標準：任何原因未采用有創機械通氣治療的ARDS者；入院24 h內死亡者。

1.2 對象及分組 收集2013年7月—2014年7月在北京協和醫院急診科搶救室與重癥監護病房收治的符合納入及排除標準患者110例，其中男54例，女56例；年齡14～89(56.74±19.09)歲。依據入院后30 d內患者是否成功脫機分為脫機成功組及脫機失敗組。脫機成功：入院30 d內成功脫機。脫機失敗：指入院30 d內未能實現脫機；或脫機后在24 h內再次上機，至觀察終點仍未能脫機；或觀察期間死亡者。

1.3 研究方法 收錄所有入選患者的一般情況，包括：性別、年齡、生命體征；機械通氣治療中每日最差1次的PaO2，與采集血氣分析指標相應時間點的呼吸機設置參數，包括PEEP、FiO2等，并計算SpO2/FiO2×PEEP值。觀察終點為患者脫機、死亡，或未能脫機至入院第30日為止。SpO2替代PaO2用于判斷患者機械通氣治療脫機指標的可行性評價公式：SpO2/FiO2×PEEP(K值)=SpO2/(FiO2×PEEP)×1000，其中PEEP>0，1000為修正系數。

1.4 統計學方法 利用Graph Pad Prism 5.0軟件描記“彌散指數”(PaO2/FiO2×PEEP)與K值的變化趨勢點線圖。利用SPSS 17.0軟件處理數據，分別繪制K值、PaO2/FiO2與成功脫機相關的受試者工作特征(ROC)曲線，分別得出相應的曲線下面積并分析最佳截斷值(cut-off值)。以α=0.05為檢驗水準。

2 結果

2.1 基線資料比較 110例患者中，46例成功脫機，64例脫機失敗。兩組間性別、年齡等基線資料比較差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。兩組患者基線資料和上機當日氧合情況見表1。

表1 急性呼吸窘迫綜合征機械通氣兩組患者基線資料比較

注：APACHE Ⅱ為急性生理學與慢性健康評定標準Ⅱ，PaO2為動脈血氧分壓，FiO2為吸入氧濃度，SpO2為指脈搏氧飽和度，PEEP為呼氣末正壓

2.2 可行性分析 成功脫機組K值的變化與“彌散指數”的變化基本一致(圖1)；脫機失敗組中二者變化趨勢同樣具有一致性，但二者數值均顯著低于脫機成功組(圖2)。

圖1 急性呼吸窘迫綜合征機械通氣脫機成功患者“彌散指數”與SpO2/FiO2×PEEP(K值)變化趨勢點線圖

圖2 急性呼吸窘迫綜合征機械通氣脫機失敗患者“彌散指數”與SpO2/FiO2×PEEP(K值)變化趨勢點線圖

繪制K值、PaO2/FiO2與成功脫機相關的ROC曲線，ROC曲線下面積為0.829，當cut-off值為241.548時，敏感度為97.8%，特異性為55.2%，95% CI為0.774，0.884；PaO2/FiO2與成功脫機相關的ROC曲線下面積為0.817，當cut-off值為214.65時，敏感度為82.6%，特異性為71.3%，95% CI為0.760，0.875，且P均<0.01，具有統計學意義。見圖3及表2。

圖3 急性呼吸窘迫綜合征機械通氣患者SpO2/FiO2×PEEP、氧合指數與成功脫機相關的受試者工作特征曲線 PaO2為動脈血氧分壓，FiO2為吸入氧濃度，SpO2為指脈搏氧飽和度，PEEP為呼氣末正壓

3 討論

ARDS的病理生理改變主要是由于大量肺泡膜炎性損傷引起的彌散距離增大和塌陷使彌散面積減少所致肺彌散功能障礙，機械通氣目前仍然是其主要的治療手段之一。在機械通氣治療過程中，提高FiO2與PEEP是增加彌散面積，提高動脈血氧含量的手段。很多改善氧合的方法均是以增加肺彌散面積并降低彌散距離而展開的，如俯臥位通氣、肺復張、最佳PEEP選擇和限制性液體治療方案等[7]。我們在臨床上多通過提高肺泡-動脈氧分壓差(提高氧濃度)和保持(或增加)彌散膜面積(減少肺不張、保持氣體均勻分布)，來維持患者氧合。

表2 急性呼吸窘迫綜合征患者脫機相關指標受試者工作特征曲線變量分析

注：PaO2為動脈血氧分壓，FiO2為吸入氧濃度，SpO2為指脈搏氧飽和度，PEEP為呼氣末正壓

1994年歐美會議提出以PaO2/FiO2作為ARDS診斷標準[2]，實現了ARDS診斷的初步量化，并以此進行疾病嚴重程度分級，但是僅以PaO2/FiO2作為判斷肺彌散功能的指標并不全面[8]。眾所周知，影響氧合的因素是肺彌散功能，而影響肺彌散功能的因素除FiO2外，還有肺泡膜面積、彌散距離、溫度等。在患病初期未給予呼吸支持的情況下，FiO2可能直接影響PaO2/FiO2，從而影響ARDS病情嚴重程度的劃分，甚至決定是否還能夠被診斷為ARDS[9]。但是當正壓通氣時，影響氧合的因素就不單單是FiO2，還包括持續氣道正壓和PEEP對肺彌散面積的影響。由此可以看出該診斷標準的局限性。2010年北京協和醫院急診科在研究中發現，FiO2×PEEP對重癥甲型H1N1流感病毒感染導致急性肺損傷患者的病情評估及預后判斷價值優于PaO2/FiO2[8]。2012年歐洲ARDS柏林標準也進行了調整，將PEEP融入作為PaO2/FiO2校準條件，對ARDS的診斷及疾病嚴重程度的判斷更有臨床實際價值[2]。在判斷機械通氣脫機時機時要求患者有良好的氧合能力[10]，筆者前期研究發現彌散指數在判斷機械通氣脫機時機的效果要優于PaO2/FiO2[11]。機械通氣改善氧合的目標應是在保證充分的氧輸送基礎上盡量避免呼吸機相關肺損傷，臨床上急性呼吸衰竭機械通氣患者的氧合目標為90%～98%[12]。ARDS患者較為公認的氧合目標為88%～95%[13]。在既往研究中，血氧飽和度(SaO2)、血氧分壓及PaO2/FiO2被用于ARDS患者氧合效果的監測[14-16]。但因PaO2及SaO2的創傷性、及時性和檢查費用等問題，不能做到及時評價和持續監控。SpO2為臨床中最為常用的、可用無創方法獲得的，且可連續監測的判斷氧合的有效指標。SpO2/FiO2可以作為ARDS判斷預后的獨立指標，已經得到廣泛應用[17-20]。多次抽取動脈血行血氣分析在臨床受到一定限制。本研究通過整合改善氧合指標，以SpO2/FiO2×PEEP作為新的觀察指標，比較其和PaO2/FiO2與成功脫機時機的關系，結果發現：ARDS機械通氣治療時，當目標氧分壓在60～100 mmHg時，SpO2/FiO2×PEEP與PaO2/FiO2×PEEP的一致性分離度不會過大。此外，影響SpO2的另外一個關鍵因素是周圍循環灌注情況，但本研究尚未對此因素進行探討，不過可以假定，對于循環功能相對穩定的ARDS患者可以SpO2/FiO2×PEEP作為彌散功能好轉的判斷指標，用于預測脫機時機。

本研究還發現，SpO2/FiO2×PEEP與成功脫機的ROC曲線下面積為0.829，cut-off值在241.548時敏感度為97.8%，特異性為55.2%，敏感度較高，但因其為預測指標較難達到較高特異性。提示對循環功能較平穩的ARDS機械通氣者，SpO2/FiO2×PEEP可替代PaO2/FiO2×PEEP用于判斷脫機時機，同時cut-off值可為臨床治療過程中脫機時機選擇提供參考。SpO2/FiO2×PEEP中的3個指標均可在臨床工作中實時獲得，故將其整合為1個參數更為簡單、直觀，便于臨床應用，極大減少患者抽取動脈血行血氣分析的次數，降低患者痛苦和風險。

綜上，在循環功能較為穩定的ARDS患者有創通氣治療中，SpO2/FiO2×PEEP較PaO2/FiO2預測脫機時機的敏感度和特異性更好，并可為調整治療策略提供方向。作為臨床觀察性研究，本文納入病例數有限，未設立隨機及與其他臨床中指導脫機的方法做對照觀察，需在后續的研究中改進。

[1] 毛梅,徐劍鋮.急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征的治療進展[J].華南國防醫學雜志,2010,24(6):505-507.

[2] Johnson E R， Matthay M A. Acute lung injury: epidemiology, pathogenesis, and treatment[J].J Aerosol Med Pulm Drug Deliv， 2010，23(4)：234-252.

[3] 姚泰.生理學[M].5版.北京：人民衛生出版社，2001:155-158.

[4] Schmidt M F, Gernand J, Kakarala R. The use of the pulse oximetric saturation to fraction of inspired oxygen ratio in an automated acute respiratory distress syndrome screening tool[J].J Crit Care, 2015,30(3):486-490.

[5] Bilan N, Dastranji A, Ghalehgolab Behbahani A. Comparison of the spO2/fiO2ratio and the paO2/fiO2ratio in patients with acute lung injury or acute respiratory distress syndrome[J].J Cardiovasc Thorac Res, 2015，7(1):28-31.

[6] 杜斌.急性呼吸窘迫綜合征的柏林定義:究竟改變了什么?[J].首都醫科大學學報，2013,36(2):201-203.

[7] 姚永明.急危重癥病理生理學[M].北京：科學出版社，2013:650.

[8] 徐軍,劉業成,朱華棟,等.FiO_2×PEEP對重癥甲型H1N1流感致急性肺損傷病情評估與預后價值研究[J].中國急救醫學,2010,30(2):115-117.

[9] Allardet-Servent J, Forel J M, Roch A，etal. FiO2and acute respiratory distress syndrome definition during lung protective ventilation[J].Crit Care Med， 2009，37(1)：202-207.

[10]于榮國，石松菁.ICU診療精要[M].2版.北京：中國科學技術出版社，2017:32.

[11] 滕麗華,謝志毅,徐軍,等.“彌散指數”對急性呼吸窘迫綜合征預后評估的研究[J].中華急診醫學雜志,2016,25(9):1154-1158.

[12] O'Driscoll B R, Howard L S, Davison A G，etal. BTS guideline for emergency oxygen use in adult patients[J].Thorax, 2008,63(Suppl 6)：61-68.

[13] Brower R G, Matthay M A, Morris A,etal. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome[J].N Engl J Med， 2000,342(18):1301-1308.

[14] Villar J, Perez-Mendez L, Blanco J，etal. A universal definition of ARDS: the PaO2/FiO2ratio under a standard ventilatory setting—a prospective, multicenter validation stud[J].Intensive Care Med， 2013,39(4):583-592.

[15] Brown S M, Grissom C K, Moss M，etal. Nonlinear Imputation of PaO2/FiO2From SpO2/FiO2Among Patients With Acute Respiratory Distress Syndrome[J].Chest, 2016,50(2):307-313.

[16] Bass C M, Sajed D R, Adedipe A A，etal. Pulmonary ultrasound and pulse oximetry versus chest radiography and arterial blood gas analysis for the diagnosis of acute respiratory distress syndrome: a pilot study[J].Crit Care, 2015，19:282.

[17] Festic E, Bansal V, Kor D J,etal. SpO2/FiO2ratio on hospital admission is an indicator of early acute respiratory distress syndrome development among patients at risk[J].J Intensive Care Med, 2015,30(4):209-216.

[18] Wilinska M, Bachman T, Swietlinski J，etal. Automated FiO2-SpO2control system in neonates requiring respiratory support: a comparison of a standard to a narrow SpO2control range[J].BMC Pediatr, 2014，14:130.

[19] Sendagire C, Lipnick M S, Kizito S,etal. Feasibility of the modified sequential organ function assessment score in a resource-constrained setting: a prospective observational study[J].BMC Anesthesiol, 2017,17(1):12.

[20]姚永明.急危重癥病理生理學[M].北京：科學出版社，2013:703.

Feasibility Analysis of Replacing PaO2with SpO2in Evaluation of Ventilator Weaning Indication for ARDS Patients with Mechanical Ventilation

TENG Li-hua1, XIE Zhi-yi2a， XU Jun3, WANG Zhong2

(1. Emergency Department, Xuanwu Hospital of Capital Medical University, Beijing 100053, China; a. Department of Intensive Medicine, 2. Beijing Qinghua Changgung Hospital Affiliated to Tsinghua University, Beijing 102218, China; 3. Union Transformation Medicine Center Emergency Department, Peking Union Medical College Hospital of Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100730, China)

Objective To investigate feasibility of replacing arterial oxygen tension (PaO2) with pulse oxygen saturation (SpO2)， which meant to compare SpO2/fractional concentration of inspired oxygen (FiO2)×positive and expiratory pressure (PEEP) value with oxygenation index in application of evaluating ventilator weaning for acute respiratory distress syndrome (ARDS) patients with mechanical ventilation. Methods Clinical data of 110 ARDS patients with mechanical ventilation admitted during July 2013 and July 2014 was retrospectively analyzed, and ventilator parameter settings and corresponding results of blood gas analysis were recorded. The patients were divided into successful off-line group and failure off-line group according to whether or not successful ventilator weaning within 30 days after admission. Dotted line table for SpO2/FiO2×PEEP changes and related receiver operating curve (ROC) were drawn. Value of SpO2/FiO2×PEEP in prediction of off-line appropriate time for ARDS patients with mechanical ventilation was analyzed. Results Within 30 days after admission, there were 46 patients with successful and 64 patients with failure ventilator weaning, and change tendency of SpO2/FiO2×PEEP showed consistency with PaO2/FiO2×PEEP. ROC area under curve (AUC) of SpO2/FiO2×PEEP, which related to off-line, was 0.829; the best cutoff value was 241.548; 95% CI was 0.774, 0.884. ROC AUC of oxygenation index, which related to off-line, was 0.817; the best cutoff value was 214.65; 95% CI was 0.760, 0.875 (P<0.01). Conclusion SpO2/FiO2×PEEP can be used to judge off-line appropriate time of ARDS patients with mechanical ventilation during stable circulation function period.

Respiratory distress syndrome, adult； Oxygenation index； Blood gas monitoring, transcutaneous； Ventilators, mechanical

國家衛生與計劃生育委員會衛生行業科研專項經費項目 (201302017)

100053 北京，首都醫科大學宣武醫院急診科(滕麗華)；102218 北京，清華大學附屬北京清華長庚醫院(王仲)、重癥醫學科(謝志毅)；100730 北京，中國醫學科學院 北京協和醫院急診科 協和轉化醫學中心(徐軍)

王仲，E-mail:wangzhong523@vip.163.com

R563.8

A

1002-3429(2017)07-0062-04

10.3969/j.issn.1002-3429.2017.07.020

2017-03-26 修回時間：2017-04-26)