以SpO2替代PaO2评估急性呼吸窘迫综合征机械通气患者脱机指征的可行性分析

滕丽华，谢志毅，徐 军，王 仲

以SpO2替代PaO2评估急性呼吸窘迫综合征机械通气患者脱机指征的可行性分析

滕丽华，谢志毅，徐 军，王 仲

目的 探讨以指脉搏氧饱和度(SpO2)替代动脉血氧分压(PaO2)即比较SpO2/吸入氧浓度(FiO2)×呼气末正压(PEEP)与氧合指数，用于急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome， ARDS)机械通气患者脱机时机评估的可行性。方法 回顾性分析2013年7月—2014年7月北京协和医院急诊科抢救室与重症监护病房收治的ARDS机械通气患者110例，均记录呼吸机设置参数与其对应的血气分析结果，依据入院后30 d内患者是否成功脱机分为脱机成功组及脱机失败组。绘制SpO2/FiO2×PEEP变化趋势点线图及相关受试者工作特征(ROC)曲线，分析SpO2/FiO2×PEEP对于ARDS机械通气患者脱机时机的预测价值。结果 入院30 d，成功脱机46例，脱机失败64例，两组SpO2/FiO2×PEEP与PaO2/FiO2×PEEP的变化趋势有一致性。SpO2/FiO2×PEEP与成功脱机相关的ROC曲线下面积为0.829，最佳截断值为241.548，95% CI：0.774，0.884；氧合指数与成功脱机相关的ROC曲线下面积为0.817，最佳截断值为214.65，95% CI：0.760，0.875，且P<0.01。结论 SpO2/FiO2×PEEP可用于循环功能较为稳定的ARDS机械通气患者脱机时机的判断。

呼吸窘迫综合征,成人；氧合指数；血气监测,经皮；通气机,机械

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome， ARDS)是使用呼吸机辅助呼吸治疗的重要疾病之一[1]。关于ARDS的诊断标准、病情分级以及在呼吸机支持和调节的判断指标，各国专家一直进行着不懈的探索，目前仍多以氧合指数[动脉血氧分压(PaO2)/吸入氧浓度(FiO2)]作为主要判断标准[2]。血气分析是一项有创操作，且不便进行连续性检测，动脉穿刺的并发症也限制了其在临床的随时监测。从呼吸循环生理学我们得出结论，循环状态稳定的患者，指脉搏氧饱和度(SpO2)与PaO2在一定范围内有一致性[3]。曾有研究建议将SpO2替代PaO2计算PaO2/FiO2，即SpO2/FiO2作为改良氧合指数指导临床治疗[4]，并且在判断ARDS严重程度方面已经得到临床研究验证[5]。基于此，本研究旨在观察SpO2/FiO2×呼气末正压(PEEP)对ARDS脱机判断的指导价值。

1 资料与方法

1.1 纳入及排除标准 纳入标准：符合2012年ARDS柏林标准[2,6]；年龄≥14岁。排除标准：任何原因未采用有创机械通气治疗的ARDS者；入院24 h内死亡者。

1.2 对象及分组 收集2013年7月—2014年7月在北京协和医院急诊科抢救室与重症监护病房收治的符合纳入及排除标准患者110例，其中男54例，女56例；年龄14～89(56.74±19.09)岁。依据入院后30 d内患者是否成功脱机分为脱机成功组及脱机失败组。脱机成功：入院30 d内成功脱机。脱机失败：指入院30 d内未能实现脱机；或脱机后在24 h内再次上机，至观察终点仍未能脱机；或观察期间死亡者。

1.3 研究方法 收录所有入选患者的一般情况，包括：性别、年龄、生命体征；机械通气治疗中每日最差1次的PaO2，与采集血气分析指标相应时间点的呼吸机设置参数，包括PEEP、FiO2等，并计算SpO2/FiO2×PEEP值。观察终点为患者脱机、死亡，或未能脱机至入院第30日为止。SpO2替代PaO2用于判断患者机械通气治疗脱机指标的可行性评价公式：SpO2/FiO2×PEEP(K值)=SpO2/(FiO2×PEEP)×1000，其中PEEP>0，1000为修正系数。

1.4 统计学方法 利用Graph Pad Prism 5.0软件描记“弥散指数”(PaO2/FiO2×PEEP)与K值的变化趋势点线图。利用SPSS 17.0软件处理数据，分别绘制K值、PaO2/FiO2与成功脱机相关的受试者工作特征(ROC)曲线，分别得出相应的曲线下面积并分析最佳截断值(cut-off值)。以α=0.05为检验水准。

2 结果

2.1 基线资料比较 110例患者中，46例成功脱机，64例脱机失败。两组间性别、年龄等基线资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。两组患者基线资料和上机当日氧合情况见表1。

表1 急性呼吸窘迫综合征机械通气两组患者基线资料比较

注：APACHE Ⅱ为急性生理学与慢性健康评定标准Ⅱ，PaO2为动脉血氧分压，FiO2为吸入氧浓度，SpO2为指脉搏氧饱和度，PEEP为呼气末正压

2.2 可行性分析 成功脱机组K值的变化与“弥散指数”的变化基本一致(图1)；脱机失败组中二者变化趋势同样具有一致性，但二者数值均显著低于脱机成功组(图2)。

图1 急性呼吸窘迫综合征机械通气脱机成功患者“弥散指数”与SpO2/FiO2×PEEP(K值)变化趋势点线图

图2 急性呼吸窘迫综合征机械通气脱机失败患者“弥散指数”与SpO2/FiO2×PEEP(K值)变化趋势点线图

绘制K值、PaO2/FiO2与成功脱机相关的ROC曲线，ROC曲线下面积为0.829，当cut-off值为241.548时，敏感度为97.8%，特异性为55.2%，95% CI为0.774，0.884；PaO2/FiO2与成功脱机相关的ROC曲线下面积为0.817，当cut-off值为214.65时，敏感度为82.6%，特异性为71.3%，95% CI为0.760，0.875，且P均<0.01，具有统计学意义。见图3及表2。

图3 急性呼吸窘迫综合征机械通气患者SpO2/FiO2×PEEP、氧合指数与成功脱机相关的受试者工作特征曲线 PaO2为动脉血氧分压，FiO2为吸入氧浓度，SpO2为指脉搏氧饱和度，PEEP为呼气末正压

3 讨论

ARDS的病理生理改变主要是由于大量肺泡膜炎性损伤引起的弥散距离增大和塌陷使弥散面积减少所致肺弥散功能障碍，机械通气目前仍然是其主要的治疗手段之一。在机械通气治疗过程中，提高FiO2与PEEP是增加弥散面积，提高动脉血氧含量的手段。很多改善氧合的方法均是以增加肺弥散面积并降低弥散距离而展开的，如俯卧位通气、肺复张、最佳PEEP选择和限制性液体治疗方案等[7]。我们在临床上多通过提高肺泡-动脉氧分压差(提高氧浓度)和保持(或增加)弥散膜面积(减少肺不张、保持气体均匀分布)，来维持患者氧合。

表2 急性呼吸窘迫综合征患者脱机相关指标受试者工作特征曲线变量分析

注：PaO2为动脉血氧分压，FiO2为吸入氧浓度，SpO2为指脉搏氧饱和度，PEEP为呼气末正压

1994年欧美会议提出以PaO2/FiO2作为ARDS诊断标准[2]，实现了ARDS诊断的初步量化，并以此进行疾病严重程度分级，但是仅以PaO2/FiO2作为判断肺弥散功能的指标并不全面[8]。众所周知，影响氧合的因素是肺弥散功能，而影响肺弥散功能的因素除FiO2外，还有肺泡膜面积、弥散距离、温度等。在患病初期未给予呼吸支持的情况下，FiO2可能直接影响PaO2/FiO2，从而影响ARDS病情严重程度的划分，甚至决定是否还能够被诊断为ARDS[9]。但是当正压通气时，影响氧合的因素就不单单是FiO2，还包括持续气道正压和PEEP对肺弥散面积的影响。由此可以看出该诊断标准的局限性。2010年北京协和医院急诊科在研究中发现，FiO2×PEEP对重症甲型H1N1流感病毒感染导致急性肺损伤患者的病情评估及预后判断价值优于PaO2/FiO2[8]。2012年欧洲ARDS柏林标准也进行了调整，将PEEP融入作为PaO2/FiO2校准条件，对ARDS的诊断及疾病严重程度的判断更有临床实际价值[2]。在判断机械通气脱机时机时要求患者有良好的氧合能力[10]，笔者前期研究发现弥散指数在判断机械通气脱机时机的效果要优于PaO2/FiO2[11]。机械通气改善氧合的目标应是在保证充分的氧输送基础上尽量避免呼吸机相关肺损伤，临床上急性呼吸衰竭机械通气患者的氧合目标为90%～98%[12]。ARDS患者较为公认的氧合目标为88%～95%[13]。在既往研究中，血氧饱和度(SaO2)、血氧分压及PaO2/FiO2被用于ARDS患者氧合效果的监测[14-16]。但因PaO2及SaO2的创伤性、及时性和检查费用等问题，不能做到及时评价和持续监控。SpO2为临床中最为常用的、可用无创方法获得的，且可连续监测的判断氧合的有效指标。SpO2/FiO2可以作为ARDS判断预后的独立指标，已经得到广泛应用[17-20]。多次抽取动脉血行血气分析在临床受到一定限制。本研究通过整合改善氧合指标，以SpO2/FiO2×PEEP作为新的观察指标，比较其和PaO2/FiO2与成功脱机时机的关系，结果发现：ARDS机械通气治疗时，当目标氧分压在60～100 mmHg时，SpO2/FiO2×PEEP与PaO2/FiO2×PEEP的一致性分离度不会过大。此外，影响SpO2的另外一个关键因素是周围循环灌注情况，但本研究尚未对此因素进行探讨，不过可以假定，对于循环功能相对稳定的ARDS患者可以SpO2/FiO2×PEEP作为弥散功能好转的判断指标，用于预测脱机时机。

本研究还发现，SpO2/FiO2×PEEP与成功脱机的ROC曲线下面积为0.829，cut-off值在241.548时敏感度为97.8%，特异性为55.2%，敏感度较高，但因其为预测指标较难达到较高特异性。提示对循环功能较平稳的ARDS机械通气者，SpO2/FiO2×PEEP可替代PaO2/FiO2×PEEP用于判断脱机时机，同时cut-off值可为临床治疗过程中脱机时机选择提供参考。SpO2/FiO2×PEEP中的3个指标均可在临床工作中实时获得，故将其整合为1个参数更为简单、直观，便于临床应用，极大减少患者抽取动脉血行血气分析的次数，降低患者痛苦和风险。

综上，在循环功能较为稳定的ARDS患者有创通气治疗中，SpO2/FiO2×PEEP较PaO2/FiO2预测脱机时机的敏感度和特异性更好，并可为调整治疗策略提供方向。作为临床观察性研究，本文纳入病例数有限，未设立随机及与其他临床中指导脱机的方法做对照观察，需在后续的研究中改进。

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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

国家卫生与计划生育委员会卫生行业科研专项经费项目 (201302017)

100053 北京，首都医科大学宣武医院急诊科(滕丽华)；102218 北京，清华大学附属北京清华长庚医院(王仲)、重症医学科(谢志毅)；100730 北京，中国医学科学院 北京协和医院急诊科 协和转化医学中心(徐军)

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 修回时间：2017-04-26)