血气分析在指导ARDS治疗中的应用价值

张鲁涛河北医科大学第二医院发布于2024-05-17 浏览 451 收藏

作者：张鲁涛

单位：河北医科大学第二医院呼吸与危重症医学一科

一、血气分析和ARDS概述

1. 血气分析概念及检测指标

血气分析是应用血气分析仪测定人体血液中的H+浓度和溶解在血液中的气体（主要指CO2和O2），来了解人体呼吸功能与酸碱平衡状态的一种手段，它能直接反映肺换气功能及其酸碱平衡状态。采用的标本常为动脉血，也可以来自于静脉或局部器官，静脉血标本一般采集混合静脉血或上腔静脉血。采血可以选择血管穿刺方法，或通过留置血管内导管留取血气分析标本。血气分析适用于低氧血症和呼吸衰竭的诊断、呼吸困难的鉴别诊断、昏迷的鉴别诊断、指导手术适应证的选择及呼吸机的应用、调节、撤机及参数的设置，也可用于呼吸治疗效果的观察和酸碱失衡的诊断等。通过血气分析结果可以判断病情，并可通过动态监测了解病情的总体变化，以及指导细胞氧代谢的调控。

血气分析主要检测指标包括pH、PO2、PCO2、HCO3-、电解质、血糖、乳酸等。结合患者病史和血气分析结果，带入酸碱平衡代偿公式，根据计算结果可以判断酸碱失衡的类型和程度。

2. ARDS的概念及治疗策略

急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是由肺内外多种因素引起的复杂的临床疾病过程，在损伤因素作用下，肺部和全身的炎症反应失控，导致肺泡毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞损害，毛细血管通透性增加，发生高通透性肺水肿，大量液体和有形成分渗透入肺泡或肺间质内，以进行性加重呼吸窘迫和难治性低氧血症为临床特征的急性呼吸衰竭综合征。ARDS的主要特点是顽固性低氧血症、肺顺应性下降、肺内分流和死腔增加[1]。

2012年柏林定义对ARDS进行了界定，其中包括起病时间、胸部影像学、肺水肿类型、氧合指数。氧合指数需要通过血气分析进行计算。目前ARDS的治疗策略主要包括：①肺保护性通气策略：主要是指小潮气量通气+控制平台压；②俯卧位通气；③限制性或保守性液体管理；④选择适宜的PEEP；⑤使用神经肌肉阻滞剂。如果保护性肺通气策略失败，还可以通过ECMO进行呼吸和/或循环支持[2]。在ARDS患者机械通气中，血气分析能够指导病情的评估/分级、参数调整及治疗选择。

二、血气分析在ARDS诊疗中的应用

1. 诊断/分级

在2012年柏林定义中ARDS的诊断标准：①发病1周以内，有已知的呼吸系统受损的临床表现或新发/加重的呼吸系统症状；②胸部影像学：双肺透亮度减弱，不能完全用肺内液体渗出、大叶性肺炎/肺不张或结节性病变解释；③肺水肿的原因：呼吸衰竭不能完全用心衰或液体输入过多解释；在没有危险因素存在的情况下，需要客观检查（如心脏超声），以除外由于静水压增高导致的肺水肿；④根据氧合状态，将ARDS分为：轻度，200 mmHg＜氧合指数（PaO2/FiO2）≤300 mmHg，PEEP或CPAP≥5 cmH2O；中度，100 mmHg＜PaO2/FiO2≤200 mmHg，PEEP≥5 cmH2O；重度，PaO2/FiO2≤100 mmHg，PEEP≥5 cmH2O。临床常用重症患者病情评估表，如SOFA评分和APACHEⅡ评分都涉及氧分压和氧合指数。所以，血气分析在ARDS的诊断和病情评估中都具有重要作用。

2. 治疗

2.1 小潮气量通气策略

（1）通气管理（PaO2，PaCO2）

在ARDS患者的机械通气策略中，肺保护性通气策略是要遵循的原则，其指导思想是在不能同时避免机械通气相关性肺损伤（VALI）和高碳酸血症危害的情况下，将防止VALI放在优先考虑位置，而高碳酸血症控制在可耐受水平。在ARDS的治疗中，机械通气是基石，通过机械通气，可以维持可接受的肺通气和换气功能，并且在肺保护性机械通气策略下，尽可能减少或预防VALI的发生，对基础疾病的治疗或受损的肺功能恢复提供必要的呼吸支持。在小潮气量、限制平台压、适宜PEEP等策略下，利用血气分析指导通气参数的设置，尽可能滴定PaCO2和PaO2在正常的生理水平。对于没有明显并发症或合并症的患者，最佳PEEP、FiO2＜0.6，SaO2≥90%是理想的选择。小潮气量通气，若PaCO2升高，保持适度酸血症（pH≥7.2），即允许性高碳酸血症。

（2）允许性高碳酸血症

允许性高碳酸血症是指为避免大潮气量和高气道压引起的肺损伤，在应用小潮气量的肺保护性通气策略中，维持适当的气体交换和降低通气压力不能兼顾时，允许PaCO2适度升高和一定程度的酸血症（pH降低），被推荐作为肺保护性机械通气策略。

允许性高碳酸血症的禁忌证：①绝对禁忌证：颅内压升高，脑血管病，左/右心功能严重受损。②相对禁忌证：未纠正的低血容量，使用β受体阻滞剂，严重的代谢性酸中毒。

对于允许性高碳酸血症，只要CO2潴留是逐渐发生的，PaCO2绝对值并不重要，关键是应维持血pH≥7.20，多数学者认为PaCO2上升速度＜10 mmHg/h（PaCO2＞80 mmHg时上升速度应更缓慢），PaCO2≤100 mmHg较合适，当pH＜7.20时，多数学者主张补碱。允许性高碳酸血症时应避免缺血、缺氧性损害因素的存在。

2.2 适宜PEEP

在ARDS治疗中，应选择适宜的PEEP或相对高一点的PEEP，使萎陷的肺泡开放，并且在整个呼吸过程中保持开放。最经典的适宜PEEP的选择方法是利用压力-容积曲线（P-V曲线）进行滴定，通过P-V曲线的下拐点来选择适宜的PEEP。

最佳PaO2+PaCO2法（＞400 mmHg）也可用于选择适宜的PEEP。该方法是在充分肺复张后（FiO2 1.0），如果PaO2+PaCO2＞400 mmHg，认为肺复张达到了目的，之后，PEEP从20 cmH2O逐渐下调，每次下调约2 cmH2O，在每次调整PEEP时，再次测定动脉血气，计算PaO2+PaCO2是否超过400 mmHg。当这一计算值开始＜400 mmHg时，就认为此时的PEEP值+2是最适宜的PEEP。所以，该方法也是利用血气分析进行判断。

此外，还有很多方法可以判定最佳PEEP，例如：最佳（静态/动态）肺顺应性法，跨肺压滴定最佳PEEP，胸部CT法，最佳氧合法，Qs/Qt法（＜15%），Qt-Qs最大化指标，最佳DO2法（VD/VT最小），PaCO2-PETCO2最小法（VD/VT最小），VD/VT确定最佳PEEP值（＜静态顺应性法、呼吸生理指标更佳），最大VO2而不损害肺功能的PEEP水平，在这些方法中，都会或多或少用到动脉血或混合静脉血的血气相关指标。

2.3 氧合指数≤150 mmHg

氧合指数≤300 mmHg是诊断ARDS的标准之一，在具体治疗中，如果ARDS患者氧合指数≤150 mmHg，可作为选择俯卧位通气和神经肌肉阻滞剂治疗的指征，这其中也会用到血气分析结果。

2.4 肺内分流和死腔通气的计算

（1）肺内分流的计算

肺内分流是评估ARDS患者肺部氧合功能及病变严重程度的“金标准”。在肺内分流的计算公式中涉及动脉血的氧分压、动脉血的二氧化碳分压、动脉血的血氧饱和度、混合静脉血的氧分压、混合静脉血的血氧饱和度及血红蛋白等参数，需要通过动脉血和混合静脉血的血气分析来计算肺内分流的大小。

（2）死腔通气的计算

Bhor等最先提出可根据肺泡二氧化碳分压（PACO2）和呼出气二氧化碳平均分压（P-ECO2）来计算死腔：VD/VT=（PACO2-P-ECO2）/PACO2[3]。Enghoff等提出用动脉血二氧化碳分压（PaCO2）代替PACO2，即VD/VT=（PaCO2-P-ECO2）/PaCO2[3]。临床上可用死腔分数评价分流所引起的死腔。研究表明，QS/QT较小时，其影响也很小；心输出量正常时，指导QS/QT＞40%，VDalv/VTalv才达到11%，此后VDalv/VTalv随着QS/QT的增大也迅速增大。死腔率也与肺脏的过度膨胀具有相关性，利用这一原理，我们可以通过肺复张后死腔最小值所对应的PEEP来确定最佳PEEP。

2002年Nuckton等研究表明，最终死亡的ARDS患者早期VD/VT显著增高，且VD/VT每增加5%，病死率就增加45%。多项后续研究也探讨了VD/VT和ARDS患者预后的关系。Kallet等研究结果显示，ARDS患者死亡组的V_D/V_T在研究的第1天和第2天显著大于幸存组，VD/VT>0.60时，可预测患者病死率显著增高。Fengmei等研究发现ARDS患者机械通气的最佳PEEP值为12 cmH2O，此时对应的VD/VT最小，同时肺顺应性也有明显改善，但肺复张后最小VD/VT对应的PEEP值小于最大顺应性对应的PEEP值。因此，VD/VT在临床上可能是寻找最佳PEEP值的有效方法。另外，死腔通气的改善是ARDS的治疗目标之一，VD/VT的变化可在一定程度上反映临床疗效。对于儿童患者，VD/VT＞0.55时，可预测脱机后需要无创通气支持；成人患者，预测脱机失败的临界值为0.58。

2.5 氧供/氧耗

在呼吸支持治疗中还会涉及氧供（氧输送，DO2）/氧耗（氧消耗，VO2）相关问题，氧供/氧耗是反映全身灌注的指标。氧供和氧耗的计算公式涉及动脉血和混合静脉血的氧分压、氧饱和度、血红蛋白、心输出量等指标。改善低氧血症必须首先考虑增加氧的消耗量，只有加强了组织的氧利用，才能从低氧状态解脱出来。通过监测混合静脉血氧饱和度（SvO2）/中心静脉血氧饱和度（SCVO2），及早纠正氧输送与氧消耗的失衡，降低组织缺氧程度，可有效降低患者病死率。

混合静脉血或上腔静脉血的血氧饱和度是反映氧输送和氧消耗平均状态的敏感指标，混合静脉血的血氧饱和度受到氧输送和氧消耗的双重影响，在氧输送降到一定阈值以下时，该值称为临界氧输送。氧消耗量随着氧输送量的变化而变化，在低于临界氧输送值时，开始出现无氧代谢的增加，同时伴有高乳酸血症等机体缺氧的表现，称为“氧供依赖”。血乳酸浓度是反映组织缺氧及缺氧程度的一个高度敏感的指标，我们也可以通过乳酸6 h清除率或24 h清除率来判断治疗的有效性和预测预后。

2.6 组织灌注判断

ARDS由多种病因引起，其中40%与感染或脓毒症相关，在相当多的情况下会同时存在脓毒性休克的情况。EGDT方案是以中心静脉压、平均动脉压、上腔静脉血氧饱和度作为复苏的指标。SvO2是一项动态并准确反映全身氧平衡的一个间接指标（氧输送/氧消耗平衡状态的敏感指标），对指导危重症患者的治疗和判断预后具有重要意义。所以，在进行脓毒症休克复苏时，也要考虑SvO2这一指标。在复苏过程中也发现，传统EGDT方案达标后，患者可能还会出现氧供和氧耗的失衡，患者乳酸水平不达标或预后无改善。

除了达到上述生理指标外，在抗休克治疗过程中，临床医生也逐渐重视组织灌注是否充分。因此，在修正的EGDT方案中又加入了静脉血与动脉血二氧化碳分压差（Pcv-aCO2）这一指标，该指标反映组织的灌注水平，评估是否有足够的静脉血流量冲刷带走外周组织产生的CO2。PaCO2主要取决于肺泡通气量，若肺泡通气量及组织产生CO2的量基本不变，则取决于组织灌注水平。组织灌注不足时，CO2清除能力下降，产生CO2瘀滞，导致Pcv-aCO2升高。Pcv-aCO2正常值为2～5 mmHg，如果≥6 mmHg，意味着患者可能存在组织灌注不足，提示可能复苏不到位，或者患者心功能严重恶化，心输出量下降。通过监测Pcv-aCO2可以指导休克患者的进一步复苏治疗。

2.7 ECMO治疗

如果通过肺保护性通气策略、限制性液体复苏、神经肌肉阻滞剂等治疗后，患者的呼吸支持仍不达标，可以考虑ECMO治疗。ARDS患者实施ECMO的指征包括：氧合指数＜80 mmHg超过6 h，或氧合指数＜50 mmHg超过3 h，或实施肺保护性通气策略，尽管呼吸频率已经＞35次/min，但由于CO2潴留导致pH仍＜7.25。由此可见，在选择ECMO适应证时，也离不开动脉血气分析对病情的评估。

2.8 机械通气的撤离

ARDS患者通过上述治疗，病情得以好转，可以考虑撤机。撤机指征包括：① 患者一般情况较好，神志清楚，有较强的咳痰能力；② PEEP≤5 cmH2O；③ FiO2≤0.4，PaO2≥60 mmHg。撤机也需要通过血气分析进行评价。

三、小结

血气分析是通过测定人体血液中的H+浓度和溶解在血液中的气体来了解呼吸功能和酸碱平衡状态的一种手段。ARDS是一种由多种病因引起的急性弥漫性炎症性肺损伤，可导致低氧血症、肺顺应性下降、肺内分流和死腔增加。血气分析在ARDS诊断、病情判断、分级治疗、氧供/氧耗、组织灌注等方面均具有重要的指导作用。

参考文献

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[1] Papazian L, Aubron C, Brochard L, et al. Formal guidelines: management of acute respiratory distress syndrome[J]. Ann Intensive Care, 2019, 9(1):69.

[2] Griffiths M J D, McAuley D F, Perkins G D, et al. Guidelines on the management of acute respiratory distress syndrome[J]. BMJ Open Respir Res, 2019, 6(1):e000420.

[3] Robertson H T. Dead space: the physiology of wasted ventilation[J]. Eur Respir J, 2015, 45(6):1704-1716.

作者简介

张鲁涛

河北医科大学第二医院呼吸与危重症医学一科副主任医师
河北省医学会呼吸病学分会委员
河北省医师协会呼吸医师分会委员

*本文根据“呼吸危重症菁英秀”第二十一期专题视频整理，感谢张鲁涛医师予以审核。

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