這一章從最基本的問題開始:為什麼給氧?1984 年起把 PaO₂ <60 mmHg 或 SaO₂ <90% 當門檻並假設低於此就有組織缺氧,但 CaO₂(動脈血氧含量)在這個門檻只少 8%;給氧也不會提高有氧代謝,因為氧在肺以外的器官都是血管收縮劑。第二段講給氧裝置,關鍵是病人的吸氣流速會不會超過供氧流速,超過就夾帶室內空氣,這也是高流量鼻導管(HFNO)成為近年最大進步的原因。最後講氧的黑暗面:活性氧(ROS)、發炎時的大量生成、重症者耗竭的抗氧化防線,以及肺氧毒性的門檻在重症者可能遠低於 60%。結論是用最低可耐受的 FIO₂。
給氧門檻 SaO₂ 90% 只讓動脈血氧含量少 8%,離組織缺氧還很遠
1984 年第一份給氧指引把門檻定在 PaO₂ <60 mmHg 或 SaO₂ <90%,並假設低於此就有組織缺氧;現行目標是 CO₂ 滯留者 SpO₂ 88–92%、其他 90–94%。用 CaO₂(動脈血氧含量)= 1.34 × Hb × SaO₂ × 10 來算:正常約 197 mL/L,SaO₂ 90% 時 181,只少 8%;輸血門檻 Hb 7 g/dL 對應的 CaO₂ 是 92 mL/L,少了 64%。組織氧合要掉到輸血門檻以下才受損,所以給氧門檻其實還有下修空間。
極嚴重的低血氧,乳酸也可以完全正常,身體比想像中更耐缺氧
一組 COPD 急性惡化的 8 名病人,室內空氣下 PaO₂ 只有 22–39 mmHg、SaO₂ 35–76% 超過一小時,乳酸卻全部 ≤2 mmol/L,代表組織有氧代謝沒有受損;ARDS 病人也有同樣觀察,所以這不是慢慢適應來的。健康人在減壓艙模擬聖母峰頂時 PaO₂ 30、SaO₂ 58%,乳酸仍是正常的 1.7。登山家 Messner 1978 年無氧登頂前,先坐無壓艙飛機飛到峰頂高度,證明「死亡區」會昏迷的說法從未被驗證。這些都指向:給氧其實不是依組織需求在給。
給氧升 PaO₂ 卻不升 VO₂,因為氧會收縮血管,DO₂ 淨變化是零
COPD 急性惡化病人分別吸 24% 與 28% 氧氣,PaO₂ 明顯上升,VO₂(全身耗氧量,即有氧代謝速率)卻完全不變,代表在給氧門檻附近有氧代謝並沒有受限。機制上,氧在肺以外的所有器官都是血管收縮劑:氧的代謝物 superoxide 會把血管擴張物質 NO(一氧化氮)氧化掉,結果冠狀動脈血流降、心輸出量降,動物的骨骼肌微血管網甚至可以完全消失。DO₂(氧輸送)= CaO₂ × 心輸出量,一升一降,淨變化為零。這是作者 Marino 的主張:血管收縮是身體防止組織收到多餘氧的內建防禦。
病人吸氣流速一超過氧氣供給就夾帶室內空氣,FIO₂ 由流速決定
給氧裝置送的是純氧,但病人實際吸到的 FIO₂(吸入氧濃度)取決於氧氣供給流速與病人吸氣流速的比例:吸氣流速大於供氧流速,多出來的部分就從周圍夾帶室內空氣,FIO₂ 跟著被稀釋。安靜呼吸時吸氣流速約 15 L/min,急性呼吸衰竭可以高到 120 L/min。因此供氧 ≤15 L/min 的低流量系統,只適合輕度低血氧、沒有呼吸窘迫的病人;喘得厲害的人用低流量裝置,實際 FIO₂ 會遠低於表面上的設定值。
鼻導管 1–6 L/min 給 24–40%,面罩 5–10 L/min 最高約 60%
鼻導管是最簡單、最能被接受的低流量裝置,1 L/min 約給 24%、6 L/min 約 40%,流速超過 4 L/min 就要加濕;優點是病人可以進食、講話,缺點是給不到高濃度。一般面罩流速 5–10 L/min,最低要 5 L/min 才能把面罩內的呼出氣沖掉(否則會再吸入 CO₂);側邊排氣孔仍會讓室內空氣進來,所以安靜呼吸時最高約 60%。面罩比鼻導管濃度稍高,但較拘束、不能進食。兩者都只適合輕度低血氧且無窘迫者。
非再吸入面罩與 Venturi 面罩都在式微,OxyMask 較好但仍不如 HFNO
非再吸入面罩靠儲氣袋與單向閥供氧,理論上可達 100%,實際因漏氣與閥門問題只有約 80%;閥門故障會再吸入 CO₂、儲氣袋沒充飽會造成低血氧,所以已不受青睞。空氣夾帶(Venturi)面罩用高速氧氣流拉進室內空氣,FIO₂ 固定在 24–50%,氧氣流速雖不高,總流量常 ≥60 L/min,所以歸類為高流量系統;過去用於怕 CO₂ 滯留的病人,脈搏血氧計普及後就少用了。OxyMask 用擴散器把氧氣集中噴向口鼻,低流速就能給高濃度,表現優於前兩者,但比不上高流量鼻導管。
HFNO 40–60 L/min 加溫加濕,沖掉死腔、升肺容積,是給氧裝置最大的進步
高流量鼻導管(HFNO)以 40–60 L/min 送出加溫加濕的氣體,FIO₂ 與流量可以獨立調整,錐形鼻管讓氣流加速。高流速把鼻咽部的解剖死腔沖掉(正常一次潮氣量約 30% 來自死腔裡的呼出氣),既避免再吸入 CO₂,也讓病人吸氣超過供氧流速時仍維持設定的 FIO₂。它還會增加呼氣末肺容積、提高順應性、降低呼吸速率與呼吸功;這個效果常被歸因於 PEEP,但 HFNO 只在閉嘴時產生 2–3 cmH₂O 的低度 PEEP,急性呼吸衰竭病人很少閉著嘴。
氧一次只能接一個電子還原成水,中間產物就是活性氧;發炎才是最大來源
粒線體把電子加到 O₂ 上生成水,但一次只能加一個電子,中間就產生活性氧(ROS):superoxide 是自由基;H₂O₂ 不是自由基卻是強氧化劑,能穿膜擴散到全身;hydroxyl radical 是生化上最活潑的分子,在三個分子直徑內就反應、最具破壞力,游離的 Fe²⁺ 會催化它生成。正常至少 95% 的氧直接還原成水,只有約 3% 生成 ROS。更大的來源是發炎:中性球活化的呼吸爆發讓耗氧量升高達 20 倍,就是為了製造 ROS,其 myeloperoxidase 還會生成次氯酸(漂白水成分)。
抗氧化防線靠 glutathione、硒、維生素 E/C 與鎖鐵蛋白,重症者常耗竭
SOD 把 superoxide 轉成 H₂O₂,清掉一種 ROS 卻製造另一種。Glutathione 是細胞內主要抗氧化物,肺泡襯液濃度是血漿的 140 倍,重症者會耗竭;外給的進不了細胞,能穿膜的 N-acetylcysteine 可當替身。硒是 glutathione peroxidase 的輔因子,RDA 55 μg/天,缺硒一週活性就降;SIC 試驗 1000 μg IV 提高敗血症存活,安全上限 200 μg/天。維生素 E 在膜內斷開脂質過氧化鏈鎖反應,<0.5 mg/dL 算缺乏、ARDS 常缺;維生素 C 清自由基並再生維生素 E;ceruloplasmin 與 transferrin 鎖住 Fe²⁺,是血漿抗氧化力大宗。
100% 氧健康人 6–12 小時就傷氣管,重症者抗氧化耗竭,毒性門檻可能比想像低
肺氧毒性是長時間吸高濃度氧引起的發炎性肺傷害,病理上與 ARDS 相似。物種差異很大:大鼠吸 100% 氧 5–7 天就死於呼吸衰竭,海龜吸好幾個月沒事,靈長類約一週出現變化。健康人吸 100% 氧 6–12 小時就有氣管支氣管炎與吸收性肺塌陷;人類長期暴露的紀錄只有 6 例(5 名昏迷者吸 3–4 天、1 名志願者吸 4.5 天),全部出現發炎性肺傷害。門檻 60% 是從肺活量下降定的,沒考慮抗氧化存量;重症病人的抗氧化物常已耗竭,毒性門檻很可能更低,所以要用最低可耐受的 FIO₂。
| 裝置 | 流量 | FIO₂ | 備註 |
|---|---|---|---|
| 低流量鼻導管 | 1–6 L/min | 24–40% | 輕度低血氧、無窘迫;可進食 |
| 一般面罩 | 5–10 L/min | 35–50%(≤60) | ≥5 沖掉呼出氣;不能進食 |
| 非再吸入面罩 | ≥10 L/min | 60–80% | 已不受青睞(閥門、袋) |
| 空氣夾帶面罩 | 2–15 L/min | 24–50% 固定 | 總流量 ≥60;CO₂ 滯留者曾流行 |
| OxyMask | 低流量 | 高濃度 | 優於 NRB 與 Venturi,不如 HFNO |
| 高流量鼻導管 | 40–60 L/min | 21–100% 獨立調 | 加溫加濕;死腔沖洗、升 EELV、降呼吸功 |
| 抗氧化物 | 作用 | 臨床 |
|---|---|---|
| Glutathione | 細胞內主力,還原 H₂O₂ | 重症耗竭;NAC 當替身 |
| 硒 | Glutathione peroxidase 輔因子 | 血清 0.72–1.33 μmol/L;上限 200 μg/天 |
| 維生素 E | 膜內斷鏈、擋脂質過氧化 | <0.5 mg/dL 缺乏 |
| 維生素 C | 清 superoxide/hydroxyl、再生 E | 創傷組合 1000 mg q8h |
| Ceruloplasmin/transferrin | 鎖 Fe²⁺ 阻 hydroxyl 生成 | 血漿抗氧化力大宗 |