[发明专利]测量充氧参数的系统和方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于无创地确定关于患者的充氧状况的生理参数的系统和方法。更准确地说，本发明涉及用以实时地确定关于一位接受治疗的患者体内总体组织充氧作用的参数的系统和方法。

发明背景

一个长期困扰着医生们的问题是如何不依靠一种有创的手段而精确地测量患者组织的充氧状态。在许多医疗过程中这是很重要的，因为医生需要知道何时为患者施药或输入更多的血液。当患者的组织中充氧状态低时，医生将要为患者输入更多的血液或其它氧载体以提高氧传输速度和保持适当的细胞呼吸。

在外科手术和手术后的调整中，是否需要输血通常根据血红蛋白(Hb)或血细胞比容水平(Hct)决定。血细胞比容通常被定义为在离心分离血样后所堆积的红细胞的体积的百分比。如果患者每分升血液的血红蛋白含量高，医生就可以断定患者具有充分的能力向组织输送氧。在手术期间该值常被用作一个起动信号；即，如果该值低于某一定点以下，就要为患者补充血液。尽管这些参数提供了动脉的血液氧含量的指标，但它们并不提供传输(或“供给”)给组织的氧总量或来自组织的血液的氧含量的信息。

例如，已经表明，较低的术后血细胞比容对于患有动脉粥样硬化的患者来讲常会伴有术后局部缺血。虽然许多研究人员试图确定一个临界的Hct水平，但是大多数权威人士总是认为一个经验的自动输血起动信号，无论是基于Hb还是Hct，都应该避免，而且输入红细胞应适合个别患者的情况。因此，输血的起动信号应该由患者本身的贫血反应来起动而不是任何预定的值。

这部分基于许多参数对于决定患者组织的实际充氧状况是重要的这一事实。在这一方面，患者的心输出量在血红蛋白水平与组织充氧状态的关系中也是一个重要的因素。心脏的输出或CO被定义为单位时间内由心脏的左心室射入主动脉的血液体积(ml/min)，并且是可以用热稀释法进行测量的。例如，如果患者有内出血，血液中血红蛋白的浓度可能是正常的，但血液的总体积将是低的。在这种情况下，由于返回到心脏的静脉血不充足，心输出量降低以提供对于组织的较好的血液循环。于是，简单地测量血液中血红蛋白的多少而不测量诸如心输出量的其它参数对于估计患者实际的充氧状态未必总是足够的。

更具体地讲，组织的充氧状态是由那些组织的氧供/需关系来反应的，即，氧总传输量(DO₂)和氧总消耗量(VO₂)之间的关系。血红蛋白在肺毛细血管中氧化成氧化血红蛋白，随后被心输出量带到组织中，在这里氧被消耗掉。在氧化血红蛋白释放氧给组织时，氧的不完全压力(PO₂)降低直到释放足够的氧以满足氧的消耗量(VO₂)。虽然确定某些器官的充氧状态的方法有所进步(例如，内脏的张力测定法；近红外谱测量法)，但这些方法难于应用在临床。因此，使用那些反映来自组织的血液的充氧状态的参数，即，在混合的静脉血中氧的不完全压力(PvO₂；也被称为混合静脉血氧分压)或混合的静脉血氧化血红蛋白饱和度(SvO₂)就成为用以估计组织的总的充氧状态的可接受的通常做法。

不幸的是，为提供较为精确的组织充氧程度就需要相对地有创的技术。在这方面，在外科手术时可以利用肺动脉导管插入术直接测量患者的混合静脉血的充氧状态。为全面评估全身的氧传输和运送，一个导管(一个流动定向的肺动脉[PA]导管)被放入患者的肺动脉而另一个放在外周动脉中。随后从每一个导管中采取血样以确定肺动脉和动脉血的氧水平。如前所述，使用PA导管也可以确定心输出量。随后医生即可由测量血样中氧的含量直接地推断患者组织的充氧程度。

虽然已经证实这些方法相对比较精确，但它们还是极端有创的。例如，使用诸如Swan-Ganz^热稀释导管(Baxter Iternational，SantaAna，CA)可能导致增加感染、肺动脉出血、气胸和其它并发症的风险。另外，由于PA导管的风险和价格，其在外科患者中的应用限于高风险或高失血手术(例如，心脏外科手术，肝移植，恶性肿瘤的彻底的外科手术)和高危患者(例如，年老的，糖尿病的，或有动脉粥样硬化病的患者)。