攜手科技：便攜式血氣分析儀助力及早識別新冠肺炎隱性缺氧患者

本翻譯僅作學術交流用，無商業意圖，請勿轉載，如有疑議問請來信

義大利一項研究指出，便攜式血氣分析儀在急救前期對COVID-19患者進行快速診斷隱性缺氧，顯示出極高準確性。該設備能及時提供氧氣水平和代謝狀況，幫助醫療團隊更精確地分級患者病情，避免急診室過度擁擠，為醫療資源緊張時期提供有效支持。

Hemogasanalysis point of care in prehospital: the importance of an early diagnosis of silent hypoxemia in a context of scarce health care resources

前線醫療中的血氣分析：在醫療資源有限情況下，早期診斷無聲缺氧的重要性

Montemerani S, Urbanelli A, Cini S, Sbrana G, Tori T, Iannelli G, et al. Hemogasanalysis point of care in prehospital: the importance of an early diagnosis of silent hypoxemia in a context of scarce health care resources. Ital J Emerg Med 2022;11:25-31. DOI: 10.23736/S2532-1285.22.00130-6

https://www.minervamedica.it/en/journals/emergency-medicine/article.php?cod=R56Y2022N01A0025#modal_3

This is a simple headline

Arterial blood gas (ABG) is a useful diagnostic test in the emergency setting. Thanks to the evolution of miniaturized technology, it was possible to produce a point of care ABG analyzer that extended the use of blood gas analysis even in an out-of-hospital context. In the beginning of 2020, the Emergency Medical Service (EMS) of USL Toscana Sud-Est, Arezzo, Italy, introduced a Point of Care ABG analyzer to characterize respiratory failure in prehospital. The onset of SARS-CoV-2 pandemic made the testing ground much more challenging. We tried to understand if the hand-held ABG analyzer could be useful for a better identification of silent hypoxemia in SARS-CoV-2 patients in prehospital settings.

The aim was the early identification of cases of silent hypoxemia in prehospital setting. In our retrospective observational analysis, we want to understand how many patients with silent hypoxemia the hand-held analyzer detected respect standard measure of peripherical oxygen saturation (SpO2) at rest with a pulse oximeter or respect 6-minute walking test. We performed a retrospective descriptive analysis of 48 consecutive SARS-CoV-2 patients who activated the territorial Emergency Medical Service of Arezzo (USL Toscana Sud-Est). We included patients between October and November 2021. Age <18 and pregnancy were considered exclusion criteria. After the telephone triage, the operations center sent the ALS ambulance who performed a clinical evaluation of the patient and an arterial blood gas analysis directly at home. Arterial blood was collected from the patient’s radial or brachial artery. ALS team directly visualized the result of the exam on EPOC.

A total of 48 SARS-CoV-2 patients were collected, 28 men and 20 women, respectively. Nineteen of the total numbers of 48 SARS-CoV-2 patients had silent hypoxemia identified on the hospital ABG analyzer (gold standard). They did not refer dyspnea or did not show increased work of breathing during clinical evaluation. These patients had an arterial blood gas oxygen tension (PaO2) of less than 60 mmHg. EPOC identified 20 cases of silent hypoxemia instead of the 19 identified with the hospital blood gas analyzer (sensibility 100%, specificity 97%, VPP 95%, VPN 100% with 95% CI). The pulse oximeter detected 21 cases of silent hypoxemia (sensibility 100%, specificity 94%, VPP 89%, VPN 100% with 95% CI). The 6-minute walking test detected only 11 of the 19 cases of silent hypoxemia because the test was aborted in 5 cases, and it was not performed in the other 3 cases.

From this first descriptive analysis, we conclude that hand-held blood gas analyzer is useful in the early identification of silent hypoxemia in COVID-19 patients. The pulse oximeter and hand-held blood gas analyzer exhibited a high ability to identify silent hypoxemia. The added benefit of blood gas analyzer is that it can provide important additional data for patient’s risk prognostication such as complete metabolic and respiratory profile. At the same time, clinical home evaluation and EPOC results of COVID-19 positive patients were useful to stratify patients by severity and for planning any hospitalization. From our experience it has been shown how the information provided by this tool could be used by the EMS team to address patients directly to the most suitable care setting bypassing overcrowded emergency departments.

摘要

動脈血氣分析（ABG）是急診中重要的診斷檢查。隨著小型化技術的發展，出現了可於院外使用的即時動脈血氣分析儀。2020年初，義大利阿雷佐的USL托斯卡納南東急救醫療服務（EMS）引入了即時動脈血氣分析儀，以診斷院前呼吸衰竭。SARS-CoV-2疫情的爆發使測試環境更具挑戰性。我們試圖了解手持式動脈血氣分析儀是否能在院前環境中更好地識別SARS-CoV-2患者的無聲缺氧。

本研究的目的是在院前環境中早期識別無聲缺氧病例。我們進行了一項回顧性觀察分析，旨在了解手持分析儀檢測到的無聲缺氧患者數量，相較於使用脈搏血氧儀進行的靜息外周血氧飽和度（SpO2）測量或6分鐘步行測試。我們對2021年10月至11月間，48位啟動阿雷佐（USL托斯卡納南東）急救醫療服務的SARS-CoV-2患者進行了回顧性描述分析。我們排除了年齡小於18歲及孕婦患者。在電話篩查後，指揮中心派遣了高級救護車（ALS），該團隊在患者家中進行臨床評估並進行動脈血氣分析。動脈血樣從患者的橈動脈或肱動脈中採集，ALS團隊直接在EPOC上查看檢查結果。

共收集了48名SARS-CoV-2患者，其中28名男性，20名女性。總共48名SARS-CoV-2患者中，有19名無聲缺氧患者由醫院動脈血氣分析儀（黃金標準）檢測出。他們未訴呼吸急促，也未在臨床評估中顯示呼吸困難。這些患者的動脈血氣氧分壓（PaO2）低於60 mmHg。EPOC檢測到20例無聲缺氧病例，而醫院血氣分析儀檢測到19例（靈敏度100%，特異性97%，陽性預測值95%，陰性預測值100%，95%信賴區間）。脈搏血氧儀檢測到21例無聲缺氧（靈敏度100%，特異性94%，陽性預測值89%，陰性預測值100%，95%信賴區間）。6分鐘步行測試僅檢測到19例無聲缺氧中的11例，因5例測試中斷，另有3例未進行測試。

根據這一初步的描述性分析，我們得出結論，手持式動脈血氣分析儀對於COVID-19患者的無聲缺氧早期識別非常有用。脈搏血氧儀和手持式動脈血氣分析儀均具有高度識別無聲缺氧的能力。動脈血氣分析儀的額外優勢在於它可以提供患者風險預後的其他重要數據，如完整的代謝和呼吸狀況。同時，COVID-19陽性患者的家庭臨床評估及EPOC結果對於按病情嚴重程度分層並計劃住院非常有用。根據我們的經驗，該工具提供的信息可幫助急救醫療服務團隊將患者直接送至最適合的護理場所，避免擁擠的急診室。

（請引用此文章為：Montemerani S, Urbanelli A, Cini S, Sbrana G, Tori T, Iannelli G, 等。前線醫療中的血氣分析：在醫療資源有限情況下，早期診斷無聲缺氧的重要性。義大利急診醫學雜誌 2022;11:25-31。DOI: 10.23736/S2532-1285.22.00130-6）

關鍵詞：缺氧；COVID-19；SARS-CoV-2；急救醫療服務。

材料與方法

在院前環境中早期識別無聲缺氧病例。缺氧定義為動脈血氧分壓低於60 mmHg，而低氧症則指組織含氧量降低。無聲缺氧是一種患者可耐受的缺氧狀態，患有無聲缺氧的患者不會出現呼吸急促或呼吸困難，但此狀況與長期的肺部損傷相關。

在我們的回顧性觀察分析中，我們希望了解手持分析儀能檢測到多少COVID-19陽性且無聲缺氧的患者，並與靜息狀態下使用脈搏血氧儀測量的外周血氧飽和度（SpO2）或6分鐘步行測試的標準測量進行比較。

我們對48名連續的SARS-CoV-2患者進行了回顧性描述分析，這些患者皆啟用了義大利阿雷佐地區的急救醫療服務（USL Toscana Sud-Est）。納入的患者為2021年10月至11月間的病例，當時COVID-19的第二波疫情正在影響歐洲。年齡小於18歲及孕婦被視為排除標準。在電話篩檢後，指揮中心派遣高級救護車（ALS），由一名醫師與護士組成的團隊前往患者家中進行臨床評估，並進行動脈血氣分析（圖1）。

動脈血樣是從患者的橈動脈或肱動脈採集。ALS團隊直接在EPOC上查看檢查結果，血氣分析數據隨後被存儲在指揮中心的資料庫中。所有手持系統的樣本均由醫院的血氣分析儀重新處理，以驗證結果的準確性，未發現任何差異。

數據使用SPSS V.22（SPSS Inc., Chicago, IL, USA）進行分析。連續變數以平均值±標準差（SD）表示，分類變數則以數量（百分比）表示。

結果

共收集了48名SARS-CoV-2患者，分別為28名男性和20名女性。男性的平均年齡為66.3±17.5歲，女性的平均年齡為69.1±20.1歲。表I列出了48名患者的特徵及實驗室檢查結果。所有患者均由ALS團隊在家中進行評估。36名COVID-19陽性患者因嚴重合併症（免疫抑制、嚴重慢性阻塞性肺病、心臟病等）和/或出現如嚴重呼吸急促、生命體徵異常、嚴重無聲缺氧、低灌流徵象（如意識混亂、跌倒、低血壓、發紺、胸痛）而轉送至醫院接受集中治療。其餘12名患者則繼續在家接受密切監測的居家照護。

圖1.—急救醫療服務啟動流程圖。

多份報告顯示，COVID-19患者中無聲缺氧的發生率約為20%至40%，我們的觀察研究中也發現了相似的比例。在總共48名SARS-CoV-2患者中，有19名未報告呼吸急促或在臨床評估中未顯示呼吸困難的跡象。這些患者的動脈血氧分壓（PaO2）低於60 mmHg，ALS團隊未能從他們的主訴中得知無聲缺氧的情況。ALS團隊在靜息狀態下和6分鐘步行後使用脈搏血氧儀測量了患者的SpO2基線值。當SpO2低於94%或較基線值下降3%或更多時，測試被認為是陽性。有5例因患者感到不適而中止測試，另有3例因患者有活動障礙、瓣膜疾病或病史中有不穩定心絞痛等禁忌症而未進行測試。

此外，19名無聲缺氧患者中，有14名患者的動脈血二氧化碳分壓（PaCO2）高於39 mmHg（範圍35-42），這通常會引發呼吸急促，但這些患者仍未出現呼吸困難的症狀。這些數據來自醫院血氣分析儀，該儀器被視為識別無聲缺氧的黃金標準。EPOC檢測到20例無聲缺氧病例，相較於醫院血氣分析儀檢測到的19例（靈敏度100%，特異性97%，陽性預測值95%，陰性預測值100%，95%信賴區間）。

脈搏血氧儀檢測到21例無聲缺氧（靈敏度100%，特異性94%，陽性預測值89%，陰性預測值100%，95%信賴區間）。為了減少誤差，所有測量均在室內進行，且患者處於靜息狀態。測量前移除了指甲油，並對冷手腳進行了加溫。ALS團隊在觀察30至60秒後，記錄了最常見的SpO2值。

6分鐘步行測試僅檢測到19例無聲缺氧中的11例。ALS團隊使用脈搏血氧儀在靜息狀態和步行6分鐘後測量SpO2基線值。當SpO2低於94%或相較基線值下降3%或更多時，測試被認為是陽性。有5例因患者感到不適而中止測試，另有3例因患者有活動障礙、瓣膜疾病或病史中有不穩定心絞痛等禁忌症而未進行測試。

表I.—COVID-19患者的特徵及實驗室檢查結果

討論

在加護病房床位不足及急診室過度擁擠的情況下，主要目標之一是客觀評估患者，區分需要住院治療的患者和可以在家照護的患者。然而，這不應影響適當的醫療標準。通常，嚴重的呼吸急促、生命體徵異常及低灌流症狀（如意識混亂、跌倒、低血壓、發紺、胸痛）都是住院的指標。然而，無聲缺氧患者往往無法歸類於這些範疇，容易被低估。EPOC在院前環境中可幫助臨床醫師早期識別無聲缺氧。

根據文獻資料，即使是輕微的缺氧也可能對多個器官造成損害。氧氣供應不足會影響線粒體呼吸鏈和氧化磷酸化途徑，進而抑制重要酶的活動，導致能量不足的狀態。因此，將臨床評估與手持血氣分析儀相結合，能幫助及早識別無聲缺氧。SARS-CoV-2間質性肺炎的呼吸困難可能會在後期才出現。這與典型的急性呼吸窘迫綜合症（ARDS）不同，可能與一系列因素有關：感染的嚴重程度、宿主的免疫反應、患者的合併症、對缺氧的反應程度及患者的呼吸功能儲備等。

COVID-19患者的缺氧機制與通氣/灌注比率（V/Q）的改變有關。首先，因發炎機制過度活化，正常的缺氧引發血管收縮作用受到干擾，血管麻痺導致V/Q比率惡化。此外，細胞因子風暴及其後的凝血病可引發血栓栓塞事件，肺部微血栓形成會導致嚴重缺氧並進一步擾亂V/Q比率。不幸的是，SARS-CoV-2可能對呼吸控制系統有特殊影響，減弱了這一生理機制的效果。COVID-19的細胞受體血管緊張素轉換酶2（ACE-2）在頸動脈的氧氣化學感受器中表達，可能在COVID-19患者呼吸急促反應減弱中扮演重要角色。

因此，早期評估動脈血氣參數如PaO2、PaCO2及乳酸濃度，以及PaO2/FiO2比率和肺泡-動脈氧氣梯度等衍生參數，對於早期診斷無聲缺氧、評估其嚴重程度及分類非常重要。此外，使用連續血氣分析可觀察乳酸濃度上升，這是呼吸肌疲勞及橫隔膜衰竭的早期標誌。數據顯示，住院COVID-19患者的乳酸中位數（2.2; SD=0.3）低於居家照護患者（1.6; SD=0.4），這可能與Gattinoni的假設一致，即在疾病初期肺順應性較高，呼吸工作量（WOB）相對較低。此外，乳酸基線值可在住院環境中監測其後續可能的上升，乳酸升高可能是評估治療效果不佳的有用工具。

及早發現無聲低氧症並開始治療，以防止病情進一步惡化，對於減少 SARS-CoV-2 患者的長期影響及死亡率至關重要。在院前階段，我們有兩種常用的方法來識別無聲低氧症：脈搏血氧儀和 6 分鐘步行測試。脈搏血氧儀是一種常見的醫療設備，用於測量外周血氧飽和度（SpO2）。例如，在活動能力下降綜合症或病人無法進行病史採集的情況下。

得益於手持式動脈血氣分析儀的引入，院前階段也能將動脈血氣分析加入前述的兩種方法中。此方法的優勢在於，即使在活動能力受限的患者中，也可用於檢測無聲低氧症，並且在定義血氧值方面具有更高的準確性。最近的研究報告指出，pH 值、碳酸氫鹽及電解質水平也可能對於 COVID-19 患者的無聲低氧症具有參考價值。確實，有報告指出，較低的 pH、鈉、鈣和鉀水平與疾病嚴重度增加及 COVID-19 患者的生存率降低有關。因此，EPOC 結合脈搏血氧儀與 6 分鐘步行測試，可能是院前階段 SARS-CoV-2 陽性患者早期檢測無聲低氧症的重要工具。因此，它可作為高級救護服務（ALS）團隊裝備中的有用工具。

動脈血氣分析儀在院內環境中是一個高度驗證的工具。本研究的優勢在於描述了同一工具在院前環境中也可用於早期識別無聲低氧症。

儘管它是一種便捷的手持設備，但需要強調的是，當患者 SpO2 低於 90% 時，其準確性較低。在此情況下，SpO2 與動脈血氣分析測得的真實動脈飽和度（SaO2）可能相差 4-7%。此外，脈搏血氧儀無法提供有關通氣充足性、血紅蛋白水平、電解質或細胞氧氣利用情況的任何資訊，這些限制在解讀脈搏血氧儀結果時應予以考慮。在我們的觀察性研究中，我們發現了類似的數據（見圖 2）。
6 分鐘步行測試（步行 6 分鐘後測量外周血氧飽和度）也可檢測無聲低氧症。文獻指出，COVID-19 患者的 6 分鐘步行 SpO2 水平顯著低於對照組。儘管如此，該測試的缺點是並非所有患者都適用，例如活動能力下降綜合症患者或有病史採集禁忌症的患者。

得益於手持式動脈血氣分析儀的引入，院前階段也能將動脈血氣分析加入前述的兩種方法中。此方法的優勢在於，即使在活動能力受限的患者中，也可用於檢測無聲低氧症，並且在定義血氧值方面具有更高的準確性。最近的研究報告指出，pH 值、碳酸氫鹽及電解質水平也可能對於 COVID-19 患者的無聲低氧症具有參考價值。確實，有報告指出，較低的 pH、鈉、鈣和鉀水平與疾病嚴重度增加及 COVID-19 患者的生存率降低有關。因此，EPOC 結合脈搏血氧儀與 6 分鐘步行測試，可能是院前階段 SARS-CoV-2 陽性患者早期檢測無聲低氧症的重要工具。因此，它可作為高級救護服務（ALS）團隊裝備中的有用工具。

動脈血氣分析儀在院內環境中是一個高度驗證的工具。本研究的優勢在於描述了同一工具在院前環境中也可用於早期識別無聲低氧症。

圖 2.—散佈圖

顯示 19 名患有無聲低氧症的 COVID-19 患者中，脈搏血氧儀估算的血氧飽和度（SpO2）與手持式血氣分析儀測量的 SaO2 之間的關係。
每個個體以一個點表示，實線為回歸線。

本研究是對 EPOC 在 SARS-CoV-2 疫情兩個月內收集的數據進行首次回溯性描述分析的結果。這是一項初步的觀察性研究，樣本量較小。未來需要進一步的研究來強調其在此情境中的實用性。

結論

從首次描述性分析中，我們得出結論，手持式血氣分析儀在 COVID-19 患者早期識別無聲低氧症方面具有實用性。EPOC 系統是一種手持且無線的解決方案，能在患者旁邊採樣後於不到一分鐘內提供準確結果。該設備的操作簡便，與許多其他床邊診斷工具一樣，在院前臨床實踐中具有潛在的應用價值（見圖 3）。我們的理解是，在院前階段，可以直接將患者送至合適的醫院科別，繞過急診部門。未來還需要大量研究來了解這項技術在走出疫情中的實際效用。
SARS-CoV-2 疫情的最佳管理策略仍在不斷演變。我們在此描述的方法基於院前臨床經驗。作為應急系統的一部分，我們面臨著急診室過度擁擠的問題，這部分是由於 COVID-19 患者的增加所致。必須制定策略，至少減輕急診室中的 COVID 患者負擔。ALS 團隊在區分需要住院治療的 COVID-19 陽性患者方面發揮了重要作用。

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