專利名稱：將靜脈血值轉換成動脈血值的方法、采用該方法的系統以及該系統的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及將靜脈血值轉換成動脈血值的方法。本發明也涉及實施該方法的裝置以及所述裝置在實施該方法時的用途。
背景技術：
對急性患者多種生理學系統(如肺部、新陳代謝、腎臟以及循環系統)的評估是一個復雜的過程。這些評估所必需的信息來自于對患者血的分析。血的標本可取自動脈和靜脈。通過在患者身上放置動脈導管或套管，或者用針進行動脈穿刺取樣動脈血。在外周用套管或靜脈穿刺取樣靜脈血(外周靜脈血)；從上腔靜脈放置的導管取樣靜脈血(中央靜脈血)，或者從肺動脈放置的肺動脈導管取樣靜脈血(混合靜脈血)。
靜脈和動脈導管的放置是一種侵入性操作，通常僅限于具有較高技術要求的科室采用。此外，與靜脈相比，動脈導管插入、套管或穿刺增加了感染、出血、血栓癥、栓塞、神經損傷或假性動脈瘤形成等并發癥的風險。與通過靜脈穿刺取樣靜脈血相比，通過動脈穿刺取樣動脈血通常被認為是一種較難的操作。因此，動脈血的常規取樣通常僅限于具有較高技術要求的科室采用。換句話說，除了急性患者如心臟科、腹外科、胸外科和內科外，外周靜脈血常規取樣通常是最普遍的。
在靜脈和動脈血液標本中，許多評估患者狀況的血的檢測指標是類似的。這些包括電解質(如鈉、鉀)、血紅蛋白含量(Hb)以及異常形式的血紅蛋白(如碳氧血紅蛋白(COHb)、甲基血紅蛋白(MetHb))濃度。然而，無論取樣位置為何，動脈血和靜脈血的酸堿狀態是不同的。通常，酸堿狀態是指血中如下的檢測指標pH、氧分壓(pO2)、二氧化碳分壓(pCO2)、碳酸氫根的濃度(HCO3)、超過參考值的堿的濃度(堿過量(BE))、在參考pCO2下碳酸氫根的濃度(標準碳酸氫根SBC)、氧分壓(pO2)以及氧分壓下含氧血紅蛋白的飽和度(SO2)并且SO2經常指血的氧合狀態。在動脈血和靜脈血中酸堿狀態的差異是由于組織新陳代謝使得氧離開血液而加入了二氧化碳。另外，在循環或代謝障礙的患者中，組織內厭氧代謝產生的強酸也可改變酸堿狀態。
常用動脈血的酸堿狀態評價患者的呼吸和代謝狀態。在Adrogue等，1989a，1989b；Brandi等，1995；Radiometer 1997中已經討論了上述觀點并且在臨床上人們普遍認為靜脈血標本不足以評價患者的酸堿狀態以及呼吸狀態。對于外周靜脈血標本尤是如此，認為外周靜脈血標本“是不能用于血氣體分析的，因為它不能提供或僅能提供少量的患者全面狀態的信息(are not recommended for blood gas analysis as they provide little or noinformation on the general status of the patient)”(Radiometer 1997)。
在監護病房中，動脈導管的放置是常規操作并且可通過動脈血獲得酸堿狀態的評價。在醫院的某些其他科室(如肺科或腎科)中，也需要測定動脈血氣。然而，在其他接納急性患者的科室(如心臟科、腹外科、胸外科和內科)，通常不采集動脈標本。通常在中心實驗室采集外周靜脈標本并進行分析。通常在有氧環境下采集標本，也就是沒有試圖保證在采集過程中pO2和pCO2的恒定。在該標本內僅涉及患者酸堿狀態的少量信息，即標準碳酸氫根、SBCv和血紅蛋白Hbv。不能測定其他酸堿參數pHv、二氧化碳分壓(pCO2v)、堿過量(BEv)、氧飽和度(SO2v)和氧分壓(PO2v)，如果測定的話，也可能不能反映出該取樣點(自然有氧環境下取樣)靜脈血的真實值。
美國專利6,334,065描述了可提供患者多處同時且非侵入性測定氧狀態的脈搏血氧計。所描述的脈搏血氧計可測定患者任一特定組織內動脈和靜脈的氧飽和度。據介紹，對于氧治療的患者而言，由動脈氧飽和度減去靜脈氧飽和度獲得所對應的換算值非常方便。然而，該文獻還述及，從脈搏血氧計的作用原理來說，它是純非侵入性的，這也限制了它的評估能力。
美國專利3,874,850描述了一種自動血樣分析儀的裝置，用于自動測定一種或多種血樣的未知數據或參數。該裝置包括根據所測定值計算許多其他參數(包括血樣的酸堿狀態)的工具。所述分析儀也包括光測血樣中血紅蛋白含量的工具。但是，該文獻沒有介紹如何根據靜脈血樣值計算動脈血值。
發明概述本發明的目的是提供一種將靜脈血值轉換成動脈血值的方法，該方法包括采用無氧靜脈血取樣的采集管的設計以及實施該方法的系統。
通過包括如下步驟的方法可以達到該目的-a)測定動脈的氧合作用，-b)測定并估算無氧取樣的靜脈血樣中靜脈血的酸堿狀態和氧合狀態的值，-c)采用數學模型(mathematical model)將從血酸堿狀態和氧合狀態中得到的靜脈血值轉換成估算的動脈血值。
通過包括如下步驟的方法也可以達到該目的-a)估計動脈的氧合作用，-b)測定并估算無氧取樣的靜脈血樣中靜脈血的酸堿狀態和氧合狀態的值，-c)采用數學模型將從血酸堿狀態和氧合狀態中得到的靜脈血值轉換成估算的動脈血值。
通過包括如下步驟的方法也可以達到該目的-b)測定并估算無氧取樣的靜脈血樣中靜脈血的酸堿狀態和氧合狀態的值，-a)測定動脈的氧合作用，-c)采用數學模型將從血酸堿狀態和氧合狀態中得到的靜脈血值轉換成估算的動脈血值。
通過包括如下步驟的方法也可以達到該目的-b)測定并估算無氧取樣的靜脈血樣中靜脈血的酸堿狀態和氧合狀態的值，-a)估計動脈的氧合作用，-c)采用數學模型將從血酸堿狀態和氧合狀態中得到的靜脈血值轉換成估算的動脈血值。
在上述四種方法中，唯一的不同是各步驟進行的順序不同，以及動脈的氧合作用或者被測定或者被估計。另外，測定和估計可以都進行。
通過對機體的酸堿狀態、靜脈血樣的酸堿狀態及氧飽和度值采用數學模型并輔之脈搏血氧計的應用，可將靜脈血值轉換成對應的動脈血值。或者通過估計、或者通過計算或者通過估計和計算兩者的結合，將血酸堿狀態和氧合狀態轉換成估計的動脈血值。
發明人認為，應該測定描述靜脈酸堿化學的參數，并且描述一種如何將靜脈值與脈搏血氧計測定的動脈氧飽和度結合計算對應的動脈值(SBCa、pHa、pCO2a、BEa、pO2a和SO2a)的預計值(SBCap、pHap、pCO2ap、BEap、pO2ap和SO2ap)的方法。這意味著無需采集動脈血即可評估酸堿狀態和呼吸狀態。為此，需要無氧采集靜脈血，本發明也描述了用于此目的的采集瓶的設計。該方法使得在大量患者中得到酸堿狀態和呼吸狀態而無需采集動脈血樣的成本、風險以及不便，尤其在通常不進行動脈采集血樣的科室中。取得的酸堿狀態和呼吸狀態有益于診斷不同類型的呼吸性和代謝性酸中毒或堿中毒。
該模型假設取出的動脈血和靜脈血中無酸的增加，即在中間的器官或組織中未進行無氧代謝。已知對于血動態不穩定的患者和患有嚴重慢性疾病的患者這種情況是不存在的。
在第一個可能改良的方法中，上述測定和分析還包括步驟-d)采集無氧靜脈血，-e)分析上述無氧靜脈血樣來評價靜脈血樣的酸堿狀態，以及-f)分析上述無氧靜脈血樣來評價靜脈血樣的氧合狀態。
在另一個可能改良的方法中，上述測定和分析還包括步驟-d)采集無氧靜脈血，-f)分析上述無氧靜脈血樣來評價靜脈血樣的氧合狀態，以及-e)分析上述無氧靜脈血樣來評價靜脈血樣的酸堿狀態。
在上述兩種改良的方法中，唯一的不同是相對于步驟d)的另兩個步驟即步驟e)和步驟f)的順序不同。
在可能進一步改良的方法中，上述方法還包括步驟-g1)采用任何適當的測定或估計方法測定動脈的氧合作用(如氧飽和度、分壓或濃度)，所述步驟在權利要求1-3的任一步驟的任何時間點進行。
在另一個進一步改良的方法中，上述方法還包括步驟-g2)采用任何適當的測定或估計方法估計動脈的氧合作用(如氧飽和度、分壓或濃度)，所述步驟在權利要求1-3的任一步驟的任何時間點進行。
在上述兩種進一步改良的方法中，唯一的不同是動脈氧合作用或者被測定或者被估計。另外，測定和估計可以都進行，即可進行步驟g2)加上步驟g1)。
在進一步改良的方法中，上述方法甚至還包括步驟-h)通過數學模型模擬動脈血樣的血酸堿狀態和氧合狀態。另外，還可以通過含有另外的步驟的上述方法進一步改良該方法-i)數學模型模擬，包括以一個呼吸商確定的比例模擬在靜脈血樣的值中加入氧(O2)并去除二氧化碳(CO2)，-j)進行上述數學模型模擬直到模擬的氧水平等于所測定或估計的動脈氧合作用水平，并且-k1)采用上述模型的結果計算動脈血的酸堿狀態和氧合作用，并且可選擇或附加還含有其他步驟-i)數學模型模擬，包括以一個呼吸商確定的比例模擬在靜脈血樣的值中加入氧(O2)并去除二氧化碳(CO2)，-j)進行上述數學的模型模擬直到模擬的氧水平等于所測定或估計的動脈氧合作用水平，并且-k2)采用上述模型的結果估計動脈血的酸堿狀態和氧合作用。
在上述兩種進一步改良的方法中，唯一的不同是酸堿狀態和動脈氧合作用或者被測定或者被估計。另外，測定和估計可以都進行，即可進行步驟k2)加上步驟k1)。
在另一個可能的改良的方法中，上述方法還含有步驟-l1)采用任何適當的測定或估計的方法測定動脈二氧化碳水平(如二氧化碳分壓、總濃度或碳酸氫根濃度)，所述步驟在權利要求1-6的任一步驟的任何時間點進行。
在另一個改良的方法中，上述方法還含有步驟
-l2)采用任何適當的測定或估計的方法估計動脈二氧化碳水平(如二氧化碳分壓、總濃度或碳酸氫根濃度)，所述步驟在權利要求1-6的任一步驟的任何時間點進行。
在上述兩種改良的方法中，唯一的不同是動脈二氧化碳水平或者被測定或者被估計。另外，測定和估計可以都進行，即可進行步驟l2)加上步驟l1)。
在另一個可能的改良的方法中，該方法還包括-m)通過模型模擬動脈血樣的血酸堿狀態和氧合狀態。另外，還可以通過含有另外的步驟的上述方法進一步改良該方法-n)數學模型模擬，包括以一個呼吸商確定的比例模擬在靜脈血樣的值中加入氧(O2)并去除二氧化碳(CO2)，-o)進行上述模型模擬直到模擬的二氧化碳水平等于所測定或估計的動脈二氧化碳水平，并且-p1)采用上述模型的結果計算動脈血的酸堿狀態和氧合作用，并且可選擇或附加還含有其他步驟-n)數學模型模擬，包括以一個呼吸商確定的比例模擬在靜脈血樣的值中加入氧(O2)并去除二氧化碳(CO2)，-o)進行上述數學模型模擬直到模擬的二氧化碳水平等于所測定或估計的動脈二氧化碳水平，并且-p2)采用上述模型的結果估計動脈血的酸堿狀態和氧合作用。
在上述兩種進一步改良的方法中，唯一的不同是酸堿狀態和動脈氧合作用或者被測定或者被估計。另外，測定和估計可以都進行，即可進行步驟p2)加上步驟p1)。
在
圖1中通過繪圖顯示了1999年在Denmark的Aalborg醫院不同分組的急性患者的血樣，圖1舉例說明了在醫院的各科室內應用靜脈血樣評估急性患者狀況的情況。淺色條形代表動脈血樣，暗色條形代表動脈血樣。這些治療的急性患者分屬于三個不同的科室。第一組為頻繁取樣的動脈血(Denmark的Aalborg醫院每年70,000個血樣)(Aalborg的總數約為160,000)并在治療過程中分析。該組包括監護病房、麻醉科室和外科室。第二組為規律取樣的動脈血(Denmark的Aalborg醫院每年2,000個動脈血樣)。該組包括胸肺科和腎科。第三組為偶爾取樣的動脈血。該組包括心內科、腹外科、胸外科和內科。
組2和3的科室中靜脈血取樣較動脈血更頻繁。事實上，在總的取樣中，急性患者的靜脈血取樣數超過動脈血的取樣數(圖1)。就是這些科室，經常需要在中心實驗室內分析測定標準碳酸氫根(SBC)、總血紅蛋白(Hb)以及其他血值，而不需要全血氣分析(blood gas analysis)。
為了檢驗模型的可行性和正確性，需要通過因具有不同血動力學情況而在組織內具有不同O2和CO2交換的不同組的患者來檢驗所述模型。
將靜脈值和如脈搏血氧計所測得的動脈氧合作用的信息一起輸入數學模型。
為了驗證將靜脈血樣值轉換成動脈血樣值的模型的正確性，可以將所得的對應的動脈值與取樣靜脈血同時取得的動脈血樣進行對照。
發明詳述該章節分四部分描述。在第一部分中，將參照附圖2對本發明進行描述，附圖2圖示了由靜脈血樣值估計動脈值的方法。
在第二部分中描述了能夠無氧取樣靜脈血的取樣瓶的設計。步驟1所描述的方法需要無氧靜脈血樣(參考第一部分)。
在第三部分中描述了兩個說明方法應用情況的患者病例。
第一個患者由于鉀缺乏而致代謝性堿中毒。在該患者中靜脈血樣轉換成動脈值能夠在惡化前顯示出該病情。第二個病例為實際可得到動脈血樣的術后患者。用該病例顯示靜脈血樣轉換成動脈值的信息相當于動脈血樣的信息。該病例還表明靜脈血轉換成動脈值是必需的因為盡管靜脈值中二氧化碳分壓高，但是所計算出的動脈值表明pCO2是正常的。
在第四部分中顯示了在69個患者病例(包括一些嚴重患者的病例)中由靜脈轉換成動脈值的方法所計算出的動脈值與測得的動脈值可比性很好。所轉換的靜脈值的精確性無法與從動脈血樣中獲得值的精確性匹配，但是毫無疑問已足以用于臨床診斷。至少靜脈血液動脈化的方法被認為是十分精確的篩選方法，可表示何時應該采集動脈血樣。
部分1.靜脈血值轉換成動脈血值將參照附圖2對本發明進行描述，附圖2圖示了由無氧取樣的靜脈血樣估計動脈血酸堿值的方法。
例如在如下4個步驟中估計動脈的血氣(blood gas)。
步驟1采集一個無氧的靜脈血樣并用標準的血氣分析技術(如Radiometer，1994)分析來得到靜脈血酸堿狀態(SBCv、pHv、pCO2v、BEv、pO2和SO2v)。
步驟2估計或可通過如脈搏血氧計非侵入性地測定動脈血的氧飽和度。
步驟3因為有氧代謝，血樣從動脈經組織進入靜脈，血樣增加的CO2(即CO2生成率(VCO2))和去除的O2(即O2利用率(VO2))的量的比例被定義為呼吸商(RQ＝VCO2/VO2)。通常由口的吸氣和呼氣的測定來估計RQ，通過測定吸入的氧(FiO2)和二氧化碳(FiCO2)份數以及任一呼吸末的氧(Fe′O2)和二氧化碳(Fe′CO2)份數或者混合呼氣的氧(FeO2)和二氧化碳(FeCO2)份數采用下面的公式計算RQ＝Fe′CO2-FiCO2或者RQ＝FeCO2-FiCO2FiO2-Fe′O2FiO2-FeO2。通過該方法估計的RQ值可能變化很大。然而，在組織內RQ值的實際變化范圍僅為0.7-1.0，脂肪有氧代謝時為0.7，而碳水化合物有氧代謝時為1.0。在該步驟中采用血酸堿狀態和氧合狀態的數學模型進行模擬(在靜脈血內以恒定的呼吸商(在生理學范圍內為0.7-1.0)確定的比例來增加氧并去除二氧化碳)。進行該模擬直到所模擬的氧飽和度等于在步驟2中所估計或計算的氧飽和度，即動脈血的氧飽和度。
步驟4然后采用血酸堿狀態和氧合狀態模型來計算出動脈血酸堿狀態和氧合狀態的情況(SBCap、pHap、pCO2ap、BEap、pO2ap和SO2ap)。這是可能的，因為從靜脈血中以固定的RQ模擬去除CO2和O2可確保當模擬的動脈氧合作用與測定的氧合作用匹配時其他動脈酸堿變量的模擬值也與測定值相匹配。
為了檢驗靜脈血液動脈化的方法，將從該方法所得的動脈酸堿狀態的估計值(SBCap、pHap、pCO2ap、BEap、PO2ap和SO2ap)與測定值(SBCa、pHa、pCO2a、BEa、PO2a和SO2a)進行對照(示例如部分3和4所示)。
該方法的基本假設為取樣靜脈血的組織少量或無厭氧代謝發生。如果存在厭氧代謝，那么將導致兩種結果，動脈血和靜脈血內堿過量是不同的，并且由該過程產生的強酸(H+)在血內將與碳酸氫根(HCO3-)結合以如下的可逆反應形成CO2
形成CO2。該反應中CO2生成的增加意味著表觀VCO2增加而VO2不增加，這表明靜脈值轉換成動脈值采用固定的RQ將是不正確的。厭氧代謝的程度依賴于患者循環和代謝狀況。在四肢血液循環正常的情況下，不可能發生厭氧代謝。臨床上通過觸診確定是否存在明顯的動脈搏動、正常毛細血管反應以及四肢正常的顏色和溫度來判定四肢血液循環狀況。中心或混合靜脈血是來自幾個部位的血的混合血，因此可以含有來自機體厭氧代謝部位的血。因此，采樣位置的選擇是重要的。在部分3中，用采自被臨床認為具有較佳循環的上肢的外周靜脈血通過采用該方法得到的動脈值與那些從動脈血樣(與靜脈血樣同時采集)中得到的動脈值進行對照來驗證該方法的正確性。
部分2.能夠無氧取樣靜脈血的取樣瓶的設計。
只有無氧采集靜脈血樣(即要確保在取樣中和取樣后樣品中O2和CO2分壓仍不變)才可應用將描述血酸堿狀態的靜脈值轉換成動脈值的方法。
目前，通常只無氧采集動脈血樣。通常如圖3所示，經動脈導管、套管或針在取樣位置通過取樣連接器(A)用取樣注射器取樣。將動脈取樣注射器肝素化來預防樣品的凝結。采集血樣后，通常先將注射器置于垂直的位置，開口端(B)在最上方(圖3)，再用活塞(C)排出攪拌和收集的空氣。這是唯一可能的，因為注射器對環境是敞開的，在排出收集的空氣后在注射器上放置一個蓋子。
從原理上講，用動脈取樣注射器采集的靜脈血可在本文所述的靜脈轉換成動脈值的方法中應用。然而，敞開的注射器的應用增加了血液操作者感染的風險。在常規采集靜脈血評價急性患者狀況的科室內，通常不用敞開的注射器采集靜脈血樣。而是采用圖4所示的采集方法采集靜脈血樣。靜脈取樣連接器(A)與靜脈取樣部位相連。連接器的針(D)為了防止血液滲漏而由橡膠包裹，除非有壓力作用于橡膠上而使針裸露。用密閉膜(E)密閉靜脈取樣瓶。除非對瓶加壓使其與取樣連接器連接，否則血不能進出瓶。此時針暴露，刺破密閉膜且收集血樣。依據待測定的參數(如電解質、凝結等)的不同需要，對于血的特定保存或分析，通常不同的取樣瓶中含有不同的化學物質。然而這些取樣瓶內可含有能夠彌散至血樣而改變血樣酸堿狀態的氧和/或二氧化碳(典型的為空氣)。另外，因為血樣瓶是密閉的，所以沒有辦法排出取樣過程中進入瓶內的空氣。
圖5說明了根據權利要求17-20的本發明的一個實例(即適用于靜脈血無氧取樣的取樣瓶的設計)。
該實例設計了一個具有兩個肝素化的腔室B1和B2的取樣瓶(B)。開始時兩個腔室相連如圖5(i)所示。然后對整個瓶施壓使其與取樣連接器(A)和抽取血液的活塞連接，空氣可能進入兩個間隔。然后如圖5(ii)所示，使取樣瓶脫離取樣連接器并與活塞垂直放置，活塞朝向最上方。通過瓶的搖動和活塞的進一步抽拉，腔室B1的空氣被抽進腔室B2。然后將兩個腔室B1和B2分離。取樣針(C)上的橡膠封條和密閉膜(D)可確保血液無滲漏。腔室B1內僅含有無氧的靜脈血，然后可將它用于動脈轉換公式分析。腔室B2含有空氣和血，可丟棄。
在取樣前將取樣瓶部分或全部抽真空能夠進一步減少腔室內的空氣的量。另外，如果取樣瓶內的起始氣體含有惰性氣體和/或分壓調節為通常的靜脈值的O2和CO2，那么取樣瓶內剩余氣體的影響將會降至最低。
部分3.臨床實例解釋說明了將靜脈值轉換成動脈值的方法的潛在應用該部分描述了兩個患者病例，第一個患者由于鉀缺乏而致代謝性堿中毒。在該患者中靜脈血樣轉換成動脈值能夠在惡化前顯示出該病情。第二個病例為可實際得到動脈血樣的術后患者。用該病例顯示靜脈血樣值轉換成動脈值的信息相當于動脈血樣的信息。該病例還表明靜脈血值轉換成動脈值是必需的因為盡管靜脈值中二氧化碳分壓高，但是所計算出的動脈值中pCO2是正常的。
病例1-由于鉀缺乏而致代謝性堿中毒男性患者，年齡60，因腹痛并在過去一周頻繁嘔吐而緊急入院外科。常規采集外周靜脈血分析，沒有進行血氣分析，結果表明高的標準碳酸氫根SBCv＝38mmol/l、較低的血紅蛋白Hbv＝7.0mmol/l以及鉀值在正常范圍的低標準限Kv＝3.6mmol/l。因為持續3天未治的嘔吐導致酸和鉀的丟失而致高的SBC，此時患者的心肺功能惡化而致肺水腫，須分析動脈血氣。動脈血氣值(pHo＝7.60、BEa＝18mmol/l pCO2，a＝6.0kPa、SO2，a＝0.92)顯示非常嚴重的代謝性堿中毒。然后將患者轉送至監護病房，在那里治療代謝性堿中毒大約兩個星期。
對于該患者，如果在入院時進行外周靜脈血氣分析可能會確定已有嚴重的堿中毒。但是，在目前的臨床實踐中，外周靜脈血氣的分析(Radiometer1997)通常不被接受。用本發明方法將靜脈血氣值轉換成動脈血氣值則可能在患者病情惡化前就能顯示出嚴重的堿中毒以及患者的臨床狀況。
病例2-冠狀動脈搭橋患者術后男性患者，年齡64，冠狀動脈搭橋手術后入住術后監護病房。術后患者血液循環穩定。患者帶有動脈導管，可同時取樣動脈和外周靜脈血并進行血氣分析。靜脈血值為SBCv，＝23.7mmol/l、pHv，＝7.29、pCO2，v＝7.2kPa，BEv＝-0.3mmol/l和SO2，v·＝0.36。如果直接解釋，這些值則意味著呼吸異常引起高的pCO2v。然而，當應用將靜脈值轉換成動脈值的方法計算動脈血氣值時，則出現相對正常的動脈血氣值SBCap＝22.9mmol/l、pHap，＝7.35、pCO2，ap，＝5.8kPa、BEap＝-1.8mmol/I和SO2，ap，＝0.98，這表明患者沒有呼吸異常。這些轉換的靜脈值與用于對照而測得的動脈值(SBCa，＝23.6mmol/l、pHa＝7.37、pCO2，a，＝5.5kPa、BEa＝-1.1mmol/l和SO2，a＝0.98)一樣給出了相同的臨床信息(同樣在正常范圍內)。因此從靜脈樣品轉換中得到的信息在臨床上相當于從動脈樣品中得到的信息。在該病例中如果沒有轉換的動脈值將無法通過靜脈血解釋患者的狀況，因為盡管靜脈值是高的但轉換的值顯示動脈的pCO2是正常的。如果該病房的患者沒有動脈導管，靜脈血轉換的動脈值也必然能夠得到正確的臨床解釋。
部分4.靜脈血值轉換成動脈值的69個臨床病例該部分描述了應用靜脈轉換成動脈值的方法的結果。采集69個患者的外周靜脈血樣并測定SBCv、pHv、pCO2，v、BEv、pO2，v和SO2，v。然后用該方法估計動脈血值SBCap、pHap、pCO2，ap、BEap、pO2，vap和SO2，ap。然后將這些動脈估計值與動脈血(與靜脈血同時取樣)的測定值SBCa、pHa、pCO2，a、BEa和SO2，a進行對照。部分4.1描述了在該項研究中具有嚴重的代謝和呼吸紊亂的患者群。部分4.2描述了靜脈值轉換成動脈值的方法的結果。在該部分中所估計的變量(SBCap、pHap、pCO2，ap、BEap和SO2，ap)依次與所測定的動脈值進行對照，并比較估計值的正確性和精確性。圖6-9為Bland-Altman圖，顯示了依據所測定和估計的動脈值的差異而繪制的測定和估計的動脈值的平均值。在圖6-9和下文中也給出了測定和估計的動脈值之間差異的平均值及標準差。
4.1研究群體所研究的患者選自如下各組a)冠狀動脈搭橋的術后患者，血液循環穩定或不穩定均可；b)膿毒病患者，血液循環穩定或不穩定均可；以及d)慢性阻礙性肺病的患者，被動呼吸或自主呼吸均可。所選的這些組代表包括代謝和呼吸異常在內的一系列酸堿狀況，且值為(中值，范圍)pHa＝7.40，7.24-7.54；BEa＝0.6mmol/l，-6.9-19.7mmol/l；SBCa＝25.0mmol/l，18.8-44.3mmol/l；pCO2，a＝5.68kPa、4.0-10.8kPa。另外，患者的動脈靜脈氧飽和度差的范圍也很寬(中值，范圍)0.15，0.00-0.74。從臨床上認為循環好的上肢采集外周樣品，同時采集動脈和外周靜脈血樣品。這些組群的結果匯集如下。
4.2結果在該部分中，發明人將用靜脈值轉換成動脈值的方法估計的動脈值(SBCap、pHap、pCO2，ap、BEap和SO2，ap)與測得的動脈值(SBCa、pHa、pCO2，a、BEa和SO2，a)進行對照。
pCO2，a與pCO2，ap圖6為測得的動脈二氧化碳分壓pCO2(pCO2，a)與采用靜脈值動脈值轉換方法估計的二氧化碳分壓(pCO2，ap)的Bland-Altman圖。可以看出，估計的pCO2ap既正確又精確(pCO2，a-pCO2，ap＝-0.100.32kPa)。另外，與動脈值靜脈值pCO2的差pCO2，a-pCO2，v＝-0.640.63kPa相比，估計的pCO2，ap誤差在臨床上可以忽略。
SBCa與SBCap圖7為測得的動脈標準碳酸氫根SBC(SBCa)與采用靜脈值動脈值轉換方法估計的標準碳酸氫根(SBCap)的Bland-Altman圖。可以看出，估計的SBCap既正確又精確(SBCa-SBCap＝0.170.5mol/l)。由于SBC隨酸的加入而發生改變，所以0.17mmol/l的小偏差相當于當血流經組織時堿過量的改變約0.2mmol/l。
ABEa與ABEap在靜脈值動脈值轉換方法中，主要的假設是當血液流經組織(采集動脈和靜脈血樣的組織)時，沒有大量的強酸加入。為了驗證該假設，圖8顯示了測得的動脈堿過量BE(BEa)與采用動脈值靜脈值轉換方法估計的堿過量(BEap)的Bland-Altman圖。BEa-BEap＝0.20.5mmol/l。這意味著當血液流經組織時，只有0.20.5mmol/l(即微量)的酸加入。
pHa與pHap圖9為測得的動脈pH(pHa)與采用靜脈值動脈值轉換方法估計的pH(pHap)的Bland-Altman圖。可以看出估計的pHap既正確又精確(pHa-pHap＝-0.0080.013)。
適于本發明的可能的患者群在部分4中所用的患者群說明驗證方法時為了與方法計算出的值對照，必須同時采集動脈血。而在應用該方法時，不必采集動脈血。因此，該方法可應用于所有能夠采集靜脈血且可測得動脈氧合作用(常用脈搏血氧計)的正常研究對象、患者或動物。盡管在本文中檢驗該方法時使用了外周靜脈血樣，但是也可使用中心或混合靜脈血樣檢驗該方法。
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1.靜脈血值轉換成動脈血值的方法，該方法包括下列步驟-a1)測定動脈的氧合作用，-b)測定并估算靜脈血樣中靜脈血的酸堿狀態和氧合狀態的值，-c)通過估計和/或計算血酸堿狀態和氧合狀態的數學模型將靜脈血值轉換成估計的動脈血值。
2.靜脈血值轉換成動脈血值的方法，該方法包括下列步驟-a2)估計動脈的氧合作用，-b)測定并估算靜脈血樣中靜脈血的酸堿狀態和氧合狀態的值，-c)通過得出血酸堿狀態和氧合狀態的數學模型將靜脈血值轉換成估計的動脈血值。
3.靜脈血值轉換成動脈血值的方法，該方法包括下列步驟-b)測定并估算靜脈血樣中靜脈血的酸堿狀態和氧合狀態的值，-a1)測定動脈的氧合作用，-c)通過得出血酸堿狀態和氧合狀態的數學模型將靜脈血值轉換成估計的動脈血值。
4.靜脈血值轉換成動脈血值的方法，該方法包括下列步驟-b)測定并估算靜脈血樣中靜脈血的酸堿狀態和氧合狀態的值，-a2)估計動脈的氧合作用，-c)通過得出血酸堿狀態和氧合狀態的數學模型將靜脈血值轉換成估計的動脈血值。
5.根據權利要求1-4中任一項的方法，所述測定和分析還包括下列步驟-d)采集無氧靜脈血，-e)分析上述無氧靜脈血樣來評價靜脈血樣的酸堿狀態，以及-f)分析上述無氧靜脈血樣來評價靜脈血樣的氧合作用。
6.根據權利要求1-4中任一項的方法，所述測定和分析還包括下列步驟-d)采集無氧靜脈血，-f)分析上述無氧靜脈血樣來評價靜脈血樣的氧合作用，以及-e)分析上述無氧靜脈血樣來評價靜脈血樣的酸堿狀態。
7.根據權利要求1-6中任一項的方法，所述方法還包括步驟-g1)采用任何適當的測定或估計方法測定動脈的氧合作用，如氧飽和度、分壓或濃度，該步驟在權利要求1-3的任一步驟的任何時間點進行。
8.根據權利要求1-7中任一項的方法，所述方法還包括步驟-g2)采用任何適當的測定或估計方法估計動脈的氧合作用，如氧飽和度、分壓或濃度，該步驟在權利要求1-3的任一步驟的任何時間點進行。
9.根據權利要求7或8的方法，所述方法還包括步驟-h)通過數學模型模擬動脈血樣的血酸堿狀態和氧合狀態。
10.根據權利要求9的方法，所述方法還包括步驟-i)數學模型模擬，包括以一個呼吸商確定的比例模擬在靜脈血樣的值中加入氧O2并去除二氧化碳CO2，-j)進行上述數學模型模擬直到模擬的氧水平等于所測定或估計的動脈氧合作用水平，并且-k1)采用上述模型的結果計算動脈血的酸堿狀態和氧合狀態。
11.根據權利要求9的方法，所述方法還包括步驟-i)數學模型模擬，包括以一個呼吸商確定的比例模擬在靜脈血樣的值中加入氧O2并去除二氧化碳CO2，-j)進行上述數學模型模擬直到模擬的氧水平等于所測定或估計的動脈氧合作用水平，并且-k2)采用上述模型的結果估計動脈血的酸堿狀態和氧合狀態。
12.根據權利要求1-11中任一項的方法，所述方法還包括步驟-l1)采用任何適當的測定或估計的方法測定動脈二氧化碳水平，如二氧化碳分壓、總濃度或碳酸氫根濃度，該步驟在權利要求1-6的任一步驟的任何時間點進行。
13.根據權利要求1-11中任一項的方法，所述方法還包括步驟-l2)采用任何適當的測定或估計的方法估計動脈二氧化碳水平，如二氧化碳分壓、總濃度或碳酸氫根濃度，該步驟在權利要求1-6的任一步驟的任何時間點進行。
14.根據權利要求12或13的方法，所述方法還包括步驟-m)通過模型模擬動脈血樣的血酸堿狀態和氧合狀態。
15.根據權利要求14的方法，所述方法還包括步驟-n)數學模型模擬，包括以一個呼吸商確定的比例模擬在靜脈血樣的值中加入氧(O2)并去除二氧化碳(CO2)，-o)進行上述模型模擬直到模擬的二氧化碳水平等于所測定或估計的動脈二氧化碳水平，并且-p1)采用上述模型的結果估計動脈血的酸堿狀態和氧合作用。
16.根據權利要求14的方法，所述方法還包括步驟-n)數學模型模擬，包括以一個呼吸商確定的比例模擬在靜脈血樣的值中加入氧(O2)并去除二氧化碳(CO2)，-o)進行上述模型模擬直到模擬的二氧化碳水平等于所測定或估計的動脈二氧化碳水平，并且-p2)采用上述模型的結果計算動脈血的酸堿狀態和氧合作用。
17.根據權利要求5-16中任一項的方法，其中所述動脈氧飽和度的測定或估計采用脈搏血氧計進行。
18.應用根據前述權利要求的任一項的方法的系統，該系統包括血氣分析儀，所述分析儀能夠提供從靜脈血樣計算出的動脈血酸堿狀態和氧合作用。
19.應用根據前述權利要求的任一項的方法的系統，該系統包括血氣分析儀，所述分析儀能夠提供從靜脈血樣估計出的動脈血酸堿狀態和氧合作用。
20.根據權利要求18或19的系統，該系統包括測定動脈氧飽和度的工具，其中所述工具優選為脈搏血氧計。
21.根據權利要求18-20中的任一項的系統，該系統包括無氧取樣、優選靜脈血取樣的裝置。
22.系統，該系統包括實施權利要求1和權利要求5-17中的任一項的方法的工具的計算機或醫療器械，所述計算機或醫療器械包括選自血氣分析儀和脈搏血氧計的一個或多個硬件。
23.系統，該系統包括實施權利要求2和權利要求5-17中任一項的方法的工具的計算機或醫療器械，所述計算機或醫療器械包括選自血氣分析儀和脈搏血氧計的一個或多個硬件。
24.系統，該系統包括實施權利要求3和權利要求5-17中任一項的的方法的工具的計算機或醫療器械，所述計算機或醫療器械包括選自血氣分析儀和脈搏血氧計的一個或多個硬件。
25.系統，該系統包括實施權利要求4和權利要求5-17中任一項的的方法的工具的計算機或醫療器械，所述計算機或醫療器械包括選自血氣分析儀和脈搏血氧計的一個或多個硬件。
26.無氧取樣靜脈血的裝置，所述裝置通過將取樣瓶部分真空能夠減少血樣瓶內的殘余氣體。
27.無氧取樣靜脈血的裝置，所述裝置通過將取樣瓶全部真空能夠減少血樣瓶內的殘余氣體。
28.無氧取樣靜脈血的裝置，所述裝置通過在取樣瓶內將部分O2和CO2分壓調節為通常的靜脈值來降低取樣瓶內剩余氣體的影響。
29.無氧取樣靜脈血的裝置，所述裝置通過在取樣瓶內采用一種或多種惰性氣體來降低取樣瓶內剩余氣體的影響。
30.無氧取樣靜脈血的裝置，所述裝置通過將取樣瓶分隔成一個或多個腔室且至少一個腔室僅含有血來減少取樣瓶內剩余氣體。
全文摘要
本發明涉及將靜脈血值轉換成動脈血值的方法。它的優點是不必取樣動脈血，因此可以避免與取樣靜脈血樣相比取樣動脈血樣所具有的缺點。該方法基本上基于三個步驟，即測定動脈氧合作用的步驟、測定和估計靜脈血樣的靜脈血酸堿狀態和氧合狀態的值的步驟，以及通過得出血酸堿狀態和氧合狀態的數學模型將靜脈血值轉換成估計的動脈血值的步驟。
文檔編號A61B5/00GK1678241SQ03820083
公開日2005年10月5日 申請日期2003年7月25日 優先權日2002年7月26日
發明者S·E·雷斯, S·安德烈亞森 申請人:Obi股份有限公司