呼吸衰竭（respiratory failure,RF）是一种由呼吸系统原发或继发病变引起的呼吸系统功能受损，继而引发一系列相应生理功能紊乱的临床综合征，该疾病常见于慢性肺部疾病[如慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease,COPD）、肺间质性疾病等]或急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome,ARDS）等病症中[1]。血气分析参数主要包括动脉血气参数和酸碱平衡状态参数，如氧分压（partial pressure of oxygen,PO2）、二氧化碳分压（partial Pressure of Carbon Dioxide,PCO2），在评估呼吸衰竭中发挥着关键作用。动脉血氧分压（arterial partial pressure of oxygen,PaO2)<60 mmHg时即可诊断为RF。血气分析参数可帮助医护人员评估患者呼吸状态、呼吸功能受损的程度以及疾病严重程度[2]。笔者通过复习RF的定义与分类、荟萃血气分析临床应用相关进展，以期为呼吸衰竭患者的诊断、治疗和管理提供参考。

1、呼吸衰竭的定义与分类

1.1 呼吸衰竭的定义、临床特征及分类

RF是指由于呼吸系统功能受损，导致机体无法维持正常的气体交换，引发呼吸困难、发绀、心律紊乱等生理和代谢系统异常的综合病症。其发病机制主要为肺通气功能障碍和（或）换气功能障碍，多数患者合并心率过快，严重低氧血症和酸中毒可能导致心肌损害，也可引起机体微循环障碍[3]。RF病因主要分为三类：呼吸道梗阻、肺实质病变及呼吸泵异常。①呼吸道梗阻根据发病部位又可分为上呼吸道梗阻和慢性阻塞性肺疾病，多见于气道阻塞性疾病，如急性喉炎、喉气管支气管炎及气管狭窄等[4]；②肺实质病变又可分为一般性肺实质疾病和急性呼吸窘迫综合征，前者包括各种肺部感染疾病（如肺炎、毛细支气管炎）、间质性肺疾病，肺水肿，后者包括新生儿呼吸窘迫综合征（多见于早产儿）和急性呼吸窘迫综合征，常在严重感染、外伤、大手术或其他严重疾病时出现，以进行性低氧血症和呼吸窘迫为特征[5]；③呼吸泵异常是指在呼吸功能障碍中，包含呼吸中枢、脊髓到胸廓和呼吸肌等部位的呼吸泵结构或功能异常导致的呼吸异常，如脑炎/脑膜炎、颅内出血、脊髓炎、吉兰-巴雷综合征、重症肌无力和胸廓畸形等，导致呼吸中枢兴奋性或呼吸驱动力降低，导致限制性通气障碍，临床表现主要有呼吸肌肉（如膈肌、肋间肌）力量减退、胸廓畸形或胸廓异常增大/缩小、呼吸疲劳或困难等，以低氧血症与二氧化碳（carbon dioxide,CO2）潴留共存为特征[6]。

依据临床症状表现RF分为急性呼吸衰竭（acute respiratory failure,ARF）和慢性呼吸衰竭（chronic respiratory failure,CRF）。ARF是由于突发性外部原因或ARDS导致呼吸功能突然受损衰竭，主要病机在于缺氧或CO2潴留引发的酸中毒，以早期呼吸多浅速但节律齐、后期出现呼吸无力及缓慢为主要特征。ARF是心搏骤停的最常见原因，通常有一个逐渐加重的过程，尽早识别和恰当处理尤为重要。严密观察评估患者的意识状态、气道通畅程度、呼吸频率及呼吸做功等情况有利于早期识别潜在的RF，以便及时给予治疗干预[7]。CRF主要发生于COPD类基础性疾病患者中，表现为在疾病的反复发作中导致的呼吸功能障碍逐步加重，引发较严重的二氧化碳潴留，治疗以通气治疗为主[8]。在一些情况下ARF可过渡为CRF。

依据血气分析指标可将RF分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型RF特点为PO2<60 mmHg、PCO2水平正常，主要由肺实质病变引起，导致肺顺应性降低，通气/血流比例失调导致缺氧，表现为换气功能障碍，主要治疗指征为氧疗[9]；Ⅱ型RF以PO2<60 mmHg、PCO2>50 mmHg为表现，此类型病变会引发肺泡通气量不足，表现为通气功能衰竭[10]。

1.2 呼吸衰竭血气分析参数变化的特点

RF患者因呼吸系统受阻，通气与换气困难，表现为低氧血症与高碳酸血症。低氧血症参数变化包括[11]:PaO2低于正常值（80～100 mmHg），表示体内氧气供应不足；动脉血氧饱和度（arterial oxygen saturation,SaO2）下降（正常范围为95～100%）；动脉氧合指数PaO2/吸入氧浓度分数（fraction of inspiration oxygen,FiO2）下降（正常值为430～560 mmHg）。高碳酸血症参数变化包括[12]:PaCO2超出正常范围（正常值为35～45 mmHg）；二氧化碳滞留导致血液pH降低，血液中出现代偿性的碱失衡。这些血气分析指标或参数的改变可以反映出肺功能、氧合和二氧化碳排出障碍，显示出呼吸系统功能的失调状态。血气分析参数改变是评估和管理RF患者的重要依据，对于观察病情发展、确定治疗措施具有重要意义。

2、血气分析参数与呼吸衰竭预后的关系

2.1 血气分析参数的临床意义

血气分析是应用现代气体分析技术，对血液中所含气体成分或气体分压、氢离子浓度等进行直接的定量测定，借以评估肺部气体交换及血液运输气体能力，并间接推算出心、肺功能，可用于排查酸碱平衡紊乱、呼吸衰竭、低氧血症等疾病[13]。血气分析指标监测是在疾病诊治过程中的动态观察，通常用于重症监护病房患者的监测，主要以动脉血为标本，测定患者肺功能状态与体血液酸碱平衡，为临床氧疗、机械通气及综合救治提供指导[14]。

血气分析临床可用于各个年龄段的不同疾病。检测新生儿出生30 min内的血气分析指标可协助识别患儿脑损伤程度[15]；动脉血气分析是危重患者的常见检查，用于约80%危重症患者[16]；重症感染性休克患者血气分析指标监测可反映患者机体微循环状态，为临床诊治提供指导[17]；对危重症患者的静脉血进行血气分析有助于减小创伤，快速获得患者肺通气功能、机体循环和酸碱度状况，为患者疾病治疗提供帮助[18]。

2.2 RF患者血气分析临床应用情况

血气分析在RF患者的临床管理中具有重要的应用价值，可提供关于患者气体交换和酸碱平衡状态的详细信息，有助于评估呼吸功能和代谢状态，指导临床治疗和监测疾病进展。对于COPD合并RF患者进行血气分析，发现PaO2、SaO2水平低于不合并RF的COPD患者，可明确其肺功能状况和细胞因子之间的关系[19]，对急性加重期COPD合并Ⅱ型RF患者的血气分析指标进行监测有助于掌握患者病情、评估治疗效果。王亚峰等[20]研究发现，稳定期COPD合并Ⅱ型RF患者由于长期遭受疾病影响，机体内酸碱状态长期失衡，pH值和BE水平均较异常，血气参数分析可对患者预后进行预测；顾玉海等[21]依据COPD合并RF患者的合并RF与否、RF分型和临床结局分析，发现血清表面活性蛋白A(surfactant protein A,SP-A）和SP-D水平虽在RF患者中升高，但与患者预后相关性较低，而血气指标中的血液pH值与COPD合并RF患者预后相关性较高，动态监测其水平变化对患者转归具有一定预测价值。

临床通过对血气分析指标的监测和评估，临床可以更全面地了解RF的病理生理特征，为患者的个体化治疗提供更为准确的依据，以促进呼吸衰竭患者的康复和治疗效果的提升。同时，定期监测血气分析指标的变化可以评估治疗效果，及时调整治疗方案，防止病情进展。

2.3 RF患者血气分析参数与预后的相关性

2.3.1 氧合指标与呼吸衰竭患者预后密切相关，是

评估氧合状态和呼吸功能的关键指标，对于许多疾病的预后和治疗方案的选择都具有重要意义。氧合指标的不良变化可能会引发机体缺氧，PaO2反映了血液中的氧气浓度，SaO2是血红蛋白与氧结合的百分比，低氧血症（低PaO2和SaO2水平）可影响患者预后。对于需要氧疗或机械通气的患者，氧合指标的改善与预后的改善密切相关，医护人员需密切监测和及时干预低氧血症，以改善患者的氧合状态，从而改善其预后。

2.3.2通气异常可能会导致酸碱失衡、组织缺氧和器官功能障碍，影响患者的预后。

PaCO2和呼出末期呼吸循环中测量的二氧化碳分压（end-tidal carbon dioxide pressure,PETCO2）均为衡量血液中二氧化碳水平的指标，可用于评估气道通畅度和通气效果。Contini等[22]研究发现，PaCO2和PETCO2之间具有一定相关性，二者水平差值与临床心胸外科和肺科疾病相关；Gorman等[23]认为相较于PaO2和FiO2，脉搏血氧计测量SpO2/FiO2值在成人ARDS超声诊断和治疗结果检测的可用性和安全性更高；Chen等[5]发现，经肺驱动压力与气道驱动压力均可有效预测ARDS患者60天存活率，且FiO2<10、呼气末压力≥0等与肥胖型ARDS患者生存率相关。Kumar等[24]研究评估了需要氧气治疗的急性呼吸疾病患者SpO2/FiO2(S/F)值与PaO2/FiO2(P/F)值间的相关性，发现S/F值与P/F值均可用于急性呼吸疾病患者治疗效果的监测，但P/F值预测在疾病后期是否需要有创机械通气价值更高。

2.3.3酸碱平衡是机体维持生理平衡所必需的。

血液的酸碱平衡状态通常用pH值表示，碱剩余（base excess,BE）是血液中的缓冲碱剩余量，两者均用于衡量体内酸碱平衡状态，异常的酸碱平衡可能反映出患者体内的重要代谢和生理变化。Kajimoto等[25]明确了较低的碳酸氢盐（HCO3-）水平与较差的肾脏疾病预后之间的相关性，而静脉pH延缓了低碳血症与慢性肾脏疾病进展为需要肾脏替代治疗的RF疾病进程，提示了肾脏疾病患者体内酸碱度对疾病的影响。Rudkin等[26]前瞻性研究了RF患者动脉血和静脉血的酸碱状态，发现在RF休克发生时，动静脉血中的CO2浓度和pH值均能反映组织水平的酸碱失衡状态。

2.3.4 血气分析参数/指标对于评估、诊断和监测肺部和全身健康状况至关重要。

指标水平的改变与疾病状态密切相关，监测这些指标有助于医护人员判断患者病情严重程度和评估治疗效果，进而有助于指导诊疗及改善预后。

2.4 影响RF患者预后的血气分析参数危险因素

RF多发于COPD患者中，影响其疾病进程的基础病理为肺通气和换气功能障碍，由于不同患者的基础疾病与生理状态均不尽相同，影响RF或合并RF患者临床治疗效果和预后的血气指标的危险因素多样化，包括疾病本身、治疗措施、合并症及患者的个体差异等多方面，在RF患者的临床管理中，需要综合考虑多种因素，制定个体化的治疗方案，以促进患者的康复与预后。

临床已有多项研究针对RF治疗的危险因素分析。王洪武等[27]研究发现，PaO2、PaCO2是影响急性发作COPD合并Ⅱ型RF患者治疗效果的独立危险因素，其水平异常是导致通气治疗失败的原因之一。Fukuda等[28]研究了双侧不透性的急性低氧呼吸衰竭患者在重症监护病房死亡的原因，发现在细菌性肺炎和间质性肺病组的亚分析中，基于SpO2与FiO2(S/F）的特征曲线下面积在所有预后标志物中最大，S/F值可能是在重症监护室伴有双侧混浊的急性低氧血症性呼吸衰竭的有价值且无创的预测预后标志物。Catoire等[29]比较了SpO2与SaO2对低血氧症预测的敏感性，使用受试者操作特征曲线评估了SpO2/FiO2比率在低血氧症中300和400 mmHg PaO2/FiO2界限方面的性能，结果显示，SpO2/FiO2可有效预测急性呼吸系统疾病中低血氧症发生。Cho等[30]对急性农药中毒致RF患者动脉血气和血液乳酸水平进行了分析，3 d内进行机械通气，可改善血清中PaO2水平与PaCO2水平，提示中毒导致的血气分析指标改变与RF具有相关性。

2.5 RF患者血气分析临床应用进展

多病因引发的RF的及时诊断对分析病理病因并调整治疗方案意义重大。血气分析参数结果有助对临床危重症患者疾病分型，判断患者疾病风险程度，评估肺部功能状态，对临床医生诊疗方案的选取具有重大意义[31]，对RF危重症患者的预后和转归有着无以取代的价值。

近年来，随着医疗技术的进步和临床经验的积累，血气分析参数在RF的评估、监测及治疗中的作用日益凸显。Hirasawa等[32]采用纤支镜肺泡灌洗细胞模式对ARF患者的死亡情况进行了预测，发现支气管肺泡灌洗液中淋巴细胞≥20%与血气分析参数改善及通气支持显著减少、90 d和1年随访病死率较低有关，提示淋巴细胞与RF患者通气障碍及血气分析参数的相关性，为RF治疗方向提供一定指导。Zheng等[33]将氢/氧混合物给药法用于急性加重期COPD患者治疗，发现其在咳嗽评估测试得分、呼吸咳嗽和痰液量表评分优于单纯氧药治疗，具有可接受的安全性和耐受性，可显著改善血气指标中的PaO2、SaO2和和pH值水平，减轻了肺部氧化应激反应。

pH值与血氧水平为RF诊断的关键指标，低氧血症和高碳酸血症是最常见的血气异常类型，往往提示着患者病情的严重程度，并可能预示着不良的临床结果。氧合、通气、酸碱平衡等血气分析指标的异常为是RF诊断的主要指征，对患者预后的评估和治疗方案的制定至关重要；高碳酸血症与预后不良相关，可能是导致更长住院时间、高住院病死率和较差临床结局的重要原因之一，PaCO2为肺泡通气的最直接反映指标，酸碱失衡的混合性状态越复杂，RF临床治疗难度即越大；低氧血症被认为是患者预后不良的预测因子，尤其针对于慢性RF、肺心疾病或胸壁疾病患者；酸碱平衡失调也是呼吸衰竭中的重要血气异常之一，其程度与患者病情严重程度及预后密切相关，合理的诊疗方案有助于缓解RF临床症状，平衡酸碱功能，恢复血气指标。

3、结论与展望

血气分析为危重患者的重要检查项目，一直是临床关注与研究的焦点。通过对血气分析参数的临床应用、与RF预后和转归相关性有关文献进行检索及分析，RF患者的血气分析参数与预后之间存在着密切的关系。血气分析参数的异常与患者的疾病严重程度、预后和生存率有着显著关系。在RF等危重症患者诊治过程中，动态血气分析参数是临床确定诊断、评估病情、指导诊疗、评估疗效和预测预后的重要依据。血气分析各参数的病理生理意义、临床应用及预后预测价值还需更多更深入的研究。

随着医疗技术的不断进步和临床研究的深入，血气分析在危重患者管理中的作用将得到进一步的强化和拓展。微流控芯片技术[34]在生物医学应用领域的兴起，已在特定器官生理过程的医学诊断及血糖评估中进行应用，推测未来应用于血气分析参数的预后评估模型将使其诊断更加精准；电化学生物传感器的研发[35]，已被开发用于监测糖尿病，虽仍处于早期阶段，然未来或可发展用于监测患者的血气状态，其及时、连续性或可帮助医护人员更加准确地了解患者的病情变化，并及时调整治疗方案。随着越来越多的研究关注于不同病因导致的呼吸衰竭患者的血气分析参数变化规律，可为不同类型的患者提供更加个性化的诊疗方案，为提高患者的治疗效果和生存率提供更有效的支持。

参考文献:

[20]王亚锋,夏晓黎,马艳萍,等.体外膈肌起搏器联合呼吸训练器对稳定期COPD合并Ⅱ型呼吸衰竭患者的临床疗效观察[J].天津医药,2022,50(5):498-502.

[21]顾玉海,石雪峰,牛迪,等.COPD合并呼吸衰竭患者预后因素分析及SP-A和SP-D检测对其预后的评估价值[J].中国医药导报,2020,17(14):135-139.

[27]王洪武,黄琳惠,蔡兴俊,等.有创-无创序贯机械通气治疗AECOPD合并Ⅱ型呼吸衰竭患者的临床疗效及影响因素[J].山东医药,2020,60(13):79-82.

基金资助:四川省国家重点研发项目(编号:20ZDYF2988);

文章来源:刘黎,黄莉,马文娟,等.呼吸衰竭患者血气分析参数与预后关系的研究进展[J].中国急救复苏与灾害医学杂志,2025,20(01):122-126.