麻醉科 - 生理監測

麻醉生理監測

一、 氧氣輸送與組織氧合

• **氧氣輸送量 (Oxygen Delivery, DO₂) **：
  • 定義：單位時間內血液向組織輸送氧氣的總量。
  • 決定因素：心輸出量 (Cardiac Output, CO) × **動脈血氧含量 (Arterial Oxygen Content, CaO₂) **。
• **動脈血氧飽和度 (SpO₂) **：
  • 原理：監測動脈血中血紅素攜帶氧氣的比例。
  • 限制：
    • SpO₂ > 90% 僅表示動脈血氧合良好，但不完全反映組織氧氣供應是否足夠。
    • 未考量血紅素總量、心輸出量、氧氣釋放能力等因素。
• **混合靜脈血氧飽和度 (Mixed Venous Oxygen Saturation, SvO₂) **：
  • 定義：反映全身組織利用氧氣後，剩餘在靜脈血中的氧氣量，是評估組織氧氣供需平衡的重要指標。
  • 正常值：約 60-80% (65-75%)。
  • 臨床意義：
    • SvO₂ 降低：表示組織氧氣利用增加或氧氣供應不足，提示組織可能存在缺氧風險。
    • SvO₂ 降低的可能原因：
      • 氧氣供應不足：心輸出量低、血紅素不足、動脈血氧飽和度低。
      • 氧氣消耗過多：發燒、疼痛控制不佳、敗血症。

二、 脈動式血氧飽和監測儀 (Pulse Oximeter)

• 原理：
  • 非侵入性、連續性監測動脈血氧飽和度 (SpO₂)，是監測氧合 (oxygenation) 的標準工具，即時顯示血氧飽和度。
  • 基於朗伯-比爾定律 (Lambert-Beer law)，利用兩種不同波長光線（紅光約 660nm 和紅外光約 940nm）穿透組織。
  • 含氧血紅素 (O₂Hb) 和 去氧血紅素 (deO₂Hb) 對這兩種波長的光有不同的吸收特性：O₂Hb 主要吸收紅外光，deO₂Hb 主要吸收紅光。
  • 儀器透過測量脈動性動脈血中 O₂Hb 和 deO₂Hb 對光的吸收比值來計算 SpO₂。
• 讀數不準確的因素：
  • 任何改變光線吸收或干擾血紅素測量的因素。
  • 常見因素：指甲油、環境光線、低灌流、一氧化碳中毒 (COHb)、變性血紅素 (MetHb)。
• 錯誤性讀數類型：
  • 錯誤性低估 (False Low Readings)：實際 SpO₂ 高於 儀器讀數。
  • 錯誤性高估 (False High Readings)：實際 SpO₂ 低於 儀器讀數。
  • 一氧化碳中毒 (COHb)：COHb 吸收紅光，被儀器誤判為 O₂Hb，導致 SpO₂ 讀數被高估。

三、 潮氣末二氧化碳 (End-Tidal CO₂, EtCO₂)

• 定義：呼氣末期肺泡氣體中的二氧化碳濃度，通常與動脈血二氧化碳分壓 (PaCO₂) 接近。它是非侵入性、實時監測換氣 (ventilation) 的最直接且即時的方法，反映肺泡通氣和肺部血流灌注的情況。
• 臨床應用：
  • 確認氣管內管 (endotracheal tube) 是否正確置入氣管，是最可靠且最快速的方法。
  • 能顯示每次呼吸排出的二氧化碳量。
  • 在通氣和代謝穩定的情況下，EtCO₂ 與肺血流 (pulmonary blood flow，反映心輸出量) 和二氧化碳產生量成正比。當心輸出量下降時，肺血流減少，導致肺部排出二氧化碳量減少，EtCO₂ 也會隨之下降。因此，EtCO₂ 可以作為監測心輸出量變化的「趨勢」指標。
• EtCO₂ 與 PaCO₂ 的關係：
  • 正常情況下，EtCO₂ 會略低於 PaCO₂，兩者之間存在約 2-5 mmHg 的梯度 (gradient)。
  • 此梯度受多種因素影響：心輸出量、肺部灌流、肺部疾病 (如肺栓塞、慢性阻塞性肺病)。
  • 當肺部灌流不足或死腔增加時，梯度會變大。因此，EtCO₂ 不能完全且精確地反應 PaCO₂ 的變化。
  • 影響因素：二氧化碳的產生、運送、肺部通氣和灌流。
• 臨床意義：
  • EtCO₂ 突然降低：
    • 肺部灌流減少 (如：肺栓塞、心輸出量下降)
    • 通氣不足 (如：呼吸迴路鬆脫)
    • 二氧化碳產生減少 (較少見)
• 氣管內管置入的波形判讀：
  • 正常波形：穩定的方波形，數值通常介於 35-45 mmHg。
  • 食道插管波形：典型的「洗出效應 (washout effect)」，剛開始可能會有 1-3 個波峰 (胃或食道內殘留 CO₂)，隨後波幅迅速衰減，最終波形會趨於平坦，二氧化碳數值接近零。
  • 重要警示：即使初期 SpO₂ 仍維持正常，EtCO₂ 異常波形也應立即引起警覺，因血氧下降通常有延遲。一旦懷疑食道插管，應立即拔管並重新插管。

四、 麻醉深度監測與腦電圖 (EEG)

• 目的：確保患者維持適當麻醉深度，避免術中知曉 (intraoperative awareness) 及麻醉過深風險。
• 腦電圖 (Electroencephalography, EEG)：
  • 原理：監測腦部電生理活動，其波形變化與鎮靜及麻醉深度密切相關。
  • 麻醉對 EEG 的影響：
    • 全身麻醉會抑制大腦活動，導致腦波從清醒時的快波轉變為慢波。
    • 深度麻醉下，EEG 可能出現爆發抑制 (burst suppression)。
  • 應用：基於 EEG 的監測儀器，如雙頻指數 (Bispectral Index, BIS) 和熵值 (Entropy)，可將複雜 EEG 訊號轉換成單一數值，幫助評估麻醉深度。
  • BIS 數值範圍：0 (腦電靜止) 到 100 (完全清醒)。
  • Burst suppression：深度麻醉或腦損傷時的 EEG 模式，特徵是腦電活動在爆發與抑制之間交替，此時 BIS 值通常非常低，接近 0-20。
  • 臨床意義：有助於降低術中知曉的風險。
  • 特定狀態下的 EEG：
    • 腦幹死亡 (Brain Death)：EEG 呈現等電位 (isoelectric) 狀態，表示大腦皮質完全沒有電生理活動。
    • 植物人 (Vegetative State)：腦幹功能通常完整，仍有睡眠-清醒週期，但腦波模式與正常睡眠不同，通常呈現瀰漫性慢波活動，缺乏正常睡眠時的特定波形（如睡眠紡錘波、K 複合波）。
• 腦血氧監測 (Cerebral Oximeter)：
  • 功能：主要監測腦部氧合狀態。
  • 限制：與麻醉深度無直接關係，不能作為麻醉深度的良好指標。
• 麻醉藥物對 EEG 的影響：

五、 循環功能監測：血管內容積與輸液反應性

• 心臟前負荷 (Cardiac Preload)：
  • 定義：心室舒張末期的容積或壓力，反映心臟在收縮前所承受的充填量。
• 血管內容積的反應性 (Intravascular Volume Responsiveness)：
  • 定義：病人是否會對輸液治療產生心輸出量增加的反應。
• 預測輸液反應性的指標：

• 其他侵入性心血管監測：
  • 肺動脈導管 (Pulmonary Artery Catheter)：可測量 SvO₂、心輸出量、肺動脈壓、肺微血管楔壓 (PAWP)，全面評估心血管功能。
  • 經食道超音波 (Transesophageal Echocardiography, TEE)：提供即時、高解析度的心臟結構和功能影像，對於心臟瓣膜、心室容積、心肌收縮力及導管位置的監測非常有用，且適用於多種手術。
• 動脈波形放大 (Arterial Waveform Amplification)：
  • 動脈壓力波從主動脈向周邊傳遞時，會因血管彈性、反射波等因素，導致收縮壓 (systolic pressure) 和脈壓 (pulse pressure) 逐漸升高。因此，周邊動脈（如股動脈）的脈壓通常會比中央動脈（如主動脈）高。
• Allen test：
  • 用於評估橈動脈 (radial artery) 置管前手部尺動脈 (ulnar artery) 的側枝循環。雖然廣泛使用，但其在減少導管置入相關後遺症方面的有效性並未被嚴謹的科學證據完全證實。
• 風險提示：任何侵入性監測皆有風險，數據的誤用或誤判是導致不良後果的常見原因。

六、 手術中神經肌肉監測

• 非去極性肌肉鬆弛劑 (Nondepolarizing Muscle Relaxant)：
  • 作用：阻斷神經肌肉交界處的乙醯膽鹼受體，導致肌肉麻痺。
  • 臨床考量：術後需確認肌肉功能完全恢復，確保病人能安全自主呼吸及拔管。
• 神經肌肉阻斷的監測：
  • 四聯刺激 (Train-of-Four, TOF)：
    • 原理：給予神經（通常監測內收拇肌 (adductor pollicis)）四次連續電刺激，觀察肌肉收縮反應。
    • 監測指標：計算第四次收縮與第一次收縮的比例 (TOF ratio)。此比值用於評估神經肌肉阻斷的程度。
    • 恢復標準：當 TOF ratio > 0.9 時，表示肌肉功能已充分恢復，可安全拔管。
  • 術後殘留肌肉神經阻斷 (residual neuromuscular blockade)：若 TOF ratio 低於 0.9，可能導致缺氧、呼吸道阻塞等呼吸道併發症。
• 神經肌肉阻斷劑 (NMBDs) 的逆轉劑：

• 麻醉藥物對 NMBDs 的影響：
  • 吸入性氣體麻醉劑本身具肌肉鬆弛作用，與 NMBDs 有協同作用，可能增加術後殘留肌肉神經阻斷的風險，尤其在高齡者。

七、 手術中神經監測 (Neurologic Monitors)

• 目的：評估神經系統功能，及早發現潛在神經損傷，以便及時干預。
• 常用技術：
  • 體感覺誘發電位 (Somatosensory-Evoked Potentials, SSEP)
  • 運動誘發電位 (Motor-Evoked Potentials, MEP)
  • 肌電圖 (Electromyogram, EMG)
• 麻醉藥物對神經監測的影響：
  • 麻醉藥物會影響神經電生理訊號，監測期間需維持穩定麻醉深度和生理恆定。

八、 麻醉與體溫調節

• 麻醉對體溫的影響：
  • 麻醉會抑制體溫調節中樞，導致血管擴張和熱量重新分佈，使核心體溫下降，引起低體溫 (Hypothermia) 或 高體溫 (Hyperthermia)。
  • 即使是區域麻醉 (Regional Anesthesia)，也會因血管擴張導致體熱重新分佈和散失，結合手術室環境，仍有發生低體溫的風險。
• 體溫異常的風險與監測：
  • 術中低體溫：增加術後發抖、心血管事件、凝血功能障礙、傷口感染、藥物代謝延遲的風險。
  • 惡性高熱 (Malignant Hyperthermia)：
    • 罕見但致命的遺傳性疾病。
    • 由吸入性麻醉劑或琥珀膽鹼 (succinylcholine) 誘發。
    • 導致體溫急劇升高。
    • 區域麻醉本身不會誘發惡性高熱。
  • 建議無論全身麻醉或區域麻醉，都應常規監測病人體溫。

九、 MRI (磁振造影) 安全規範

• 磁場危險性：
  • 拋射效應 (Projectile Effect)：MRI儀器強大磁場會吸引任何鐵磁性 (Ferromagnetic) 物品，造成危險及設備損壞。
• 設備兼容性要求：
  • 進入MRI室的設備必須為：
    • MRI兼容 (MRI-compatible)：非鐵磁性材料製成，如鋁、鈦、塑膠。
    • MRI條件兼容 (MRI-conditional)：在特定條件下可安全使用。
  • 許多醫療設備有專為MRI環境設計的特殊版本。

十、 術後腎功能監測

• 急性腎損傷 (Acute Kidney Injury, AKI)：
  • 定義：手術常見併發症，會增加死亡率。
  • 麻醉期間維持穩定的血壓、心輸出量和足夠的血管內容積，是確保腎臟獲得足夠血液灌流、維持腎功能的最重要措施。
• 腎功能評估指標：
  • 尿液輸出量 (Urine Output)：AKI 的早期徵兆之一，但術後尿量減少不一定代表腎功能受損。它主要反映腎小管功能，且受多種因素影響（如利尿劑、ADH），不能完全代表腎絲球過濾率 (GFR)。
  • 腎絲球過濾率 (Glomerular Filtration Rate, GFR)：最直接反映腎臟清除廢物能力的指標。
  • 血漿肌酸酐濃度 (Creatinine Concentration)：常用指標，但其上升通常在腎功能已有顯著下降後才表現，敏感性較差。血清肌酸酐與 GFR 之間並非線性關係，尤其在 GFR 輕度下降時，肌酸酐可能變化不明顯。當 GFR 顯著下降時，肌酸酐才會明顯升高。
  • 新型生物標記 (Biomarkers)：
    • 如 Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL)、Kidney Injury Molecule-1 (KIM-1) 和 介白素-18 (Interleukin-18)。
    • 可在肌酸酐上升之前更早地檢測到腎損傷，敏感性更高。介白素-18 與腎小管壓力反應相關。

十一、 心肌缺血監測 (Myocardial Ischemia)

• 心電圖 (ECG) 是術中監測心肌缺血的重要工具。
• ST 段變化：
  • ST 段壓低 (ST segment depression) 或 ST 段抬高 (ST segment elevation) 是對心肌缺血最敏感的指標。
  • ST 段壓低：通常表示心內膜下缺血 (subendocardial ischemia)。
  • ST 段抬高：通常表示透壁性缺血 (transmural ischemia) 或心肌梗塞 (myocardial infarction)。
• 術中心肌缺血特點：
  • 常表現為ST 段壓低。
  • 常常是「無症狀性 (silent ischemia)」。
  • 可能表現為廣泛性或非特異性的 ECG 變化，精確定位缺血區域通常較困難。
• 監測導程：監測心肌缺血最敏感的導程通常是 V5，其次是 V4。
• 判讀限制：麻醉藥物、電解質異常、體溫變化等因素可能影響 ECG 判讀。