氧合作用受损时，可能无法满足外周组织的代谢需求。有多种方法衡量氧合是否受损。

常用指标包括动脉血氧饱和度(SaO2)和外周血氧饱和度(SpO2)、PaO2、肺泡-动脉(A-a)氧梯度，以及动脉血氧分压与吸入氧分数比值(PaO2:FiO2)。SaO2、SpO2、和PaO2是氧合的一般测量指标，而A-a氧梯度和PaO2:FiO2比值在特定情况下才使用。

动脉血氧饱和度和外周血氧饱和度

大部分从肺泡弥散至肺毛细血管的氧与红细胞血红蛋白相结合(约98%)。饱和的血红蛋白(即，含氧血红蛋白)所占百分比可通过测量SaO2或SpO2来确定。

SaO2SaO2是直接测量的动脉血含氧血红蛋白百分比，在动脉血气样本分析(还测量PaO2)中常会报告该结果。

SpO2SpO2采用无创方法，即血气分析仪和脉搏血氧仪，以估算毛细血管床含氧血红蛋白百分比。

最常采用SpO2测量患者的氧合状况，因为该方法无创且通常与SaO2的相关性良好，但在SaO2<90%时的准确度降低。

SaO2检测氧合的准确度更高，因此存在不确定状况时，即肤色深、怀疑SpO2读数有误(例如高铁血红蛋白血症或一氧化碳中毒)，最好在动脉血气分析中检测SaO2。

尚未界定异常SpO2或SaO2，因为还未确定出现组织缺氧的确切阈值。这提示组织缺氧由多种因素导致。可以认为静息时SpO2或SaO2≤95%或者在运动期间血氧饱和度较基线下降≥5%为异常，但不应孤立地以这些数值来评判。举例来说，如果患者之前的静息SaO2为99%，那么静息SaO2为95%可能为异常。

动脉血氧分压

PaO2反映了少量的氧从肺泡弥散至肺毛细血管并溶解于血浆中(约2%)，采用动脉血测量。需要准确评估气体交换时，以及怀疑SpO2为假性的低值、正常值或高值时，我们会检测PaO2。

尚不确定可预测组织缺氧的PaO2阈值，故其确切的异常值还不明确。但可以认为PaO2<80mmHg为异常，并认识到具体阈值因A-a氧梯度(随年龄增长而增宽)而异，不应孤立看待该数值，以及低于约60mmHg通常提示低氧血症。

肺泡-动脉氧梯度

A-a氧梯度(又称A-a氧差异)是氧合的常用测量指标(“A”代表肺泡，“a”代表动脉氧合)。A-a氧梯度是提示肺泡-毛细血管膜完整性的非特异性指标。因此，肺泡-毛细血管单位的任何病变都可增宽该梯度。

通气-血流比例(V/Q)失调、弥散受限和分流导致低氧血症时，A-a氧梯度增宽，而通气不足导致低氧血症时该梯度正常。

我们通常采用A-a氧梯度来缩小低氧血症患者的鉴别诊断范围。

A-a氧梯度是指肺泡中的氧量[即肺泡氧分压(PAO2)]和溶解于血浆的氧量(PaO2)之差：

A-a oxygen gradient = PAO2 - PaO2

PaO2通过动脉血气进行测量，而PAO2采用肺泡气公式计算：

PAO2 = (FiO2 x [Patm - PH2O]) - (PaCO2 ÷ R)

其中FiO2是吸入氧分数(室内空气条件下为0.21)，Patm是大气压(在海平面为760mmHg，5000英尺为633mmHg；10,000英尺为523mmHg)，PH2O是水蒸气压(37℃时为47mmHg)，PaCO2是动脉二氧化碳分压，R是呼吸商。呼吸商在稳定状态下约为0.8，但会随着机体对碳水化合物、蛋白质和脂肪的相对利用情况而改变。采用该肺泡气方程计算的A-a氧梯度值，可能与真实数值存在高达10mmHg的偏差。这是因为该公式是从更加复杂严谨的计算方法简化而来，并且其中的几种独立变量(如，FiO2和R)并不精确。

A-a氧梯度随年龄和FiO2而不同，因此并无可用于界定正常或异常的临界值。随着年龄增长V/Q失调增加，故正常A-a氧梯度也增加；A-a氧梯度随FiO2升高而增加。当患者接受较高的FiO2，PAO2和PaO2均增加。但是，PAO2的增加不成比例，引起A-a氧梯度增宽。

动脉血氧分压与吸入氧分数比值

PaO2/FiO2比值是衡量氧合的另一个常用指标，最常用于接受通气支持的患者。

PaO2/FiO2比值是PaO2除以FiO2的结果。例如，在接受0.5(即50%)的FiO2时PaO2为60mmHg的患者，其PaO2/FiO2比值为120mmHg。正常PaO2/FiO2比值为300-500mmHg，<300mmHg提示气体交换异常，<200mmHg提示中至重度低氧血症。

混合静脉血氧饱和度和中心静脉血氧饱和度

混合静脉血氧饱和度(SvO2)和中心静脉血氧饱和度(ScvO2)分别测量混合静脉血和中心静脉血中结合于血红蛋白的氧所占百分比。

ScvO2检测头部和上半身回流静脉的血氧饱和度，若置入了中心静脉导管，很容易测量；而SvO2是检测全身静脉汇合后的血氧饱和度，需要置入肺动脉导管。通过颈内静脉或锁骨下静脉导管测量的ScvO2常用作SvO2的替代指标。

SvO2和ScvO2反映了组织摄取氧气的程度。SvO2正常值为60%-80%。ScvO2(颈内静脉或锁骨下静脉)正常值>70%。因代谢状态高或心输出量降低而发生氧气摄取增加的患者中，这些指标的测量值较低，而脓毒症患者中的测量值可能较高或较低。