脈搏血氧儀

脈搏血氧儀是一種無創監測一個人的方法,血氧飽和度。外週氧飽和度(SPÒ 2)讀數通常是2%的精度內的更理想的讀取動脈血氧飽和度的動脈血氣分析。但兩者的相關性足夠好,因此安全、方便、無創、廉價的脈搏血氧飽和度測量方法對於臨床使用中的氧飽和度測量很有價值。

最常見的方法是透射式脈搏血氧飽和度。在這種方法中,傳感器設備被放置在患者身體的較薄部位,通常是指尖或耳垂,或嬰兒的腳。指尖和耳垂比其他組織具有更高的血流量,這有助於熱傳遞。該設備將兩種波長的光通過身體部位到達光電探測器。它測量每個波長的吸光度變化,從而確定僅由脈動動脈血引起的吸光度。


反射式脈搏血氧飽和度是一種不太常見的替代透射式脈搏血氧飽和度的方法。這種方法不需要人體的薄切片,因此非常適合腳、前額和胸部等通用應用,但它也有一些局限性。由於靜脈回流到心臟受損,頭部的血管舒張和靜脈血淤積會導致前額區域的動脈和靜脈搏動相結合,並導致虛假的 SpO2結果。雖然經歷發生這種情況麻醉用氣管插管和機械通氣或病人在頭低腳高位。

醫療用途

脈搏血氧儀是一種醫療設備,可間接監測患者血液的氧飽和度(與直接通過血樣測量氧飽和度相反)和皮膚血容量的變化,產生可進一步處理為其他測量值的光體積描記圖. 脈搏血氧儀可以集成到多參數患者監護儀中。大多數監視器還顯示脈搏率。便攜式電池供電的脈搏血氧儀也可用於運輸或家庭血氧監測。

優點

脈搏血氧儀對於血氧飽和度的無創連續測量特別方便。相比之下,血氣水平必須在實驗室中根據抽取的血樣進行測定。脈搏血氧飽和度可用於患者氧合不穩定的任何環境,包括重症監護、手術、恢復、急診和醫院病房環境、未加壓飛機上的飛行員,用於評估任何患者的氧合,並確定補充氧氣的有效性或需要. 雖然脈搏血氧儀用於監測氧合,但它不能確定氧氣的代謝,或患者使用的氧氣量。為此,還需要測量二氧化碳(CO2) 水平。它也可能用於檢測通氣異常。然而,使用脈搏血氧儀檢測通氣不足會因使用補充氧氣而受到損害,因為只有當患者呼吸室內空氣時,才能可靠地檢測到呼吸功能異常。因此,如果患者能夠在室內空氣中保持足夠的氧合作用,則常規補充氧氣可能是不必要的,因為這可能導致無法檢測到通氣不足。

由於其使用簡單且能夠提供連續和即時的氧飽和度值,脈搏血氧儀在急診醫學中至關重要,並且對於呼吸或心臟問題尤其是COPD或用於診斷一些睡眠障礙,如呼吸暫停和呼吸不足。對於阻塞性睡眠呼吸暫停患者,在試圖入睡的大部分時間裡,脈搏血氧飽和度讀數將在 70-90% 的範圍內。

便攜式電池供電的脈搏血氧儀對於在美國10,000 英尺(3,000 米)或 12,500 英尺(3,800 米)以上需要補充氧氣的非加壓飛機上操作的飛行員非常有用。便攜式脈搏血氧儀對於登山者和運動員也很有用,他們的氧氣水平在高海拔地區或運動時可能會降低。一些便攜式脈搏血氧儀採用軟件來繪製患者的血氧和脈搏圖表,作為檢查血氧水平的提醒。

連接性的進步使患者能夠在沒有電纜連接到醫院監護儀的情況下連續監測他們的血氧飽和度,而不會犧牲患者數據流回床邊監護儀和集中式患者監護系統。

對於 COVID-19 患者,脈搏血氧飽和度有助於及早發現無症狀缺氧,患者看起來和感覺仍然很舒服,但他們的 SpO2 非常低。這種情況發生在醫院或家中的患者身上。低 SpO2 可能表明與 COVID-19 相關的嚴重肺炎,需要呼吸機。

限制

脈搏血氧飽和度僅測量血紅蛋白飽和度,而不是通氣量,並且不是呼吸功能的完整測量。它不能替代在實驗室中檢查的血氣,因為它不能顯示鹼不足、二氧化碳水平、血液pH 值或碳酸氫鹽(HCO - ) 濃度。通過監測呼出的 CO 2可以很容易地測量氧的代謝,但飽和度數據沒有提供關於血氧含量的信息。血液中的大部分氧氣由血紅蛋白攜帶;在嚴重貧血的情況下,血液中的血紅蛋白較少,儘管血紅蛋白已飽和,但仍不能攜帶那麼多的氧氣。

因為脈搏血氧儀設備是在健康受試者中校準的,所以對於危重病人和早產兒來說準確性很差。

讀數錯誤的低可能是由用於監測的肢體灌注不足引起的(通常是由於肢體寒冷,或由於使用血管加壓藥引起的血管收縮);不正確的傳感器應用;高度老繭的皮膚;或運動(如顫抖),尤其是在低灌注期間。為確保精度,傳感器應返回穩定的脈沖和/或脈衝波形。脈搏血氧飽和度技術在運動和低灌注條件下提供準確數據的能力不同。

肥胖、低血壓(低血壓)和一些血紅蛋白變異會降低結果的準確性。一些家用脈搏血氧儀的採樣率很低,這會大大低估血氧水平的下降。]當讀數低於 80% 時,脈搏血氧飽和度的準確度顯著下降。

脈搏血氧飽和度也不是循環氧充足的完整測量。如果血液中血流量不足或血紅蛋白不足(貧血),儘管動脈氧飽和度很高,組織仍會缺氧。

由於脈搏血氧儀僅測量結合血紅蛋白的百分比,因此當血紅蛋白與氧氣以外的其他物質結合時,會出現假高或假低讀數:

  • 血紅蛋白對一氧化碳的親和力高於對氧氣的親和力,儘管患者實際上處於低氧血症,但仍可能出現高讀數。在一氧化碳中毒的情況下,這種不准確可能會延遲對缺氧(低細胞氧水平)的識別。
  • 氰化物中毒的讀數偏高,因為它會減少從動脈血中提取的氧氣。在這種情況下,讀數沒有錯誤,因為早期氰化物中毒時動脈血氧確實很高。
  • 80 年代中期,高鐵血紅蛋白血症的特徵是導致脈搏血氧飽和度讀數。
  • COPD [尤其是慢性支氣管炎] 可能會導致讀數錯誤。

一種允許連續測量血紅蛋白異常的無創方法是脈搏血氧飽和度計,它由 Masimo 於 2005 年製造。通過使用額外的波長,它為臨床醫生提供了一種測量血紅蛋白異常、碳氧血紅蛋白和高鐵血紅蛋白以及總血紅蛋白的方法。

研究表明,對於深色膚色的成年人,普通脈搏血氧儀設備的錯誤率可能更高,這引發了人們的擔憂,即脈搏血氧飽和度測量的不准確可能會加劇美國等多種族人口國家的系統性種族主義。脈搏血氧飽和度用於篩查睡眠呼吸暫停和其他類型的睡眠呼吸障礙,這些在美國是少數族裔中更為普遍的疾病。

裝備

除了專業用途的脈搏血氧儀外,還有許多廉價的“消費者”型號。關於消費者血氧計的可靠性的意見各不相同;一個典型的評論是“關於家用顯示器的研究數據好壞參半,但它們往往在幾個百分點內準確”。一些具有活動跟踪功能的智能手錶包含血氧計功能。

移動應用程序

移動應用脈搏血氧儀使用手電筒和手機攝像頭,而不是傳統脈搏血氧儀使用的紅外光。但是,應用程序無法生成準確的讀數,因為相機無法測量兩個波長的光反射,因此通過智能手機上的應用程序獲得的氧飽和度讀數與臨床使用不一致。事實上,有一項研究表明這些並不可靠。因此,即使脈搏血氧儀並不完美,但與智能手機應用程序脈搏血氧儀相比,它們仍然準確得多。

機制

血氧監測器顯示血液中含氧量的百分比。更具體地說,它測量血紅蛋白(血液中攜帶氧氣的蛋白質)的負載百分比。對於沒有肺部病變的患者,可接受的正常 SaO2範圍為 95% 至 99%。對於在海平面或海平面附近呼吸室內空氣的人,可以通過血氧監測儀“外周氧飽和度” (SpO2) 讀數估計動脈 pO 2

操作方式

典型的脈搏血氧儀使用電子處理器和一對通過患者身體的半透明部分(通常是指尖或耳垂)面向光電二極管的小型發光二極管(LED) 。一個 LED 為紅色,波長為 660 nm,另一個為紅外線波長為 940 nm。這些波長的光吸收在含氧血液和缺氧血液之間存在顯著差異。氧化血紅蛋白吸收更多的紅外光並允許更多的紅光通過。脫氧血紅蛋白允許更多的紅外光通過並吸收更多的紅光。LED 依次循環,一個打開,然後另一個,然後每秒關閉大約 30 次,這使光電二極管能夠分別響應紅光和紅外光,並根據環境光基線進行調整。

測量傳輸的光量(換句話說,未被吸收的光量),並為每個波長產生單獨的歸一化信號。這些信號會隨著時間的推移而波動,因為存在的動脈血量隨著每次心跳而增加。通過從每個波長的透射光中減去最小透射光,校正其他組織的影響,為脈動動脈血生成連續信號。然後由處理器計算紅光測量值與紅外光測量值的比率(代表氧合血紅蛋白與脫氧血紅蛋白的比率),然後該比率由處理器通過轉換為 SpO 。信號分離也有其他用途:通常顯示代表脈動信號的體積描記器波形(“體積波”),以直觀地顯示脈搏和信號質量,以及脈動信號之間的數字比率和基線吸光度(“灌注指數”)可用於評估灌注。

其中 HbO 2是氧合血紅蛋白(氧合血紅蛋白),Hb 是脫氧血紅蛋白。

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