يُكتب SpO₂ بحرفين كبيرين S و O وحرف صغير p ودليل سفلي 2: الحرف S من saturation والحرف p من pulse، أي التشبّع المقيس بمقياس التأكسج النبضي. والحرف الأول مهم: SaO₂ هو الكمية نفسها مقيسةً في دم شرياني بجهاز التحليل، و ScvO₂ في دم الوريد المركزي، وأرقامها مختلفة.
التشبّع هو نسبة الهيموغلوبين المرتبط بالأكسجين، لا كمية الأكسجين في الدم: ففي فقر الدم قد يبلغ SpO₂ نسبة 99 % بينما لا يصل الأنسجة ما يكفيها من الأكسجين. وليس هو الضغط الجزئي PaO₂ بوحدة mmHg، الذي يرتبط بالتشبّع بمنحنى على شكل حرف S ويساوي عند 97 % نحو 90 mmHg.
على اليسار طرف إصبع بظفره مشبوك بين صمامين ضوئيين وثنائي ضوئي: الضوء الأحمر 660 nm والأشعة تحت الحمراء 940 nm يومضان بالتناوب ويعبران الإصبع، والشريان داخله ينبض مع القلب. وعلى اليمين تجري موجة النبض على شاشة صغيرة وتومض علامة الضربات، ويصل مؤشر المقياس في الأسفل إلى 97 % — وهو التشبّع المعتاد لدى الشخص السليم عند مستوى البحر.
صفحة الوحدة
نسبة الهيموغلوبين المؤكسج · النبض بطاقة 1/1 · مراجعة 2026-09قياس التأكسج النبضي SpO₂ · % · min⁻¹
كمية لا بُعد لها · نسبة الهيموغلوبين المؤكسج في الدم الشرياني النابض، %؛ النبض — ضربات في الدقيقة
ضوءان يريان الدم من خلال الجسد
في عام 1972 كان تاكوو أوياغي، المهندس في شركة Nihon Kohden في طوكيو، يحاول قياس النتاج القلبي من طريقة تخفّف صبغة في الدم، وكان منزعجًا من تشويش: إشارة الضوء العابر للأذن كانت ترتجف مع النبض. فأدرك أن هذه الرجفة هي الهدية بعينها — فالدم الشرياني وحده ينبض، وإذا نُظر فقط إلى الجزء المتذبذب من ضوء بلونين خرج الجلد والعظم والأوردة من الحساب تلقائيًا.
هكذا وُلد مقياس التأكسج النبضي — مِشبك يبيّن في ثوانٍ كم في المئة من هيموغلوبين الشرايين يحمل الأكسجين. وبحلول أواخر عقد 1980 صار إلزاميًا في التخدير، وفي جائحة 2020 صار جهازًا منزليًا لدى الملايين، وعندها تبيّن أنه لدى ذوي البشرة الداكنة يُظهر القيمة الطبيعية أكثر من غيرهم حين يكون الأكسجين قد انخفض فعلًا.
تمرّر هذه البطاقة الضوء عبر الإصبع، وتبيّن كيف تتحول موجتا النبض إلى نسبة مئوية، وتشرح مصدر الخطأ وما تفعله الجهات التنظيمية حياله.
01 · التعريف
ضوءان · النسبة R · المعايرةSpO₂ هو نسبة الهيموغلوبين المؤكسج من الهيموغلوبين القادر على حمل الأكسجين، مقيسةً بالضوء العابر للنسيج. الهيموغلوبين المؤكسج أحمر زاهٍ ويمتص قليلًا من الضوء الأحمر عند 660 nm لكنه يمتص أكثر من الأشعة تحت الحمراء عند 940 nm، والهيموغلوبين المختزل على العكس؛ والنسبة بين الامتصاصين هي ما يدل على مقدار الهيموغلوبين المرتبط بالأكسجين.
لاستبعاد الجلد والعظم والدم الوريدي يأخذ الجهاز الجزء النابض من الإشارة فقط، AC، ويقسمه على الجزء الثابت، DC، لكل لون، ثم يقسم نسبة الأحمر على نسبة الأشعة تحت الحمراء. فينتج عدد لا بُعد له R، «نسبة النسبتين»، وكلما كبر كان التشبّع أدنى.
يتشتت الضوء في الإصبع بطريقة معقدة جدًا لا تسمح باستنتاج النسبة المئوية من R نظريًا بقوانين الفيزياء، لذلك تُحدَّد العلاقة تجريبيًا: يتنفس متطوعون خليطًا منخفض الأكسجين، ويُسحب منهم دم شرياني، فتشكّل النقاط «R — SaO₂» منحنى معايرة يُخزَّن في الجهاز. وهو بتبسيط قريب من الخط المستقيم SpO₂ ≈ 110 − 25·R.
ما يراه الجهاز وما لا يراه
على اليسار مقياس تأكسج نبضي إصبعي حقيقي على إصبع لُوّن جلده حسب مقياس مونك: على الغطاء العلوي تضيء شاشة بالتشبّع والنبض، وتكشف فتحة في الهيكل كيف يضيء الصمامان الأحمر وتحت الأحمر بالتناوب طرف الإصبع فوق الشريان النابض نحو الثنائي الضوئي. وعلى اليمين شاشة مراقبة سريرية بموجتي نبض كما يراهما الثنائي الضوئي: سعتهما هي AC وإزاحتهما هي DC. تحدد المزالق التشبّع الحقيقي للدم الشرياني وتصبّغ الجلد والإرواء والنبض؛ ويعرض الجهاز رقمه، وتقارنه البطاقة بالحقيقة.
معايرة على متطوعين فاتحي البشرة
يمتص الميلانين الضوء الأحمر أقوى بكثير من الأشعة تحت الحمراء، فيصل في البشرة الداكنة قدر أقل من الضوء الأحمر إلى الشريان النابض ويعود منه، وتصبح الإشارة أضعف ومنزاحة. وإذا جُمع منحنى المعايرة أساسًا على متطوعين فاتحي البشرة فإن الجهاز لا يأخذ هذه الإزاحة في الحسبان ويبالغ في تقدير التشبّع، وأشد ما يكون ذلك عند القيم المنخفضة حيث الخطأ أخطر. وفي عام 2020 بيّنت دراسة في NEJM أن نقص الأكسجة الخفي — أي SaO₂ حقيقي دون 88 % مع SpO₂ بين 92—96 % — كان أكثر بثلاثة أضعاف لدى المرضى السود منه لدى البيض.
02 · التحويل
المنحنى · الدقة · الارتفاعمن النسبة المئوية إلى ضغط الأكسجين
أدخل التشبّع أو الضغط الجزئي للأكسجين أو النسبة R، وستحوّل البطاقة كلًّا منها إلى الآخر عبر منحنى تفكك الهيموغلوبين، وتبيّن النطاق الذي يقع فيه SaO₂ الحقيقي ضمن الخطأ المسموح للجهاز، وأي تشبّع يُتوقع على الارتفاع.
قاعدة للحفظ: تشبّع 90 % يقابل نحو 60 mmHg من الأكسجين، وتحت هذه النقطة ينحدر المنحنى بشدة.
يرتبط أول أكسيد الكربون بالهيموغلوبين فيكوّن الكربوكسي هيموغلوبين، الذي يبدو عند 660 nm شبيهًا جدًا بالهيموغلوبين المؤكسج، فيُظهر مقياس التأكسج النبضي في التسمم قيمة طبيعية 98 % مع أن الدم يفتقر إلى الأكسجين. أما الميثيموغلوبين فيشدّ القراءة نحو 85 % أيًّا كان التشبّع الحقيقي؛ وفي الحالتين لا يعطي الحقيقة إلا مقياس CO-oximeter في جهاز تحليل غازات الدم.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · أدوات القياس
الأذن · المِشبك · الساعة · مقياس CO-oximeterأربع طرق لرؤية لون الدم
جهاز لطيارين بلا قناع أكسجين
في أثناء الحرب صنع غلين ميليكان مقياس تأكسج أذنيًا لتحذير الطيارين من نقص الأكسجين على الارتفاعات. كانت شحمة الأذن تُدفَّأ ليصبح دمها شبه شرياني، وكان الجهاز يقارن الضوء الأحمر بالأخضر؛ وقد عمل، لكنه كان متقلبًا ويحتاج إلى معايرة على كل شخص، لأن فصل الجزء النابض من الإشارة لم يكن ممكنًا بعد.
مِشبك أوياغي
في المِشبك صمامان ضوئيان يُضاءان بالتناوب، وأحيانًا مع فاصل يقيس فيه الثنائي الضوئي إضاءة الغرفة الخلفية، فيتلقى الجهاز ثلاث إشارات مئات المرات في الثانية. ومن الموجتين الحمراء وتحت الحمراء يستخرج الأجزاء النابضة، ويحسب R، ويأخذ متوسطه على بضع ثوانٍ ويحوّله إلى نسبة مئوية بجدول المعايرة، أما دورة الموجة فتعطي النبض.
ضوء لا يعبر إلى الجهة الأخرى
لا تستطيع الساعة أن تضيء المعصم من جانب إلى آخر، لذلك يوضع الصمام الضوئي والثنائي الضوئي متجاورين، ويلتقط الجهاز الضوء المتشتت راجعًا من تحت الجلد. يُقاس النبض بهذه الطريقة بثقة، وغالبًا بالضوء الأخضر، أما التشبّع فيخرج أقل دقة: فالإشارة أضعف، والمعصم يتحرك، ومعظم هذه الأجهزة ليست أجهزة طبية.
المرجع الذي يُحكم به على المِشبك
في جهاز تحليل غازات الدم يُحلَّل الدم الشرياني ويوضع في خلية قياس ويُضاء بعشرات الأطوال الموجية، فيميز الجهاز الهيموغلوبين المؤكسج والمختزل والكربوكسي هيموغلوبين والميثيموغلوبين كلًّا على حدة. و SaO₂ الذي يعطيه هو الحقيقة التي تُعايَر عليها مقاييس التأكسج النبضي وتُختبر، وفي الحالات الملتبسة يسحب الطبيب دمًا من الشريان ولا يثق بالمِشبك.
05 · قواعد الكتابة
Sp و Sa · النسب المئوية · الأكسجينالحرف قبل O₂ يسمّي الجهاز
يُكتب التشبّع مع رمز المصدر، وبعدد صحيح من النسب المئوية، ومع الظروف — هل يتنفس الشخص هواء الغرفة أم يتلقى الأكسجين.
السطر الأول على اليسار يفقد حالة الأحرف والدليل السفلي وعلامة النسبة المئوية، والثاني يخلط التشبّع بضغط الأكسجين، والثالث يضع علامة المساواة بين المِشبك وجهاز تحليل الغازات مع أن الخطأ المسموح للجهاز بضع نقاط مئوية. والرابع يسمّي نسبة الهيموغلوبين المرتبط كمية أكسجين، والخامس ينسب إلى الجهاز دقة حتى الأعشار لا يملكها، والسادس يكتب النبض بالهرتز مع أن 72 ضربة في الدقيقة تساوي 1,2 Hz.
06 · الوحدات المجاورة
الضغط · طول الموجة · التردديحيط بـ SpO₂ المليمتر الزئبقي الذي يُقاس به ضغط الأكسجين في الدم، والنانومتر — طول الموجة الذي تختلف عنده ألوان الهيموغلوبين — والضربات في الدقيقة التي يعدّها الجهاز نفسه من موجة النبض.
يرتبط بالتشبّع بمنحنى تفكك الهيموغلوبين الذي على شكل حرف S.
اختير 660 و 940 nm حيث يختلف نوعا الهيموغلوبين أكثر ما يكون.
النبض من دورة موجة النبض، وهو التردد نفسه الذي للقلب.
07 · القسم التاريخي
أرشيف · من شحمة الأذن إلى FDAكيف صار التشويش الإشارة الرئيسية
{title}
{text}
كم مرة فات الجهاز نقصُ الأكسجين
ارتفاع العمود هو نسبة أزواج القياسات التي كان فيها SpO₂ بين 92—96 % والـ SaO₂ الحقيقي دون 88 %، لدى المرضى البيض والسود في دراسة سجودينغ وزملائه، NEJM 2020؛ والمقياس من الصفر إلى 12 %. ويحيط الإطار بالأعمدة.
فرق بثلاثة أضعاف مع الرقم نفسه على الشاشة — وبعد هذا العمل تحديدًا راجعت الجهات التنظيمية متطلبات الاختبار.
جهاز معايرته هي البشر
ليس لمقياس التأكسج النبضي مرجع يمكن وضعه في المِشبك: فمنحنى المعايرة لكل طراز يُسجَّل على أناس أحياء يُنقَص أكسجينهم تدريجيًا في المختبر مع سحب دمهم الشرياني في الوقت نفسه. ويشترط المعيار ISO 80601-2-61 ما لا يقل عن عشرة متطوعين أصحاء وبضع مئات من أزواج النقاط في المدى من 70 إلى 100 %، وتُعبَّر الدقة بالفرق الجذري التربيعي المتوسط Arms: وتسمح الجهات التنظيمية بما لا يزيد على ثلاث إلى أربع نقاط مئوية.
تبيّن أن نقطة الضعف في تكوين هؤلاء العشرة. فالقواعد القديمة لم تشترط إلا بضعة متطوعين من ذوي البشرة الداكنة، والأجهزة التي اجتازت الاختبارات لم تُختبر عليهم تقريبًا؛ وبدا متوسط الخطأ في المجموعة كلها صغيرًا، بينما ذابت فيه الإزاحة المنهجية لدى بعض الناس.
بعد دراسات 2020—2022 دعت FDA لجنة خبراء واقترحت اختبار الأجهزة على أناس من مدى التصبّغ كله، مع تقييمه موضوعيًا بلون الجلد لا باستبيان، والإبلاغ عن الدقة لكل مجموعة على حدة. وهكذا صارت مسألة العدالة لأول مرة مسألة مترولوجيا: لمن صُمِّمت المعايرة.
الوحدات الأساسية السبع في النظام الدولي
فهرس الكميات
الطب
قطرة حمض تغيّر لون العصير، والملح يلوّن اللهب، والماء يتجمد بنقرة. وتحتها كل صفحات Simetrium بحسب المجال وبالترتيب الأبجدي.
افتح الفهرس ←