SpO₂ se píše s velkými S a O, malým p a dolním indexem 2: S znamená saturation a p pulse, tedy saturace měřená pulzním oxymetrem. Písmena vpředu jsou důležitá: SaO₂ je táž veličina z arteriální krve v analyzátoru, ScvO₂ z centrální žíly, a jejich hodnoty se liší.
Saturace je podíl hemoglobinu obsazeného kyslíkem, nikoli množství kyslíku v krvi: při anémii může být SpO₂ 99 %, a tkáním přesto kyslík chybí. Není to ani parciální tlak PaO₂ v mmHg, který se saturací souvisí přes křivku tvaru S a při 97 % činí asi 90 mmHg.
Vlevo je špička prstu s nehtem sevřená mezi LED diodami a fotodiodou: červená 660 nm a infračervená 940 nm střídavě blikají a procházejí prstem, a tepna v něm pulzuje v rytmu srdce. Vpravo na malém displeji běží pulzní vlna a bliká značka úderů a jezdec stupnice dole dojede na 97 % – obvyklou saturaci zdravého člověka u hladiny moře.
List jednotky
podíl oxyhemoglobinu · tep list 1/1 · rev. 2026-09Pulzní oxymetrie SpO₂ · % · min⁻¹
Bezrozměrná veličina · podíl oxyhemoglobinu v pulzující arteriální krvi, %; tep – údery za minutu
Dvě světýlka, která vidí krví skrz
V roce 1972 se inženýr tokijské firmy Nihon Kohden Takuo Aoyagi pokoušel měřit srdeční výdej podle toho, jak se v krvi ředí barvivo, a rozčilovalo ho rušení: signál světla prošlého uchem se chvěl v rytmu pulzu. Uvědomil si, že právě toto chvění je dar – pulzuje jen arteriální krev, a když se sleduje pouze kolísající část světla dvou barev, kůže, kost i žíly z výpočtu vypadnou samy.
Tak vznikl pulzní oxymetr – klips, který během několika sekund ukáže, kolik procent hemoglobinu v tepnách nese kyslík. Koncem 1980. let se stal povinným při anestezii a v pandemii roku 2020 domácím přístrojem milionů lidí; tehdy se ukázalo, že u lidí s tmavou kůží častěji ukazuje normu, když už je kyslíku málo.
Stránka vede světlo prstem, ukazuje, jak ze dvou pulzních vln vzniknou procenta, a rozebírá, odkud se bere chyba a co s ní dělají regulační úřady.
01 · Definice
dvě světla · poměr R · kalibraceSpO₂ je podíl oxyhemoglobinu z hemoglobinu schopného přenášet kyslík, měřený pomocí světla prošlého tkání. Oxyhemoglobin je jasně červený a pohlcuje málo červeného světla na 660 nm, ale více infračerveného na 940 nm, zatímco redukovaný hemoglobin naopak; poměr obou absorpcí udává, kolik hemoglobinu je obsazeno kyslíkem.
Aby přístroj odfiltroval kůži, kost a žilní krev, bere jen pulzující část signálu, AC, a pro každou barvu ji dělí stálou složkou, DC; potom dělí červený poměr infračerveným. Vznikne bezrozměrné číslo R, „poměr poměrů“, a čím je větší, tím nižší je saturace.
Světlo se v prstu rozptyluje příliš složitě na to, aby šlo procenta z R odvodit teoreticky, a proto se vztah hledá experimentálně: dobrovolníci dýchají směs se sníženým obsahem kyslíku, odebírá se jim arteriální krev a body „R – SaO₂“ tvoří kalibrační křivku uloženou v přístroji. Zjednodušeně se blíží přímce SpO₂ ≈ 110 − 25·R.
Co přístroj vidí a co ne
Vlevo je skutečný prstový pulzní oxymetr na prstu, jehož kůže je zbarvena podle Monkovy škály: na horním víčku svítí displej se saturací a tepem a výřez v pouzdře ukazuje, jak červená a infračervená LED dioda střídavě prosvěcují špičku prstu nad pulzující tepnou směrem k fotodiodě. Vpravo je monitor u lůžka se dvěma pulzními vlnami tak, jak je vidí fotodioda: jejich rozkmit je AC a posun je DC. Posuvníky nastavují skutečnou saturaci arteriální krve, pigmentaci kůže, perfuzi a tep; přístroj ukazuje své číslo a stránka ho porovnává se skutečností.
Kalibrace na světlých dobrovolnících
Melanin pohlcuje červené světlo znatelně silněji než infračervené, a tak se v tmavé kůži k pulzující tepně a zpět dostane méně červeného světla a signál zeslábne a posune se. Pokud byla kalibrační křivka nabrána převážně na dobrovolnících se světlou kůží, přístroj tento posun nezohledňuje a saturaci nadhodnocuje, a to nejvíce při nízkých hodnotách, kdy je chyba nejnebezpečnější. V roce 2020 studie v NEJM ukázala, že skrytá hypoxémie – skutečná SaO₂ pod 88 % při SpO₂ 92—96 % – se u černých pacientů vyskytovala třikrát častěji než u bílých.
02 · Převod
křivka · přesnost · výškaOd procent k tlaku kyslíku
Zadejte saturaci, parciální tlak kyslíku nebo poměr R a stránka je převede jedno na druhé podle disociační křivky hemoglobinu, ukáže, v jakém rozmezí leží skutečná SaO₂ při přípustné chybě přístroje, a jakou saturaci čekat ve výšce.
Pravidlo k zapamatování: 90 % saturace odpovídá asi 60 mmHg kyslíku a pod tímto bodem křivka prudce klesá.
Oxid uhelnatý váže hemoglobin na karboxyhemoglobin, který na 660 nm vypadá téměř jako oxyhemoglobin, a při otravě pulzní oxymetr ukazuje normálních 98 %, ačkoli krvi chybí kyslík. Methemoglobin naopak táhne údaj k 85 % při jakékoli skutečné saturaci; v obou případech dává pravdivou hodnotu jen CO-oxymetr analyzátoru krevních plynů.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Měřicí přístroje
ucho · klips · hodinky · CO-oxymetrČtyři způsoby, jak vidět barvu krve
Přístroj pro piloty bez kyslíkové masky
Za války sestrojil Glenn Millikan ušní oxymetr, který měl varovat letce před nedostatkem kyslíku ve výšce. Ušní lalůček se zahříval, aby v něm krev byla téměř arteriální, a přístroj porovnával červené a zelené světlo; fungoval, ale byl vrtošivý a vyžadoval kalibraci na každém člověku, protože pulzující část signálu se ještě neuměla oddělit.
Aoyagiho klips
V klipsu se dvě LED diody zapínají střídavě, někdy s pauzou, během níž fotodioda měří okolní světlo v místnosti, a přístroj tak získává tři signály několiksetkrát za sekundu. Z červené a infračervené vlny oddělí pulzující části, spočítá R, zprůměruje ho za několik sekund a podle kalibrační tabulky převede na procenta; perioda vlny dává tep.
Světlo, které neprochází skrz
Hodinky nemohou prosvítit zápěstí skrz, proto jsou LED dioda a fotodioda vedle sebe a přístroj zachycuje světlo rozptýlené zpět zpod kůže. Tep se takto měří spolehlivě, většinou zeleným světlem, saturace však vychází méně přesně: signál je slabší, zápěstí se hýbe a většina takových zařízení nejsou zdravotnické prostředky.
Etalon, podle kterého se klips posuzuje
V analyzátoru krevních plynů se arteriální krev hemolyzuje, vloží do kyvety a prosvítí desítkami vlnových délek, takže přístroj rozliší oxyhemoglobin, redukovaný hemoglobin, karboxy- a methemoglobin každý zvlášť. Jeho SaO₂ je pravda, podle níž se pulzní oxymetry kalibrují a ověřují, a ve sporných případech lékař odebere krev z tepny, místo aby věřil klipsu.
05 · Pravidla zápisu
Sp a Sa · procenta · kyslíkPísmeno před O₂ jmenuje přístroj
Saturace se píše s označením zdroje, v celých procentech a s podmínkami – zda člověk dýchá vzduch, nebo dostává kyslík.
První řádek vpravo ztrácí velikost písmen, index a znak procenta, druhý zaměňuje saturaci s tlakem kyslíku a třetí klade rovnítko mezi klips a analyzátor krevních plynů, ačkoli přípustná chyba přístroje je několik procent. Čtvrtý nazývá podíl obsazeného hemoglobinu množstvím kyslíku, pátý přisuzuje přístroji přesnost na desetiny, kterou nemá, a šestý píše tep v hertzích, ačkoli 72 úderů za minutu je 1,2 Hz.
06 · Sousední jednotky
tlak · vlnová délka · frekvenceSpO₂ obklopuje milimetr rtuťového sloupce, v němž se měří tlak kyslíku v krvi, nanometr – vlnová délka, na níž se hemoglobiny liší barvou – a údery za minutu, které týž přístroj počítá z pulzní vlny.
Se saturací souvisí přes disociační křivku hemoglobinu tvaru S.
660 a 940 nm jsou zvoleny tam, kde se hemoglobiny liší nejvíce.
Tep podle periody pulzní vlny, stejná frekvence jako u srdce.
07 · Historický oddíl
archiv · od ušního lalůčku k FDAJak se z rušení stal hlavní signál
{title}
{text}
Jak často přístroj přehlédl nedostatek kyslíku
Výška sloupce je podíl párů měření, v nichž SpO₂ byla 92—96 %, ale skutečná SaO₂ pod 88 %, u bílých a černých pacientů ve studii Sjodinga a kol., NEJM 2020; stupnice od nuly do 12 %. Rámeček obepíná sloupce.
Trojnásobný rozdíl při stejném čísle na displeji – a právě po této práci regulační úřady přehodnotily požadavky na zkoušky.
Přístroj, jehož kalibrací jsou lidé
Pulzní oxymetr nemá etalon, který by šlo vložit do klipsu: kalibrační křivka každého modelu se snímá na živých lidech, kterým se v laboratoři postupně snižuje přísun kyslíku a současně se jim odebírá arteriální krev. Norma ISO 80601-2-61 vyžaduje nejméně deset zdravých dobrovolníků a několik set párů bodů v rozsahu od 70 do 100 % a přesnost se vyjadřuje střední kvadratickou odchylkou Arms: regulační úřady připouštějí nejvýše tři až čtyři procenta.
Slabé místo se ukázalo ve složení těchto deseti lidí. Staré předpisy požadovaly jen několik dobrovolníků s tmavou kůží, takže přístroje, které prošly zkouškami, na nich téměř ověřeny nebyly; průměrná chyba celé skupiny vypadala malá a systematický posun u části lidí se v ní ztrácel.
Po studiích z let 2020—2022 svolal FDA poradní panel odborníků a navrhl zkoušet přístroje na lidech z celého rozsahu pigmentace, hodnocené objektivně podle barvy kůže, nikoli podle dotazníku, a přesnost uvádět zvlášť pro každou skupinu. Tak se otázka spravedlnosti poprvé stala otázkou metrologie: pro koho byla kalibrace udělána.
Sedm základních jednotek SI
Katalog veličin
Medicína
Kapka kyseliny změní barvu šťávy, sůl obarví plamen, voda zamrzne po klepnutí. Pod nimi všechny listy Simetria podle oborů a abecedně.
Otevřít rejstřík →