Το SpO₂ γράφεται με κεφαλαία S και O, πεζό p και δείκτη 2: S — saturation (κορεσμός), p — pulse (σφυγμός), δηλαδή κορεσμός μετρημένος με παλμικό οξύμετρο. Τα γράμματα μπροστά έχουν σημασία: SaO₂ είναι το ίδιο μέγεθος από αρτηριακό αίμα στον αναλυτή, ScvO₂ από κεντρική φλέβα, και οι τιμές τους διαφέρουν.
Ο κορεσμός είναι το ποσοστό της αιμοσφαιρίνης που έχει δεσμεύσει οξυγόνο, όχι η ποσότητα του οξυγόνου στο αίμα: σε αναιμία το SpO₂ μπορεί να είναι 99 %, ενώ οι ιστοί δεν παίρνουν αρκετό οξυγόνο. Ούτε είναι η μερική πίεση PaO₂ σε mmHg, που συνδέεται με τον κορεσμό μέσω μιας σιγμοειδούς καμπύλης και στο 97 % είναι περίπου 90 mmHg.
Αριστερά, η άκρη του δαχτύλου με το νύχι είναι πιασμένη ανάμεσα στα LED και τη φωτοδίοδο: το κόκκινο 660 nm και το υπέρυθρο 940 nm αναβοσβήνουν εναλλάξ και περνούν μέσα από το δάχτυλο, ενώ η αρτηρία του πάλλεται στον ρυθμό της καρδιάς. Δεξιά, στη μικρή οθόνη τρέχει η καμπύλη του σφυγμικού κύματος και αναβοσβήνει η ένδειξη των παλμών, ενώ ο δρομέας της κλίμακας από κάτω φτάνει στο 97 % — τον συνήθη κορεσμό ενός υγιούς ανθρώπου στο επίπεδο της θάλασσας.
Φύλλο μονάδας
κλάσμα οξυαιμοσφαιρίνης · σφυγμός δελτίο 1/1 · αναθ. 2026-09Παλμική οξυμετρία SpO₂ · % · min⁻¹
Αδιάστατο μέγεθος · κλάσμα οξυαιμοσφαιρίνης στο παλλόμενο αρτηριακό αίμα, %· σφυγμός — παλμοί ανά λεπτό
Δύο φωτάκια που βλέπουν το αίμα διαμπερώς
Το 1972 ο Τακούο Αογιάγκι, μηχανικός της εταιρείας Nihon Kohden στο Τόκιο, προσπαθούσε να μετρήσει την καρδιακή παροχή από τον τρόπο που αραιώνεται μια χρωστική στο αίμα και εκνευριζόταν με μια παρεμβολή: το σήμα του φωτός που περνούσε μέσα από το αυτί έτρεμε στον ρυθμό του σφυγμού. Κατάλαβε ότι αυτό το τρέμουλο ήταν δώρο — πάλλεται μόνο το αρτηριακό αίμα, και αν κοιτάξει κανείς μόνο το κυμαινόμενο μέρος του φωτός δύο χρωμάτων, το δέρμα, τα οστά και οι φλέβες βγαίνουν από τον υπολογισμό από μόνα τους.
Έτσι γεννήθηκε το παλμικό οξύμετρο — ένα κλιπ που μέσα σε δευτερόλεπτα δείχνει τι ποσοστό της αιμοσφαιρίνης στις αρτηρίες μεταφέρει οξυγόνο. Ως τα τέλη της δεκαετίας του 1980 έγινε υποχρεωτικό στην αναισθησία, και στην πανδημία του 2020 οικιακή συσκευή εκατομμυρίων ανθρώπων· τότε φάνηκε ότι σε άτομα με σκούρο δέρμα δείχνει συχνότερα φυσιολογική τιμή όταν το οξυγόνο είναι ήδη λίγο.
Η σελίδα περνά το φως μέσα από το δάχτυλο, δείχνει πώς από δύο σφυγμικά κύματα προκύπτει ένα ποσοστό και εξετάζει από πού προέρχεται το σφάλμα και τι κάνουν γι' αυτό οι ρυθμιστικές αρχές.
01 · Ορισμός
δύο φώτα · λόγος R · βαθμονόμησηΤο SpO₂ είναι το κλάσμα της οξυαιμοσφαιρίνης στην αιμοσφαιρίνη που μπορεί να μεταφέρει οξυγόνο, μετρημένο από το φως που διαπέρασε τον ιστό. Η οξυαιμοσφαιρίνη είναι έντονα κόκκινη και απορροφά λίγο κόκκινο φως στα 660 nm, αλλά περισσότερο υπέρυθρο στα 940 nm, ενώ η ανηγμένη αιμοσφαιρίνη το αντίθετο· ο λόγος των δύο απορροφήσεων δείχνει πόση αιμοσφαιρίνη έχει δεσμεύσει οξυγόνο.
Για να αποκλείσει το δέρμα, το οστό και το φλεβικό αίμα, η συσκευή κρατά μόνο το παλμικό μέρος του σήματος, AC, και το διαιρεί με το σταθερό, DC, για κάθε χρώμα, και έπειτα διαιρεί τον λόγο του κόκκινου με τον λόγο του υπέρυθρου. Προκύπτει ένας αδιάστατος αριθμός R, ο «λόγος των λόγων», και όσο μεγαλύτερος είναι, τόσο χαμηλότερος ο κορεσμός.
Η σκέδαση του φωτός στο δάχτυλο είναι πολύ σύνθετη για να βγει θεωρητικά το ποσοστό από το R, γι' αυτό η σχέση βρίσκεται πειραματικά: εθελοντές αναπνέουν μείγμα με μειωμένο οξυγόνο, τους παίρνουν αρτηριακό αίμα, και τα σημεία «R — SaO₂» σχηματίζουν την καμπύλη βαθμονόμησης που αποθηκεύεται στη συσκευή. Απλοποιημένα είναι κοντά στην ευθεία SpO₂ ≈ 110 − 25·R.
Τι βλέπει η συσκευή και τι όχι
Αριστερά, ένα πραγματικό παλμικό οξύμετρο δαχτύλου σε δάχτυλο με δέρμα χρωματισμένο κατά την κλίμακα Monk: στο πάνω κάλυμμα φωτίζεται η οθόνη με τον κορεσμό και τον σφυγμό, και ένα άνοιγμα στο περίβλημα δείχνει πώς τα LED κόκκινου και υπέρυθρου φωτός φωτίζουν εναλλάξ την άκρη του δαχτύλου πάνω από την παλλόμενη αρτηρία προς τη φωτοδίοδο. Δεξιά, ένα μόνιτορ δίπλα στην κλίνη με δύο σφυγμικά κύματα, όπως τα βλέπει η φωτοδίοδος: το εύρος τους είναι το AC και η μετατόπισή τους το DC. Οι ρυθμιστές ορίζουν τον πραγματικό κορεσμό του αρτηριακού αίματος, τη μελάγχρωση του δέρματος, την αιμάτωση και τον σφυγμό· η συσκευή δείχνει τον δικό της αριθμό και η σελίδα τον συγκρίνει με την αλήθεια.
Βαθμονόμηση σε ανοιχτόχρωμους εθελοντές
Η μελανίνη απορροφά το κόκκινο φως αισθητά περισσότερο από το υπέρυθρο, και σε σκούρο δέρμα λιγότερο κόκκινο φως φτάνει ως την παλλόμενη αρτηρία και πίσω, ενώ το σήμα γίνεται ασθενέστερο και μετατοπισμένο. Αν η καμπύλη βαθμονόμησης συλλέχθηκε κυρίως σε ανοιχτόχρωμους εθελοντές, η συσκευή δεν λαμβάνει υπόψη αυτή τη μετατόπιση και υπερεκτιμά τον κορεσμό, και μάλιστα περισσότερο στις χαμηλές τιμές, όπου το σφάλμα είναι πιο επικίνδυνο. Το 2020 μια μελέτη στο NEJM έδειξε ότι η λανθάνουσα υποξαιμία — πραγματική SaO₂ κάτω από 88 % με SpO₂ 92—96 % — ήταν τρεις φορές συχνότερη σε μαύρους ασθενείς απ' ό,τι σε λευκούς.
02 · Μετατροπή
καμπύλη · ακρίβεια · υψόμετροΑπό το ποσοστό στην πίεση του οξυγόνου
Δώστε κορεσμό, μερική πίεση οξυγόνου ή λόγο R, και η σελίδα θα τα μετατρέψει το ένα στο άλλο μέσω της καμπύλης αποδέσμευσης οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης, θα δείξει σε ποιο εύρος βρίσκεται η πραγματική SaO₂ με το επιτρεπτό σφάλμα της συσκευής και τι κορεσμό να περιμένετε σε υψόμετρο.
Κανόνας μνήμης: κορεσμός 90 % αντιστοιχεί σε περίπου 60 mmHg οξυγόνου, και κάτω από αυτό το σημείο η καμπύλη πέφτει απότομα.
Το μονοξείδιο του άνθρακα δεσμεύει την αιμοσφαιρίνη σε καρβοξυαιμοσφαιρίνη, η οποία στα 660 nm μοιάζει σχεδόν με οξυαιμοσφαιρίνη, και σε δηλητηρίαση το παλμικό οξύμετρο δείχνει φυσιολογικό 98 %, ενώ το αίμα δεν έχει αρκετό οξυγόνο. Η μεθαιμοσφαιρίνη, αντίθετα, τραβά την ένδειξη προς το 85 % όποιος κι αν είναι ο πραγματικός κορεσμός· και στις δύο περιπτώσεις την αλήθεια τη δίνει μόνο το CO-οξύμετρο του αναλυτή αερίων αίματος.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Όργανα μέτρησης
αυτί · κλιπ · ρολόι · CO-οξύμετροΤέσσερις τρόποι να δεις το χρώμα του αίματος
Όργανο για πιλότους χωρίς μάσκα οξυγόνου
Στη διάρκεια του πολέμου ο Γκλεν Μίλικαν κατασκεύασε ωτικό οξύμετρο για να προειδοποιεί τους πιλότους για έλλειψη οξυγόνου σε ύψος. Ο λοβός του αυτιού θερμαινόταν ώστε το αίμα του να γίνει σχεδόν αρτηριακό, και η συσκευή σύγκρινε κόκκινο και πράσινο φως· δούλευε, αλλά ήταν ιδιότροπη και χρειαζόταν βαθμονόμηση σε κάθε άνθρωπο, επειδή δεν ήξεραν ακόμη να απομονώνουν το παλμικό μέρος του σήματος.
Το κλιπ του Αογιάγκι
Στο κλιπ δύο LED ανάβουν εναλλάξ, μερικές φορές με μια παύση κατά την οποία η φωτοδίοδος μετρά τον φωτισμό του δωματίου, και η συσκευή λαμβάνει τρία σήματα εκατοντάδες φορές το δευτερόλεπτο. Από το κόκκινο και το υπέρυθρο κύμα απομονώνει τα παλμικά μέρη, υπολογίζει το R, το μεσοτιμεί σε μερικά δευτερόλεπτα και το μετατρέπει σε ποσοστό μέσω του πίνακα βαθμονόμησης, ενώ η περίοδος του κύματος δίνει τον σφυγμό.
Φως που δεν περνά διαμπερώς
Ένα ρολόι δεν μπορεί να φωτίσει τον καρπό διαμπερώς, γι' αυτό το LED και η φωτοδίοδος βρίσκονται δίπλα δίπλα, και η συσκευή πιάνει το φως που σκεδάζεται προς τα πίσω κάτω από το δέρμα. Ο σφυγμός μετριέται έτσι αξιόπιστα, συνήθως με πράσινο φως, αλλά ο κορεσμός βγαίνει λιγότερο ακριβής: το σήμα είναι ασθενέστερο, ο καρπός κινείται, και οι περισσότερες τέτοιες συσκευές δεν είναι ιατροτεχνολογικά προϊόντα.
Το πρότυπο με το οποίο κρίνεται το κλιπ
Στον αναλυτή αερίων αίματος το αρτηριακό αίμα αιμολύεται, τοποθετείται σε κυψελίδα και διαπερνάται από δεκάδες μήκη κύματος, ώστε η συσκευή να διακρίνει χωριστά την οξυαιμοσφαιρίνη, την ανηγμένη, την καρβοξυ- και τη μεθαιμοσφαιρίνη. Η SaO₂ του είναι η αλήθεια με την οποία βαθμονομούνται και ελέγχονται τα παλμικά οξύμετρα, και σε αμφίβολες περιπτώσεις ο γιατρός παίρνει αρτηριακό αίμα αντί να εμπιστευτεί το κλιπ.
05 · Κανόνες γραφής
Sp και Sa · ποσοστά · οξυγόνοΤο γράμμα πριν από το O₂ ονομάζει τη συσκευή
Ο κορεσμός γράφεται με την ένδειξη της πηγής, σε ακέραιο ποσοστό και με τις συνθήκες — αν ο άνθρωπος αναπνέει ατμοσφαιρικό αέρα ή λαμβάνει οξυγόνο.
Η πρώτη γραμμή δεξιά χάνει τα κεφαλαία και πεζά, τον δείκτη και το σύμβολο του ποσοστού, η δεύτερη μπερδεύει τον κορεσμό με την πίεση του οξυγόνου, και η τρίτη βάζει ίσον ανάμεσα στο κλιπ και στον αναλυτή αερίων αίματος, παρόλο που το επιτρεπτό σφάλμα της συσκευής είναι μερικές ποσοστιαίες μονάδες. Η τέταρτη ονομάζει το κλάσμα της δεσμευμένης αιμοσφαιρίνης ποσότητα οξυγόνου, η πέμπτη αποδίδει στη συσκευή ακρίβεια δεκάτου που δεν έχει, και η έκτη γράφει τον σφυγμό σε χερτζ, ενώ 72 παλμοί ανά λεπτό είναι 1,2 Hz.
06 · Γειτονικές μονάδες
πίεση · μήκος κύματος · συχνότηταΓύρω από το SpO₂ βρίσκονται το χιλιοστόμετρο στήλης υδραργύρου, με το οποίο μετριέται η πίεση του οξυγόνου στο αίμα, το νανόμετρο — το μήκος κύματος στο οποίο οι αιμοσφαιρίνες διαφέρουν στο χρώμα — και οι παλμοί ανά λεπτό, που η ίδια συσκευή μετρά από το σφυγμικό κύμα.
Συνδέεται με τον κορεσμό μέσω της σιγμοειδούς καμπύλης αποδέσμευσης της αιμοσφαιρίνης.
Τα 660 και 940 nm επιλέχθηκαν εκεί όπου οι αιμοσφαιρίνες διαφέρουν περισσότερο.
Ο σφυγμός από την περίοδο του σφυγμικού κύματος, η ίδια συχνότητα με της καρδιάς.
07 · Ιστορικό μέρος
αρχείο · από τον λοβό του αυτιού ως τον FDAΠώς η παρεμβολή έγινε το κύριο σήμα
{title}
{text}
Πόσο συχνά η συσκευή έχανε την έλλειψη οξυγόνου
Το ύψος της στήλης είναι το ποσοστό των ζευγών μετρήσεων όπου το SpO₂ ήταν 92—96 % και η πραγματική SaO₂ κάτω από 88 %, σε λευκούς και μαύρους ασθενείς στη μελέτη των Σιόντινγκ και συν., NEJM 2020· κλίμακα από το μηδέν έως 12 %. Το πλαίσιο περιβάλλει τις στήλες.
Τριπλάσια διαφορά με τον ίδιο αριθμό στην οθόνη — και ακριβώς μετά από αυτή τη μελέτη οι ρυθμιστικές αρχές αναθεώρησαν τις απαιτήσεις για τις δοκιμές.
Μια συσκευή που βαθμονομείται με ανθρώπους
Το παλμικό οξύμετρο δεν έχει πρότυπο που να μπορεί να μπει στο κλιπ: η καμπύλη βαθμονόμησης για κάθε μοντέλο λαμβάνεται σε ζωντανούς ανθρώπους, στους οποίους στο εργαστήριο μειώνεται σταδιακά το οξυγόνο, ενώ ταυτόχρονα τους παίρνουν αρτηριακό αίμα. Το πρότυπο ISO 80601-2-61 απαιτεί τουλάχιστον δέκα υγιείς εθελοντές και αρκετές εκατοντάδες ζεύγη σημείων στο εύρος από 70 έως 100 %, και η ακρίβεια εκφράζεται ως μέση τετραγωνική διαφορά Arms: οι ρυθμιστικές αρχές επιτρέπουν το πολύ τρεις έως τέσσερις ποσοστιαίες μονάδες.
Το αδύνατο σημείο αποδείχθηκε η σύνθεση αυτών των δέκα ανθρώπων. Οι παλιοί κανόνες απαιτούσαν μόνο λίγους εθελοντές με σκούρο δέρμα, και οι συσκευές που περνούσαν τις δοκιμές σχεδόν δεν ελέγχονταν σε αυτούς· το μέσο σφάλμα σε όλη την ομάδα φαινόταν μικρό, και η συστηματική απόκλιση για ένα μέρος των ανθρώπων χανόταν μέσα του.
Μετά τις μελέτες του 2020—2022 ο FDA συγκάλεσε επιτροπή ειδικών και πρότεινε να δοκιμάζονται οι συσκευές σε ανθρώπους όλου του φάσματος μελάγχρωσης, η οποία να εκτιμάται αντικειμενικά από το χρώμα του δέρματος και όχι με ερωτηματολόγιο, και να αναφέρεται χωριστά η ακρίβεια για κάθε ομάδα. Έτσι το ζήτημα της δικαιοσύνης έγινε για πρώτη φορά ζήτημα μετρολογίας: για ποιους έγινε η βαθμονόμηση.
Οι επτά θεμελιώδεις μονάδες του SI
Κατάλογος μεγεθών
Ιατρική
Μια σταγόνα οξέος αλλάζει το χρώμα του χυμού, το αλάτι χρωματίζει τη φλόγα, το νερό παγώνει με ένα χτύπημα. Από κάτω, όλα τα φύλλα του Simetrium κατά επιστήμη και αλφαβητικά.
Άνοιγμα ευρετηρίου →