SpO₂ را با حروف بزرگ S و O، حرف کوچک p و زیرنویس 2 می‌نویسند: S از saturation و p از pulse است، یعنی اشباعی که با پالس اکسی‌متر اندازه گرفته شده است. حرف جلویی مهم است: SaO₂ همان کمیت در خون شریانی است که دستگاه آنالیزور می‌سنجد، ScvO₂ در خون ورید مرکزی، و اعدادشان با هم فرق دارد.
اشباع سهم هموگلوبینی است که اکسیژن گرفته، نه مقدار اکسیژن خون: در کم‌خونی SpO₂ ممکن است 99 % باشد و با این حال اکسیژن به بافت‌ها نرسد. همچنین فشار جزئی PaO₂ بر حسب mmHg هم نیست که با منحنی Sشکل به اشباع مربوط است و در 97 % حدود 90 mmHg است.
در سمت چپ نوک انگشت با ناخن میان دیودهای نوری و فتودیود گیر افتاده است: نور قرمز 660 nm و فروسرخ 940 nm به نوبت روشن می‌شوند و از انگشت می‌گذرند و سرخرگ درون آن هم‌گام با قلب می‌تپد. در سمت راست روی صفحهٔ کوچک موج نبض می‌دود و نشانگر ضربان چشمک می‌زند و عقربهٔ مقیاس پایین به 97 % می‌رسد — اشباع معمول آدم سالم در سطح دریا.
برگهٔ یکا
سهم اکسی‌هموگلوبین · نبض برگهٔ 1/1 · ویرایش 2026-09پالس اکسی‌متری SpO₂ · % · min⁻¹
کمیت بی‌بعد · سهم اکسی‌هموگلوبین در خون شریانی تپنده، %؛ نبض — ضربان در دقیقه
دو چراغ که خون را از پشت بدن می‌بینند
در سال 1972 تاکوئو آئویاگی، مهندس شرکت Nihon Kohden در توکیو، می‌کوشید برون‌ده قلب را از روی رقیق شدن رنگ در خون بسنجد و از یک مزاحم کلافه بود: سیگنال نوری که از گوش می‌گذشت هم‌گام با نبض می‌لرزید. او دریافت که همین لرزش هدیه است — تنها خون شریانی می‌تپد و اگر فقط به بخش نوسانی نور دو رنگ نگاه کنیم، پوست و استخوان و سیاهرگ‌ها خودبه‌خود از محاسبه کنار می‌روند.
پالس اکسی‌متر این‌گونه پدید آمد — گیره‌ای که در چند ثانیه نشان می‌دهد چند درصد هموگلوبین سرخرگ‌ها اکسیژن حمل می‌کند. تا پایان دههٔ 1980 در بیهوشی اجباری شد و در همه‌گیری 2020 ابزار خانگی میلیون‌ها نفر، و آن‌گاه روشن شد که در افراد با پوست تیره بیشتر وقتی اکسیژن کم است مقدار طبیعی نشان می‌دهد.
این برگه نور را از انگشت می‌گذراند، نشان می‌دهد چگونه از دو موج نبض درصد به دست می‌آید و بررسی می‌کند خطا از کجا می‌آید و نهادهای ناظر با آن چه می‌کنند.
01 · تعریف
دو نور · نسبت R · کالیبراسیونSpO₂ سهم اکسی‌هموگلوبین از هموگلوبینِ توانا به حمل اکسیژن است که با نور گذرنده از بافت سنجیده می‌شود. اکسی‌هموگلوبین سرخ روشن است و نور قرمز 660 nm را کم جذب می‌کند ولی فروسرخ 940 nm را بیشتر، و هموگلوبین احیاشده برعکس؛ نسبت این دو جذب نشان می‌دهد چه مقدار از هموگلوبین اکسیژن گرفته است.
دستگاه برای کنار گذاشتن پوست، استخوان و خون سیاهرگی فقط بخش تپندهٔ سیگنال، AC، را برمی‌دارد و آن را برای هر رنگ بر بخش ثابت، DC، تقسیم می‌کند و سپس نسبت قرمز را بر نسبت فروسرخ تقسیم می‌کند. نتیجه عدد بی‌بعد R است، «نسبتِ نسبت‌ها»، و هرچه بزرگ‌تر باشد اشباع پایین‌تر است.
پراکندگی نور در انگشت از نظر فیزیکی پیچیده‌تر از آن است که بتوان درصد را به‌طور نظری از R به دست آورد، پس رابطه را با آزمایش می‌یابند: داوطلبان مخلوطی با اکسیژن کمتر تنفس می‌کنند، از آنان خون شریانی می‌گیرند و نقطه‌های «R — SaO₂» منحنی کالیبراسیونی می‌سازند که در دستگاه ذخیره می‌شود. به‌طور ساده‌شده این منحنی به خط راست SpO₂ ≈ 110 − 25·R نزدیک است.
دستگاه چه می‌بیند و چه نمی‌بیند
در سمت چپ یک پالس اکسی‌متر انگشتی واقعی روی انگشتی است که پوستش بر پایهٔ مقیاس مونک رنگ شده است: روی درپوش بالایی صفحه‌ای با اشباع و نبض روشن است و برشی در بدنه نشان می‌دهد که دیودهای قرمز و فروسرخ چگونه به نوبت نوک انگشت را بالای سرخرگ تپنده به سوی فتودیود روشن می‌کنند. در سمت راست مانیتور کنار تخت با دو موج نبض، آن‌گونه که فتودیود می‌بیند: دامنهٔ آن‌ها AC است و جابه‌جایی‌شان DC. لغزنده‌ها اشباع واقعی خون شریانی، رنگدانهٔ پوست، خون‌رسانی و نبض را تعیین می‌کنند؛ دستگاه عدد خودش را نشان می‌دهد و برگه آن را با مقدار واقعی مقایسه می‌کند.
کالیبراسیون روی داوطلبان روشن‌پوست
ملانین نور قرمز را بسیار بیشتر از فروسرخ جذب می‌کند و در پوست تیره نور قرمز کمتری تا سرخرگ تپنده و بازگشت از آن می‌رسد و سیگنال ضعیف‌تر و جابه‌جا می‌شود. اگر منحنی کالیبراسیون بیشتر روی داوطلبان روشن‌پوست گردآوری شده باشد، دستگاه این جابه‌جایی را به حساب نمی‌آورد و اشباع را بیش از واقع نشان می‌دهد، آن هم بیش از همه در مقادیر پایین که خطا خطرناک‌تر است. در سال 2020 پژوهشی در NEJM نشان داد که هیپوکسمی پنهان — SaO₂ واقعی زیر 88 % در حالی که SpO₂ برابر 92—96 % است — در بیماران سیاه‌پوست سه برابر بیشتر از بیماران سفیدپوست رخ می‌داد.
02 · تبدیل
منحنی · دقت · ارتفاعاز درصد تا فشار اکسیژن
اشباع، فشار جزئی اکسیژن یا نسبت R را وارد کنید تا برگه آن‌ها را با منحنی تجزیهٔ هموگلوبین به یکدیگر تبدیل کند، نشان دهد SaO₂ واقعی با خطای مجاز دستگاه در چه بازه‌ای است و در ارتفاع چه اشباعی را باید انتظار داشت.
قاعده‌ای برای به خاطر سپردن: اشباع 90 % یعنی حدود 60 mmHg اکسیژن، و زیر این نقطه منحنی با شیب تند پایین می‌افتد.
مونوکسید کربن با هموگلوبین پیوند می‌یابد و کربوکسی‌هموگلوبین می‌سازد که در 660 nm تقریباً مانند اکسی‌هموگلوبین دیده می‌شود، و در مسمومیت پالس اکسی‌متر 98 % طبیعی نشان می‌دهد هرچند خون کم‌اکسیژن است. مت‌هموگلوبین برعکس، عدد را با هر اشباع واقعی به سوی 85 % می‌کشد؛ در هر دو حالت تنها CO-اکسی‌متر دستگاه گازهای خون مقدار واقعی را می‌دهد.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · ابزارهای اندازه‌گیری
گوش · گیره · ساعت · CO-اکسیمترچهار راه برای دیدن رنگ خون
دستگاهی برای خلبانان بی‌ماسک اکسیژن
در زمان جنگ گلن میلیکان اکسی‌متر گوش را ساخت تا خلبانان را از کمبود اکسیژن در ارتفاع آگاه کند. نرمهٔ گوش را گرم می‌کردند تا خونش تقریباً شریانی شود و دستگاه نور قرمز را با سبز مقایسه می‌کرد؛ کار می‌کرد، اما دمدمی بود و برای هر نفر کالیبراسیون جداگانه می‌خواست، چون هنوز جدا کردن بخش تپندهٔ سیگنال را نمی‌دانستند.
گیرهٔ آئویاگی
در گیره دو دیود نوری به نوبت روشن می‌شوند، گاهی با مکثی که در آن فتودیود نور زمینهٔ اتاق را می‌سنجد، و دستگاه صدها بار در ثانیه سه سیگنال دریافت می‌کند. از موج‌های قرمز و فروسرخ بخش‌های تپنده را جدا می‌کند، R را حساب می‌کند، آن را در چند ثانیه میانگین می‌گیرد و با جدول کالیبراسیون به درصد تبدیل می‌کند، و دورهٔ موج نبض را می‌دهد.
نوری که از آن سو بیرون نمی‌آید
ساعت نمی‌تواند مچ را از این سو تا آن سو روشن کند، پس دیود و فتودیود کنار هم قرار دارند و دستگاه نوری را که از زیر پوست به عقب پراکنده شده می‌گیرد. نبض را این‌گونه با اطمینان می‌سنجند، بیشتر با نور سبز، ولی اشباع کم‌دقت‌تر درمی‌آید: سیگنال ضعیف‌تر است، مچ حرکت می‌کند و بیشتر این دستگاه‌ها تجهیزات پزشکی نیستند.
مرجعی که گیره را با آن می‌سنجند
در دستگاه گازهای خون، خون شریانی را همولیز می‌کنند، در کووت می‌ریزند و با ده‌ها طول موج می‌تابانند، تا دستگاه اکسی‌هموگلوبین، هموگلوبین احیاشده، کربوکسی‌هموگلوبین و مت‌هموگلوبین را جداگانه تشخیص دهد. SaO₂ آن همان مقدار واقعی است که پالس اکسی‌مترها را با آن کالیبره و آزمایش می‌کنند، و در موارد مورد تردید پزشک از سرخرگ خون می‌گیرد و به گیره اعتماد نمی‌کند.
05 · قواعد نگارش
Sp و Sa · درصد · اکسیژنحرف پیش از O₂ نام دستگاه را می‌گوید
اشباع را با نشانهٔ منبع، با عدد درصد صحیح و با شرایط می‌نویسند — اینکه فرد هوای اتاق تنفس می‌کند یا اکسیژن می‌گیرد.
سطر اول در سمت چپ بزرگی و کوچکی حروف، زیرنویس و نشانهٔ درصد را از دست می‌دهد، دومی اشباع را با فشار اکسیژن اشتباه می‌گیرد، و سومی میان گیره و دستگاه گازهای خون علامت مساوی می‌گذارد، حال آنکه خطای مجاز دستگاه چند درصد است. چهارمی سهم هموگلوبینِ اشغال‌شده را مقدار اکسیژن می‌نامد، پنجمی به دستگاه دقتی تا دهم نسبت می‌دهد که ندارد، و ششمی نبض را بر حسب هرتز می‌نویسد، حال آنکه 72 ضربان در دقیقه برابر 1,2 Hz است.
06 · یکاهای همسایه
فشار · طول موج · بسامدمیلیمتر جیوه که فشار اکسیژن خون را با آن می‌سنجند، نانومتر — طول موجی که هموگلوبین‌ها در آن به رنگ از هم جدا می‌شوند — و ضربان در دقیقه که همان دستگاه از موج نبض می‌شمارد، گرداگرد SpO₂ هستند.
با منحنی Sشکل تجزیهٔ هموگلوبین به اشباع مربوط است.
660 و 940 nm جایی برگزیده شده‌اند که هموگلوبین‌ها بیشترین تفاوت را دارند.
نبض از دورهٔ موج نبض، همان بسامد قلب.
07 · بخش تاریخی
بایگانی · از نرمهٔ گوش تا FDAچگونه مزاحم به سیگنال اصلی تبدیل شد
{title}
{text}
دستگاه چند بار کمبود اکسیژن را نادیده گرفت
ارتفاع ستون سهم جفت‌اندازه‌هایی است که در آن‌ها SpO₂ برابر 92—96 % ولی SaO₂ واقعی زیر 88 % بود، در بیماران سفیدپوست و سیاه‌پوست در پژوهش سیودینگ و همکاران، NEJM 2020؛ مقیاس از صفر تا 12 %. قاب ستون‌ها را دور می‌زند.
تفاوتی سه‌برابری با همان عدد روی صفحه — و درست پس از این پژوهش نهادهای ناظر الزامات آزمون را بازنگری کردند.
دستگاهی که کالیبراسیونش انسان‌ها هستند
پالس اکسی‌متر مرجعی ندارد که بتوان در گیره گذاشت: منحنی کالیبراسیون هر مدل را روی انسان‌های زنده به دست می‌آورند که در آزمایشگاه کم‌کم از اکسیژن محروم می‌شوند و هم‌زمان از آنان خون شریانی گرفته می‌شود. استاندارد ISO 80601-2-61 دست‌کم ده داوطلب سالم و چند صد جفت نقطه در بازهٔ 70 تا 100 % می‌خواهد و دقت را با اختلاف جذر میانگین مربعات Arms بیان می‌کنند: نهادهای ناظر بیش از سه تا چهار درصد را مجاز نمی‌دانند.
نقطهٔ ضعف در ترکیب همین ده نفر بود. قواعد قدیمی تنها چند داوطلب با پوست تیره می‌خواستند و دستگاه‌هایی که از آزمون می‌گذشتند تقریباً روی آنان سنجیده نمی‌شدند؛ خطای میانگین کل گروه کوچک به نظر می‌رسید و جابه‌جایی نظام‌مند برای بخشی از افراد در آن گم می‌شد.
پس از پژوهش‌های 2020—2022، FDA هیئتی از کارشناسان را فراخواند و پیشنهاد کرد دستگاه‌ها روی افرادی از سراسر طیف رنگدانه آزمایش شوند، رنگدانه به‌طور عینی از رنگ پوست سنجیده شود نه با پرسشنامه، و دقت برای هر گروه جداگانه گزارش شود. بدین‌سان پرسش عدالت برای نخستین بار پرسشی اندازه‌شناختی شد: کالیبراسیون از آنِ چه کسانی بود.
هفت یکای پایهٔ SI
فهرست کمیت‌ها
پزشکی
یک قطره اسید رنگ آب‌میوه را تغییر می‌دهد، نمک شعله را رنگی می‌کند، آب با یک ضربه یخ می‌زند. زیر آن‌ها همهٔ برگه‌های Simetrium، بر پایهٔ رشته و به ترتیب الفبا.
باز کردن فهرست ←