SpO₂ kirjoitetaan isoilla S- ja O-kirjaimilla, pienellä p:llä ja alaindeksillä 2: S tulee sanasta saturation ja p sanasta pulse, eli kyse on pulssioksimetrillä mitatusta saturaatiosta. Etukirjaimet ovat tärkeitä: SaO₂ on sama suure valtimoverestä analysaattorilla mitattuna ja ScvO₂ keskuslaskimosta, ja niiden lukemat eroavat toisistaan.
Saturaatio on hapen sitoman hemoglobiinin osuus eikä veren happimäärä: anemiassa SpO₂ voi olla 99 %, vaikka kudokset kärsivät hapenpuutteesta. Se ei myöskään ole happiosapaine PaO₂ yksikössä mmHg, joka liittyy saturaatioon S-muotoisen käyrän kautta ja on saturaation ollessa 97 % noin 90 mmHg.
Vasemmalla kynnellinen sormenpää on puristettuna LEDien ja fotodiodin väliin: punainen 660 nm ja infrapuna 940 nm välähtävät vuorotellen ja kulkevat sormen läpi, ja sormen valtimo sykkii sydämen tahdissa. Oikealla pienellä näytöllä etenee pulssiaallon pyyhkäisy ja lyöntimerkki vilkkuu, ja alhaalla asteikon liukumerkki pysähtyy lukemaan 97 % – terveen ihmisen tavalliseen saturaatioon merenpinnan tasolla.
Yksikkösivu
oksihemoglobiinin osuus · pulssi lehti 1/1 · päiv. 2026-09Pulssioksimetria SpO₂ · % · min⁻¹
Dimensioton suure · oksihemoglobiinin osuus sykkivässä valtimoveressä, %; pulssi – lyöntiä minuutissa
Kaksi valoa, jotka näkevät veren läpi
Vuonna 1972 tokiolaisen Nihon Kohden -yhtiön insinööri Takuo Aoyagi yritti mitata sydämen minuuttitilavuutta sen perusteella, miten väriaine laimenee veressä, ja häntä ärsytti häiriö: korvan läpi kulkeneen valon signaali värähteli pulssin tahdissa. Hän oivalsi, että juuri tämä värähtely oli lahja – vain valtimoveri sykkii, ja kun tarkastellaan pelkästään kahden värin valon vaihtelevaa osaa, iho, luu ja laskimot putoavat laskusta itsestään.
Näin syntyi pulssioksimetri – sormeen puristuva pidike, joka sekunneissa näyttää, kuinka monta prosenttia valtimoiden hemoglobiinista kuljettaa happea. 1980-luvun loppuun mennessä siitä tuli pakollinen anestesiassa ja vuoden 2020 pandemiassa miljoonien ihmisten kotilaite, ja silloin paljastui, että tummaihoisilla se näyttää useammin normaalia lukemaa, vaikka happea on jo vähän.
Sivu johdattaa valon sormen läpi, näyttää, miten kahdesta pulssiaallosta saadaan prosenttiluku, ja selvittää, mistä virhe syntyy ja mitä viranomaiset tekevät sille.
01 · Määritelmä
kaksi valoa · suhde R · kalibrointiSpO₂ on oksihemoglobiinin osuus hapen kuljettamiseen kykenevästä hemoglobiinista kudoksen läpi kulkeneesta valosta mitattuna. Oksihemoglobiini on kirkkaanpunaista ja absorboi vähän punaista valoa aallonpituudella 660 nm mutta enemmän infrapunaa aallonpituudella 940 nm, ja pelkistynyt hemoglobiini päinvastoin; näiden kahden absorption suhde kertoo, kuinka suuri osa hemoglobiinista on sitonut happea.
Jotta iho, luu ja laskimoveri saadaan rajattua pois, laite käyttää vain signaalin sykkivää osaa, AC, jakaa sen kummankin värin vakio-osalla, DC, ja jakaa sitten punaisen suhteen infrapunan suhteella. Tuloksena on dimensioton luku R, ”suhteiden suhde”, ja mitä suurempi se on, sitä pienempi on saturaatio.
Valo siroaa sormessa liian monimutkaisesti, jotta prosentit voitaisiin johtaa R:stä teoreettisesti, joten yhteys määritetään kokeellisesti: vapaaehtoiset hengittävät kaasuseosta, jossa on tavallista vähemmän happea, heiltä otetaan valtimoverinäytteitä, ja pisteet ”R – SaO₂” muodostavat kalibrointikäyrän, joka tallennetaan laitteeseen. Yksinkertaistettuna se on lähellä suoraa SpO₂ ≈ 110 − 25·R.
Mitä laite näkee ja mitä ei
Vasemmalla on aito sormipulssioksimetri sormessa, jonka iho on sävytetty Monkin asteikon mukaan: yläkannen näytöllä palavat saturaatio ja pulssi, ja kotelon leikkausikkuna näyttää, miten punainen ja infrapuna-LED valaisevat vuorotellen sormenpään sykkivän valtimon kohdalta fotodiodille. Oikealla on vuodepaikkamonitori, jossa näkyvät kaksi pulssiaaltoa sellaisina kuin fotodiodi ne näkee: niiden heilahduslaajuus on AC ja siirtymä DC. Liukusäätimillä asetetaan valtimoveren todellinen saturaatio, ihon pigmentaatio, perfuusio ja pulssi; laite näyttää oman lukunsa, ja sivu vertaa sitä todelliseen arvoon.
Kalibrointi vaaleaihoisilla vapaaehtoisilla
Melaniini absorboi punaista valoa selvästi voimakkaammin kuin infrapunaa, joten tummassa ihossa sykkivään valtimoon ja takaisin pääsee vähemmän punaista valoa, ja signaali heikkenee ja vääristyy. Jos kalibrointikäyrä on mitattu pääasiassa vaaleaihoisilla vapaaehtoisilla, laite ei ota tätä siirtymää huomioon ja yliarvioi saturaation, ja eniten juuri matalilla arvoilla, joilla virhe on vaarallisin. Vuonna 2020 NEJM:ssä julkaistu tutkimus osoitti, että piilevä hypoksemia – todellinen SaO₂ alle 88 % SpO₂:n ollessa 92—96 % – oli mustilla potilailla kolme kertaa yleisempää kuin valkoisilla.
02 · Muunnos
käyrä · tarkkuus · korkeusProsenteista hapen osapaineeseen
Syötä saturaatio, hapen osapaine tai suhde R, niin sivu muuntaa ne toisikseen hemoglobiinin dissosiaatiokäyrän avulla, näyttää, millä alueella todellinen SaO₂ on laitteen sallitun virheen puitteissa, ja millaista saturaatiota voi odottaa korkealla.
Muistisääntö: 90 %:n saturaatio vastaa noin 60 mmHg:n happiosapainetta, ja tämän pisteen alapuolella käyrä putoaa jyrkästi.
Häkä sitoutuu hemoglobiiniin karboksihemoglobiiniksi, joka näyttää aallonpituudella 660 nm lähes samalta kuin oksihemoglobiini, joten myrkytyksessä pulssioksimetri näyttää normaalit 98 %, vaikka veressä ei ole riittävästi happea. Methemoglobiini taas vetää lukemaa kohti 85 %:a todellisesta saturaatiosta riippumatta; kummassakin tapauksessa todellisen arvon antaa vain verikaasuanalysaattorin CO-oksimetri.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Mittalaitteet
korva · pidike · kello · CO-oksimetriNeljä tapaa nähdä veren väri
Laite lentäjille ilman happinaamaria
Sodan aikana Glenn Millikan rakensi korvaoksimetrin varoittamaan lentäjiä hapenpuutteesta korkealla. Korvalehteä lämmitettiin, jotta sen veri muuttuisi lähes valtimoveren kaltaiseksi, ja laite vertasi punaista ja vihreää valoa; se toimi mutta oli oikukas ja vaati kalibroinnin jokaiselle ihmiselle erikseen, koska signaalin sykkivää osaa ei vielä osattu erottaa.
Aoyagin pidike
Pidikkeessä kaksi LEDiä syttyy vuorotellen, joskus tauon kera, jonka aikana fotodiodi mittaa huoneen taustavalon, ja laite saa kolme signaalia satoja kertoja sekunnissa. Punaisesta ja infrapuna-aallosta se erottaa sykkivät osat, laskee R:n, keskiarvoistaa sen muutaman sekunnin ajalta ja muuntaa sen kalibrointitaulukon avulla prosenteiksi, ja aallon jaksonaika antaa pulssin.
Valo, joka ei kulje läpi
Kello ei pysty valaisemaan rannetta läpi, joten LED ja fotodiodi ovat vierekkäin, ja laite sieppaa ihon alta takaisin sironneen valon. Pulssi mitataan näin luotettavasti, useimmiten vihreällä valolla, mutta saturaatio on epätarkempi: signaali on heikompi, ranne liikkuu, eivätkä useimmat tällaiset laitteet ole lääkinnällisiä laitteita.
Vertailukohta, johon pidikettä verrataan
Verikaasuanalysaattorissa valtimoveren punasolut hajotetaan, näyte siirretään kyvettiin ja sitä valaistaan kymmenillä aallonpituuksilla, joten laite erottaa oksihemoglobiinin, pelkistyneen hemoglobiinin sekä karboksi- ja methemoglobiinin toisistaan. Sen SaO₂ on se todellinen arvo, jonka avulla pulssioksimetrit kalibroidaan ja tarkistetaan, ja epäselvissä tilanteissa lääkäri ottaa valtimoverinäytteen eikä luota pidikkeeseen.
05 · Kirjoitussäännöt
Sp ja Sa · prosentit · happiO₂:n edessä oleva kirjain kertoo laitteen
Saturaatio kirjoitetaan lähteen merkinnällä, kokonaisina prosentteina ja olosuhteet mainiten – hengittääkö ihminen huoneilmaa vai saako hän lisähappea.
Oikean puolen ensimmäinen rivi kadottaa kirjainkoon, alaindeksin ja prosenttimerkin, toinen sekoittaa saturaation hapen osapaineeseen, ja kolmas asettaa pidikkeen ja verikaasuanalysaattorin yhtäläisiksi, vaikka laitteen sallittu virhe on useita prosentteja. Neljäs nimittää sitoutuneen hemoglobiinin osuutta happimääräksi, viides antaa laitteelle kymmenysten tarkkuuden, jota sillä ei ole, ja kuudes ilmoittaa pulssin hertseinä, vaikka 72 lyöntiä minuutissa on 1,2 Hz.
06 · Naapuriyksiköt
paine · aallonpituus · taajuusSpO₂:n naapureita ovat elohopeamillimetri, jolla mitataan veren happiosapaine, nanometri – aallonpituus, jolla hemoglobiinit eroavat väriltään – ja lyönnit minuutissa, jotka sama laite laskee pulssiaallosta.
Liittyy saturaatioon hemoglobiinin S-muotoisen dissosiaatiokäyrän kautta.
660 ja 940 nm on valittu sieltä, missä hemoglobiinit eroavat toisistaan eniten.
Pulssi pulssiaallon jaksonajasta, sama taajuus kuin sydämellä.
07 · Historiallinen osa
arkisto · korvalehdestä FDA:hanMiten häiriöstä tuli pääsignaali
{title}
{text}
Kuinka usein laite ohitti hapenpuutteen
Pylvään korkeus on niiden mittausparien osuus, joissa SpO₂ oli 92—96 % mutta todellinen SaO₂ alle 88 %, valkoisilla ja mustilla potilailla Sjodingin ja kollegoiden tutkimuksessa, NEJM 2020; asteikko nollasta 12 %:iin. Kehys kiertää pylväät.
Kolminkertainen ero samalla näyttölukemalla – ja juuri tämän työn jälkeen viranomaiset tarkistivat testausvaatimuksia.
Laite, jonka kalibrointi tehdään ihmisillä
Pulssioksimetrille ei ole vertailukappaletta, jonka voisi laittaa pidikkeeseen: jokaisen mallin kalibrointikäyrä mitataan elävillä ihmisillä, joiden saamaa happea vähennetään laboratoriossa vähitellen ja joilta otetaan samaan aikaan valtimoverinäytteitä. Standardi ISO 80601-2-61 vaatii vähintään kymmenen tervettä vapaaehtoista ja useita satoja pistepareja alueella 70–100 %, ja tarkkuus ilmaistaan keskineliöpoikkeamana Arms: viranomaiset sallivat enintään kolmen–neljän prosentin poikkeaman.
Heikko kohta löytyi näiden kymmenen ihmisen koostumuksesta. Vanhat säännöt vaativat vain muutaman tummaihoisen vapaaehtoisen, joten testit läpäisseitä laitteita ei juuri tarkistettu heillä; koko ryhmän keskimääräinen virhe näytti pieneltä, ja osaan ihmisistä kohdistuva systemaattinen siirtymä hukkui siihen.
Vuosien 2020—2022 tutkimusten jälkeen FDA kutsui koolle asiantuntijapaneelin ja ehdotti, että laitteet testataan ihmisillä koko pigmentaatioalueelta, arvioiden pigmentaation objektiivisesti ihon värin eikä kyselylomakkeen perusteella, ja että tarkkuus ilmoitetaan erikseen jokaiselle ryhmälle. Näin oikeudenmukaisuudesta tuli ensimmäistä kertaa metrologinen kysymys: kenelle kalibrointi on tehty.
SI-järjestelmän seitsemän perusyksikköä
Suureluettelo
Lääketiede
Happotippa muuttaa mehun värin, suola värjää liekin, vesi jäätyy koputuksesta. Niiden alla kaikki Simetriumin lehdet aloittain ja aakkosittain.
Avaa hakemisto →