SpO₂ ditulis dengan huruf besar S dan O, huruf kecil p dan subskrip 2: S bermaksud saturation, p bermaksud pulse, iaitu ketepuan yang diukur dengan oksimeter nadi. Huruf di hadapan itu penting: SaO₂ ialah kuantiti yang sama daripada darah arteri dalam penganalisis, ScvO₂ pula daripada vena pusat, dan angkanya berbeza.
Ketepuan ialah pecahan hemoglobin yang diduduki oksigen, bukan jumlah oksigen dalam darah: dalam anemia SpO₂ boleh mencapai 99 %, namun tisu tetap kekurangan oksigen. Ia juga bukan tekanan separa PaO₂ dalam mmHg, yang berkait dengan ketepuan melalui lengkung berbentuk S dan pada 97 % bersamaan kira-kira 90 mmHg.
Di sebelah kiri, hujung jari berserta kuku tersepit antara LED dan fotodiod: cahaya merah 660 nm dan inframerah 940 nm menyala silih berganti dan menembusi jari, manakala arteri di dalamnya berdenyut mengikut rentak jantung. Di sebelah kanan, gelombang nadi bergerak pada skrin kecil dan penanda denyutan berkelip, sementara penunjuk skala di bawah naik hingga 97 % — ketepuan biasa orang sihat di aras laut.
Helaian unit
pecahan oksihemoglobin · nadi helaian 1/1 · semakan 2026-09Oksimetri nadi SpO₂ · % · min⁻¹
Kuantiti tanpa dimensi · pecahan oksihemoglobin dalam darah arteri yang berdenyut, %; nadi — denyutan seminit
Dua cahaya yang melihat menembusi darah
Pada tahun 1972, Takuo Aoyagi, jurutera syarikat Nihon Kohden di Tokyo, cuba mengukur curahan jantung berdasarkan cara pewarna dicairkan dalam darah, dan berasa terganggu oleh hingar: isyarat cahaya yang menembusi telinga bergetar mengikut rentak nadi. Dia menyedari bahawa getaran itulah sebenarnya hadiah — hanya darah arteri yang berdenyut, dan jika hanya bahagian cahaya dua warna yang berayun diambil kira, kulit, tulang dan vena tersingkir daripada pengiraan dengan sendirinya.
Begitulah lahirnya oksimeter nadi — sepit yang dalam beberapa saat menunjukkan berapa peratus hemoglobin dalam arteri membawa oksigen. Menjelang akhir 1980-an ia menjadi wajib semasa anestesia, dan dalam pandemik 2020 menjadi alat di rumah berjuta-juta orang, lalu terbukti bahawa bagi orang berkulit gelap ia lebih kerap menunjukkan nilai normal ketika oksigen sudah rendah.
Helaian ini menyalurkan cahaya menembusi jari, menunjukkan bagaimana dua gelombang nadi menghasilkan peratusan, dan menghuraikan punca ralat serta tindakan pengawal selia terhadapnya.
01 · Definisi
dua cahaya · nisbah R · penentukuranSpO₂ ialah pecahan oksihemoglobin dalam hemoglobin yang mampu membawa oksigen, diukur melalui cahaya yang menembusi tisu. Oksihemoglobin berwarna merah terang dan menyerap sedikit cahaya merah pada 660 nm tetapi lebih banyak inframerah pada 940 nm, manakala hemoglobin terturun sebaliknya; nisbah kedua-dua serapan itulah yang menunjukkan berapa banyak hemoglobin diduduki oksigen.
Untuk menyingkirkan kulit, tulang dan darah vena, alat hanya mengambil bahagian isyarat yang berdenyut, AC, lalu membahaginya dengan bahagian tetap, DC, bagi setiap warna, kemudian membahagi nisbah merah dengan nisbah inframerah. Hasilnya ialah nombor tanpa dimensi R, “nisbah bagi nisbah”, dan semakin besar nilainya, semakin rendah ketepuan.
Cahaya dalam jari terserak terlalu rumit untuk menerbitkan peratusan daripada R secara teori fizik, jadi hubungannya dicari melalui eksperimen: sukarelawan menghirup campuran rendah oksigen, darah arteri mereka diambil, dan titik “R — SaO₂” membentuk lengkung penentukuran yang disimpan dalam alat. Secara ringkas, lengkung itu hampir dengan garis lurus SpO₂ ≈ 110 − 25·R.
Apa yang dilihat alat dan apa yang tidak
Di sebelah kiri, oksimeter nadi jari sebenar pada jari yang kulitnya diwarnakan mengikut skala Monk: pada penutup atas, skrin menyala dengan ketepuan dan nadi, dan potongan pada badan alat menunjukkan bagaimana LED merah dan inframerah silih berganti menyinari hujung jari, di atas arteri yang berdenyut, ke arah fotodiod. Di sebelah kanan, monitor sisi katil dengan dua gelombang nadi seperti yang dilihat oleh fotodiod: amplitudnya ialah AC, dan anjakannya ialah DC. Peluncur menetapkan ketepuan sebenar darah arteri, pigmentasi kulit, perfusi dan nadi; alat menunjukkan angkanya sendiri, dan helaian membandingkannya dengan nilai sebenar.
Penentukuran pada sukarelawan berkulit cerah
Melanin menyerap cahaya merah jauh lebih kuat daripada inframerah, maka dalam kulit gelap lebih sedikit cahaya merah sampai ke arteri yang berdenyut dan kembali, dan isyarat menjadi lebih lemah serta teranjak. Jika lengkung penentukuran dibina terutamanya pada sukarelawan berkulit cerah, alat tidak mengambil kira anjakan ini dan menganggar ketepuan secara berlebihan, paling ketara pada nilai rendah, ketika ralat paling berbahaya. Pada tahun 2020, satu kajian dalam NEJM menunjukkan bahawa hipoksemia tersembunyi — SaO₂ sebenar di bawah 88 % dengan SpO₂ 92—96 % — berlaku tiga kali lebih kerap dalam kalangan pesakit kulit hitam berbanding pesakit kulit putih.
02 · Penukaran
lengkung · kejituan · altitudDaripada peratus kepada tekanan oksigen
Masukkan ketepuan, tekanan separa oksigen atau nisbah R, dan helaian akan menukarkannya antara satu sama lain melalui lengkung disosiasi hemoglobin, menunjukkan julat SaO₂ sebenar dalam had ralat alat yang dibenarkan, serta ketepuan yang boleh dijangka di altitud tinggi.
Petua mudah diingat: ketepuan 90 % bersamaan kira-kira 60 mmHg oksigen, dan di bawah titik ini lengkung menjunam curam.
Karbon monoksida mengikat hemoglobin menjadi karboksihemoglobin, yang pada 660 nm kelihatan hampir sama dengan oksihemoglobin, maka semasa keracunan oksimeter nadi menunjukkan 98 % yang normal walaupun darah kekurangan oksigen. Methemoglobin pula menarik bacaan ke arah 85 % tanpa mengira ketepuan sebenar; dalam kedua-dua kes, hanya CO-oksimeter penganalisis gas darah memberikan nilai sebenar.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Alat ukur
telinga · sepit · jam tangan · CO-oksimeterEmpat cara melihat warna darah
Alat untuk juruterbang tanpa topeng oksigen
Semasa perang, Glenn Millikan membina oksimeter telinga untuk memberi amaran kepada juruterbang tentang kekurangan oksigen di altitud tinggi. Cuping telinga dipanaskan supaya darahnya hampir menyerupai darah arteri, dan alat itu membandingkan cahaya merah dengan cahaya hijau; ia berfungsi, tetapi kerap meragam dan perlu ditentukur pada setiap orang, kerana bahagian isyarat yang berdenyut belum dapat diasingkan ketika itu.
Sepit Aoyagi
Dalam sepit itu dua LED menyala bergilir-gilir, kadangkala dengan jeda ketika fotodiod mengukur cahaya latar bilik, dan alat menerima tiga isyarat ratusan kali sesaat. Daripada gelombang merah dan inframerah ia mengasingkan bahagian yang berdenyut, mengira R, mempuratakannya selama beberapa saat dan menukarkannya kepada peratus melalui jadual penentukuran, manakala tempoh gelombang memberikan nadi.
Cahaya yang tidak menembusi
Jam tangan tidak dapat menyinari pergelangan tangan sehingga tembus, jadi LED dan fotodiod diletakkan bersebelahan, dan alat menangkap cahaya yang terserak balik dari bawah kulit. Nadi dapat diukur dengan yakin cara ini, biasanya dengan cahaya hijau, tetapi ketepuan kurang jitu: isyarat lebih lemah, pergelangan tangan bergerak, dan kebanyakan peranti sebegini bukan peranti perubatan.
Piawai yang menjadi ukuran bagi sepit
Dalam penganalisis gas darah, darah arteri dihemolisis, dimasukkan ke dalam kuvet dan disinari dengan berpuluh-puluh panjang gelombang, supaya alat dapat membezakan oksihemoglobin, hemoglobin terturun, karboksihemoglobin dan methemoglobin secara berasingan. SaO₂ daripadanya ialah nilai sebenar yang digunakan untuk menentukur dan menguji oksimeter nadi, dan dalam kes yang meragukan doktor mengambil darah arteri dan tidak bergantung pada sepit.
05 · Peraturan penulisan
Sp dan Sa · peratus · oksigenHuruf sebelum O₂ menamakan alat
Ketepuan ditulis bersama tanda sumbernya, dalam peratus bulat dan dengan keadaannya — sama ada orang itu bernafas udara bilik atau menerima oksigen.
Baris pertama di sebelah kanan kehilangan huruf besar-kecil, subskrip dan tanda peratus, baris kedua mengelirukan ketepuan dengan tekanan oksigen, dan baris ketiga menyamakan sepit dengan penganalisis gas darah, walhal ralat alat yang dibenarkan ialah beberapa peratus. Baris keempat menyebut pecahan hemoglobin yang diduduki sebagai jumlah oksigen, baris kelima memberi alat kejituan hingga persepuluh yang tidak dimilikinya, dan baris keenam menulis nadi dalam hertz, walhal 72 denyutan seminit ialah 1.2 Hz.
06 · Unit jiran
tekanan · panjang gelombang · frekuensiSpO₂ dikelilingi oleh milimeter merkuri, unit tekanan oksigen dalam darah, nanometer, iaitu panjang gelombang yang membezakan warna hemoglobin, dan denyutan seminit yang dikira oleh alat yang sama daripada gelombang nadi.
Berkait dengan ketepuan melalui lengkung disosiasi hemoglobin berbentuk S.
660 dan 940 nm dipilih di tempat hemoglobin paling berbeza.
Nadi daripada tempoh gelombang nadi, frekuensi yang sama dengan jantung.
07 · Bahagian sejarah
arkib · dari cuping telinga hingga FDABagaimana hingar menjadi isyarat utama
{title}
{text}
Berapa kerap alat terlepas kekurangan oksigen
Ketinggian palang ialah bahagian pasangan ukuran dengan SpO₂ 92—96 % tetapi SaO₂ sebenar di bawah 88 %, bagi pesakit kulit putih dan kulit hitam dalam kajian Sjoding dan rakan-rakan, NEJM 2020; skala dari sifar hingga 12 %. Bingkai mengelilingi palang.
Perbezaan tiga kali ganda pada angka yang sama di skrin — dan selepas kajian inilah pengawal selia menyemak semula syarat ujian.
Alat yang penentukurannya ialah manusia
Oksimeter nadi tidak mempunyai piawai yang boleh diletakkan dalam sepit: lengkung penentukuran bagi setiap model diambil pada manusia hidup yang oksigennya dikurangkan secara beransur-ansur di makmal, sambil darah arteri mereka diambil serentak. Piawai ISO 80601-2-61 memerlukan sekurang-kurangnya sepuluh sukarelawan sihat dan beberapa ratus pasangan titik dalam julat 70 hingga 100 %, dan kejituan dinyatakan sebagai perbezaan punca min kuasa dua Arms: pengawal selia membenarkan tidak lebih daripada tiga hingga empat peratus.
Titik lemahnya ternyata terletak pada komposisi sepuluh orang itu. Peraturan lama hanya memerlukan beberapa sukarelawan berkulit gelap, dan alat yang lulus ujian hampir tidak diuji pada mereka; ralat purata seluruh kumpulan kelihatan kecil, sedangkan anjakan sistematik bagi sebahagian orang tenggelam di dalamnya.
Selepas kajian 2020—2022, FDA mengadakan panel pakar dan mencadangkan agar alat diuji pada orang daripada seluruh julat pigmentasi, yang dinilai secara objektif mengikut warna kulit dan bukan melalui soal selidik, serta kejituan dilaporkan berasingan bagi setiap kumpulan. Dengan itu, buat pertama kali soal keadilan menjadi soal metrologi: siapa yang menjadi asas penentukuran.
Tujuh unit asas SI
Katalog kuantiti
Perubatan
Setitis asid menukar warna jus, garam mewarnakan nyalaan, air membeku dengan satu ketukan. Di bawahnya semua halaman Simetrium, mengikut bidang dan mengikut abjad.
Buka indeks →