SpO₂ zapisuje się wielkimi literami S i O, małą literą p i indeksem dolnym 2: S to saturation, p to pulse, czyli saturacja zmierzona pulsoksymetrem. Litery z przodu są ważne: SaO₂ to ta sama wielkość oznaczona we krwi tętniczej w analizatorze, ScvO₂ — w krwi z żyły centralnej, i ich wartości się różnią.
Saturacja to odsetek hemoglobiny związanej z tlenem, a nie ilość tlenu we krwi: przy niedokrwistości SpO₂ może wynosić 99 %, a tkankom i tak brakuje tlenu. Nie jest to też ciśnienie parcjalne PaO₂ w mmHg, które wiąże się z saturacją krzywą w kształcie litery S i przy 97 % wynosi około 90 mmHg.
Po lewej opuszek palca z paznokciem jest zaciśnięty między diodami a fotodiodą: czerwone światło 660 nm i podczerwone 940 nm błyskają na zmianę i przechodzą przez palec, a tętnica w nim pulsuje w rytm serca. Po prawej na małym ekranie przesuwa się krzywa fali tętna i miga znacznik uderzeń, a suwak skali na dole dochodzi do 97 % — zwykłej saturacji zdrowego człowieka na poziomie morza.
Karta jednostki
odsetek oksyhemoglobiny · tętno karta 1/1 · wyd. 2026-09Pulsoksymetria SpO₂ · % · min⁻¹
Wielkość bezwymiarowa · odsetek oksyhemoglobiny w pulsującej krwi tętniczej, %; tętno — uderzenia na minutę
Dwa światełka, które widzą krew na wylot
W 1972 roku Takuo Aoyagi, inżynier tokijskiej firmy Nihon Kohden, próbował mierzyć rzut serca na podstawie rozcieńczania barwnika we krwi i irytowało go zakłócenie: sygnał światła przechodzącego przez ucho drgał w rytm tętna. Zrozumiał, że to drganie jest prezentem — pulsuje tylko krew tętnicza, a jeśli patrzeć wyłącznie na zmienną część światła w dwóch kolorach, skóra, kość i żyły same wypadną z obliczeń.
Tak powstał pulsoksymetr — klips, który w kilka sekund pokazuje, jaki odsetek hemoglobiny w tętnicach przenosi tlen. Pod koniec lat 1980 stał się obowiązkowy podczas znieczulenia, a w pandemii 2020 roku — domowym przyrządem milionów ludzi; wtedy też okazało się, że u osób o ciemnej skórze częściej pokazuje normę, gdy tlenu jest już mało.
Ta karta przepuszcza światło przez palec, pokazuje, jak z dwóch fal tętna powstaje odsetek, i wyjaśnia, skąd bierze się błąd i co robią z nim regulatorzy.
01 · Definicja
dwa światła · stosunek R · kalibracjaSpO₂ to odsetek oksyhemoglobiny w hemoglobinie zdolnej do przenoszenia tlenu, zmierzony za pomocą światła, które przeszło przez tkankę. Oksyhemoglobina jest jasnoczerwona i pochłania mało światła czerwonego 660 nm, ale więcej podczerwonego 940 nm, a hemoglobina zredukowana — odwrotnie; stosunek obu pochłonięć mówi, ile hemoglobiny jest związanej z tlenem.
Aby odciąć skórę, kość i krew żylną, przyrząd bierze tylko pulsującą część sygnału, AC, i dzieli ją przez stałą, DC, dla każdego koloru, a następnie dzieli stosunek dla czerwieni przez stosunek dla podczerwieni. Powstaje bezwymiarowa liczba R, „stosunek stosunków”, i im jest większa, tym niższa saturacja.
Światło rozprasza się w palcu zbyt złożenie, by teoretycznie wyprowadzić odsetek z R, dlatego zależność ustala się doświadczalnie: ochotnicy oddychają mieszaniną o obniżonej zawartości tlenu, pobiera się od nich krew tętniczą, a punkty „R — SaO₂” tworzą krzywą kalibracyjną zapisaną w przyrządzie. W uproszczeniu jest ona bliska prostej SpO₂ ≈ 110 − 25·R.
Co przyrząd widzi, a czego nie
Po lewej prawdziwy napalcowy pulsoksymetr na palcu, którego skóra jest zabarwiona według skali Monka: na górnej pokrywie świeci ekran z saturacją i tętnem, a wycięcie w obudowie pokazuje, jak czerwona i podczerwona dioda na zmianę prześwietlają opuszek nad pulsującą tętnicą w stronę fotodiody. Po prawej kardiomonitor przyłóżkowy z dwiema falami tętna, takimi, jakie widzi je fotodioda: ich amplituda to AC, a przesunięcie to DC. Suwaki ustawiają prawdziwą saturację krwi tętniczej, pigmentację skóry, perfuzję i tętno; przyrząd pokazuje własną liczbę, a karta porównuje ją z prawdą.
Kalibracja na ochotnikach o jasnej skórze
Melanina pochłania światło czerwone wyraźnie silniej niż podczerwone, więc w ciemnej skórze do pulsującej tętnicy i z powrotem dociera mniej czerwieni, a sygnał staje się słabszy i przesunięty. Jeśli krzywą kalibracyjną zbierano głównie na ochotnikach o jasnej skórze, przyrząd nie uwzględnia tego przesunięcia i zawyża saturację, najbardziej przy niskich wartościach, kiedy błąd jest najgroźniejszy. W 2020 roku badanie opublikowane w NEJM wykazało, że ukryta hipoksemia — prawdziwa SaO₂ poniżej 88 % przy SpO₂ 92—96 % — występowała u czarnoskórych pacjentów trzy razy częściej niż u białych.
02 · Przeliczanie
krzywa · dokładność · wysokośćOd procentów do ciśnienia tlenu
Wpisz saturację, ciśnienie parcjalne tlenu albo stosunek R, a karta przeliczy je na siebie według krzywej dysocjacji hemoglobiny, pokaże, w jakim zakresie leży prawdziwa SaO₂ przy dopuszczalnym błędzie przyrządu, i jakiej saturacji spodziewać się na wysokości.
Reguła do zapamiętania: 90 % saturacji to około 60 mmHg tlenu, a poniżej tego punktu krzywa gwałtownie opada.
Tlenek węgla wiąże hemoglobinę w karboksyhemoglobinę, która przy 660 nm wygląda niemal jak oksyhemoglobina, więc przy zatruciu pulsoksymetr pokazuje prawidłowe 98 %, choć krwi brakuje tlenu. Methemoglobina przeciwnie, ściąga odczyt ku 85 % niezależnie od prawdziwej saturacji; w obu przypadkach prawdę podaje tylko CO-oksymetr analizatora gazometrycznego.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Przyrządy pomiarowe
ucho · klips · zegarek · CO-oksymetrCztery sposoby, by zobaczyć kolor krwi
Przyrząd dla pilotów bez maski tlenowej
W czasie wojny Glenn Millikan zbudował oksymetr uszny, aby ostrzegać lotników przed niedoborem tlenu na wysokości. Płatek ucha ogrzewano, by krew w nim stała się niemal tętnicza, a przyrząd porównywał światło czerwone i zielone; działał, ale był kapryśny i wymagał kalibracji u każdej osoby, bo nie umiano jeszcze wyodrębnić pulsującej części sygnału.
Klips Aoyagiego
W klipsie dwie diody włączają się na przemian, czasem z przerwą, w której fotodioda mierzy tło oświetlenia pokoju, i przyrząd otrzymuje trzy sygnały setki razy na sekundę. Z fali czerwonej i podczerwonej wyodrębnia części pulsujące, oblicza R, uśrednia go z kilku sekund i przelicza według tabeli kalibracyjnej na procenty, a okres fali daje tętno.
Światło, które nie przechodzi na wylot
Zegarek nie może prześwietlić nadgarstka na wylot, dlatego dioda i fotodioda leżą obok siebie, a przyrząd łapie światło rozproszone wstecz spod skóry. Tętno mierzy się tak pewnie, najczęściej zielonym światłem, ale saturacja wychodzi mniej dokładna: sygnał jest słabszy, nadgarstek się porusza, a większość takich urządzeń nie jest wyrobami medycznymi.
Wzorzec, według którego ocenia się klips
W analizatorze gazometrycznym krew tętniczą poddaje się hemolizie, umieszcza w kuwecie i prześwietla dziesiątkami długości fal, dzięki czemu przyrząd rozróżnia osobno oksyhemoglobinę, hemoglobinę zredukowaną, karboksy- i methemoglobinę. Jego SaO₂ to prawda, według której kalibruje się i sprawdza pulsoksymetry, a w wątpliwych przypadkach lekarz pobiera krew z tętnicy, zamiast wierzyć klipsowi.
05 · Zasady zapisu
Sp i Sa · procenty · tlenLitera przed O₂ wskazuje przyrząd
Saturację zapisuje się z oznaczeniem źródła, całkowitą liczbą procentów i warunkami — czy człowiek oddycha powietrzem, czy otrzymuje tlen.
Pierwszy wiersz po prawej gubi wielkość liter, indeks i znak procentu, drugi myli saturację z ciśnieniem tlenu, a trzeci stawia znak równości między klipsem a analizatorem gazometrycznym, choć dopuszczalny błąd przyrządu wynosi kilka procent. Czwarty nazywa odsetek związanej hemoglobiny ilością tlenu, piąty przypisuje przyrządowi dokładność do dziesiątych części, której on nie ma, a szósty podaje tętno w hercach, choć 72 uderzenia na minutę to 1,2 Hz.
06 · Jednostki sąsiednie
ciśnienie · długość fali · częstotliwośćSpO₂ otaczają milimetr słupa rtęci, w którym mierzy się ciśnienie tlenu we krwi, nanometr — długość fali, przy której hemoglobiny różnią się barwą — oraz uderzenia na minutę, które ten sam przyrząd liczy z fali tętna.
Wiąże się z saturacją krzywą dysocjacji hemoglobiny w kształcie litery S.
660 i 940 nm wybrano tam, gdzie hemoglobiny różnią się najbardziej.
Tętno z okresu fali tętna, ta sama częstotliwość co u serca.
07 · Dział historyczny
archiwum · od płatka ucha do FDAJak zakłócenie stało się głównym sygnałem
{title}
{text}
Jak często przyrząd przeoczał niedobór tlenu
Wysokość słupka to odsetek par pomiarów, w których SpO₂ wynosiła 92—96 %, a prawdziwa SaO₂ była poniżej 88 %, u białych i czarnoskórych pacjentów w badaniu Sjodinga i współpracowników, NEJM 2020; skala od zera do 12 %. Ramka obiega słupki.
Trzykrotna różnica przy tej samej liczbie na ekranie — i właśnie po tej pracy regulatorzy zrewidowali wymagania dotyczące badań.
Przyrząd, którego kalibracją są ludzie
Pulsoksymetr nie ma wzorca, który można by włożyć do klipsa: krzywą kalibracyjną każdego modelu wyznacza się na żywych ludziach, którym w laboratorium stopniowo odbiera się tlen, jednocześnie pobierając krew tętniczą. Norma ISO 80601-2-61 wymaga co najmniej dziesięciu zdrowych ochotników i kilkuset par punktów w zakresie od 70 do 100 %, a dokładność wyraża się średnią kwadratową różnicą Arms: regulatorzy dopuszczają nie więcej niż trzy-cztery procent.
Słabym punktem okazał się skład tych dziesięciu osób. Dawne przepisy wymagały tylko kilku ochotników o ciemnej skórze, więc badane przyrządy prawie nie były na nich sprawdzane; średni błąd dla całej grupy wyglądał na mały, a systematyczne przesunięcie dla części ludzi się w nim rozmywało.
Po badaniach z lat 2020—2022 FDA zwołała panel ekspertów i zaproponowała badanie przyrządów na ludziach z całego zakresu pigmentacji, ocenianej obiektywnie po kolorze skóry, a nie na podstawie ankiety, oraz podawanie dokładności osobno dla każdej grupy. Tak kwestia sprawiedliwości po raz pierwszy stała się kwestią metrologii: dla kogo zrobiono kalibrację.
Siedem jednostek podstawowych SI
Katalog wielkości
Medycyna
Kropla kwasu zmienia kolor soku, sól barwi płomień, woda zamarza od stuknięcia. Pod nimi wszystkie karty Simetrium według dziedzin i alfabetycznie.
Otwórz indeks →