SpO₂ เขียนด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ S และ O ตัวพิมพ์เล็ก p และตัวห้อย 2 โดย S มาจาก saturation (ความอิ่มตัว) และ p มาจาก pulse (ชีพจร) คือค่าความอิ่มตัวที่วัดด้วยพัลส์ออกซิมิเตอร์ ตัวอักษรข้างหน้ามีความสำคัญ SaO₂ คือปริมาณเดียวกันที่วัดจากเลือดแดงในเครื่องวิเคราะห์ ส่วน ScvO₂ วัดจากหลอดเลือดดำส่วนกลาง และตัวเลขของทั้งสามต่างกัน
ความอิ่มตัวออกซิเจนคือสัดส่วนของฮีโมโกลบินที่จับกับออกซิเจน ไม่ใช่ปริมาณออกซิเจนในเลือด ในภาวะโลหิตจาง SpO₂ อาจเป็น 99 % แต่เนื้อเยื่อยังขาดออกซิเจน และไม่ใช่ความดันย่อย PaO₂ ในหน่วย mmHg ซึ่งสัมพันธ์กับความอิ่มตัวด้วยเส้นโค้งรูปตัว S และที่ 97 % มีค่าราว 90 mmHg
ทางซ้าย ปลายนิ้วที่มีเล็บถูกหนีบไว้ระหว่างไดโอดเปล่งแสงกับโฟโตไดโอด แสงสีแดง 660 nm และอินฟราเรด 940 nm สว่างสลับกันและผ่านทะลุนิ้ว ขณะที่หลอดเลือดแดงในนิ้วเต้นตามจังหวะหัวใจ ทางขวา บนจอเล็ก ๆ คลื่นชีพจรวิ่งไปและเครื่องหมายการเต้นกะพริบ ส่วนตัวเลื่อนบนสเกลด้านล่างเลื่อนไปถึง 97 % ซึ่งเป็นค่าความอิ่มตัวปกติของคนสุขภาพดีที่ระดับน้ำทะเล
แผ่นข้อมูลหน่วย
สัดส่วนออกซีฮีโมโกลบิน · ชีพจร แผ่นที่ 1/1 · ปรับปรุง 2026-09พัลส์ออกซิเมทรี SpO₂ · % · min⁻¹
ปริมาณไร้มิติ · สัดส่วนออกซีฮีโมโกลบินในเลือดแดงที่เต้นเป็นจังหวะ, %; ชีพจร — ครั้งต่อนาที
แสงสองดวงที่มองทะลุเลือด
ในปี 1972 ทาคุโอะ อาโอยางิ วิศวกรของบริษัท Nihon Kohden ในโตเกียว พยายามวัดปริมาณเลือดที่หัวใจสูบออกจากการเจือจางของสีย้อมในเลือด และหงุดหงิดกับสัญญาณรบกวน แสงที่ผ่านทะลุใบหูสั่นไหวตามจังหวะชีพจร เขาตระหนักว่าการสั่นไหวนี้คือของขวัญ เพราะมีเพียงเลือดแดงที่เต้นเป็นจังหวะ หากดูเฉพาะส่วนที่แกว่งไปมาของแสงสองสี ผิวหนัง กระดูก และหลอดเลือดดำก็จะหลุดออกจากการคำนวณไปเอง
พัลส์ออกซิมิเตอร์จึงถือกำเนิดขึ้น เป็นที่หนีบที่บอกได้ในไม่กี่วินาทีว่าฮีโมโกลบินในหลอดเลือดแดงกี่เปอร์เซ็นต์กำลังขนออกซิเจน ภายในปลายทศวรรษ 1980 มันกลายเป็นอุปกรณ์บังคับระหว่างการดมยาสลบ และในช่วงโรคระบาดปี 2020 ก็กลายเป็นเครื่องมือประจำบ้านของผู้คนนับล้าน แล้วจึงพบว่าในผู้ที่มีผิวสีเข้ม เครื่องมักแสดงค่าปกติทั้งที่ออกซิเจนต่ำแล้ว
หน้านี้ส่องแสงผ่านนิ้ว แสดงให้เห็นว่าเปอร์เซ็นต์ได้มาจากคลื่นชีพจรสองคลื่นอย่างไร และไขว่าความคลาดเคลื่อนมาจากไหน และหน่วยงานกำกับดูแลจัดการกับมันอย่างไร
01 · นิยาม
แสงสองสี · อัตราส่วน R · การปรับเทียบSpO₂ คือสัดส่วนของออกซีฮีโมโกลบินในฮีโมโกลบินที่สามารถขนออกซิเจนได้ วัดจากแสงที่ผ่านเนื้อเยื่อ ออกซีฮีโมโกลบินมีสีแดงสดและดูดกลืนแสงสีแดงที่ 660 nm น้อย แต่ดูดกลืนอินฟราเรดที่ 940 nm มากกว่า ส่วนดีออกซีฮีโมโกลบินกลับกัน อัตราส่วนของการดูดกลืนทั้งสองบอกว่าฮีโมโกลบินจับออกซิเจนอยู่เท่าใด
เพื่อตัดผิวหนัง กระดูก และเลือดดำออก เครื่องจะใช้เฉพาะส่วนที่เต้นเป็นจังหวะของสัญญาณ AC แล้วหารด้วยส่วนคงที่ DC สำหรับแสงแต่ละสี จากนั้นนำอัตราส่วนของแสงแดงหารด้วยอัตราส่วนของอินฟราเรด ได้เป็นจำนวนไร้มิติ R หรือ “อัตราส่วนของอัตราส่วน” ยิ่งค่านี้มาก ความอิ่มตัวก็ยิ่งต่ำ
การกระเจิงของแสงในนิ้วซับซ้อนเกินกว่าจะคำนวณเปอร์เซ็นต์จาก R ด้วยทฤษฎีฟิสิกส์ได้ ความสัมพันธ์จึงหาจากการทดลอง อาสาสมัครหายใจก๊าซผสมที่มีออกซิเจนต่ำ พร้อมกับเจาะเลือดแดง แล้วจุด “R — SaO₂” ก็ประกอบเป็นเส้นโค้งปรับเทียบที่บรรจุไว้ในเครื่อง หากทำให้ง่าย เส้นนี้ใกล้เคียงเส้นตรง SpO₂ ≈ 110 − 25·R
เครื่องเห็นอะไร และไม่เห็นอะไร
ทางซ้ายคือพัลส์ออกซิมิเตอร์แบบหนีบนิ้วของจริงบนนิ้วที่ผิวถูกระบายสีตามสเกลสีผิวของมังก์ (Monk) บนฝาด้านบนมีจอแสดงความอิ่มตัวและชีพจร ส่วนช่องตัดบนตัวเครื่องแสดงให้เห็นว่าไดโอดเปล่งแสงสีแดงและอินฟราเรดผลัดกันส่องผ่านปลายนิ้วเหนือหลอดเลือดแดงที่เต้นอยู่ไปยังโฟโตไดโอดอย่างไร ทางขวาคือจอมอนิเตอร์ข้างเตียงที่แสดงคลื่นชีพจรสองคลื่นตามที่โฟโตไดโอดเห็น ช่วงแกว่งของคลื่นคือ AC และการเลื่อนของเส้นฐานคือ DC ตัวเลื่อนกำหนดความอิ่มตัวจริงของเลือดแดง เม็ดสีผิว การไหลเวียน และชีพจร เครื่องจะแสดงตัวเลขของมัน และหน้านี้จะเปรียบเทียบกับค่าจริง
การปรับเทียบกับอาสาสมัครผิวสีอ่อน
เมลานินดูดกลืนแสงสีแดงมากกว่าอินฟราเรดอย่างเห็นได้ชัด ในผิวสีเข้ม แสงสีแดงที่ไปถึงหลอดเลือดแดงที่เต้นและกลับมาได้จึงน้อยลง สัญญาณอ่อนลงและเบี่ยงเบน หากเส้นโค้งปรับเทียบสร้างจากอาสาสมัครผิวสีอ่อนเป็นหลัก เครื่องจะไม่คำนึงถึงการเบี่ยงเบนนี้และแสดงความอิ่มตัวสูงเกินจริง โดยสูงเกินมากที่สุดเมื่อค่าต่ำ ซึ่งเป็นตอนที่ความคลาดเคลื่อนอันตรายที่สุด ในปี 2020 งานวิจัยใน NEJM แสดงว่าภาวะพร่องออกซิเจนในเลือดแบบแฝง คือ SaO₂ จริงต่ำกว่า 88 % ขณะที่ SpO₂ อยู่ที่ 92—96 % พบในผู้ป่วยผิวดำบ่อยกว่าผู้ป่วยผิวขาวถึงสามเท่า
02 · การแปลงหน่วย
เส้นโค้ง · ความแม่นยำ · ความสูงจากเปอร์เซ็นต์สู่ความดันออกซิเจน
ใส่ค่าความอิ่มตัว ความดันย่อยของออกซิเจน หรืออัตราส่วน R แล้วหน้านี้จะแปลงค่าหนึ่งเป็นอีกค่าหนึ่งตามเส้นโค้งการแยกตัวของออกซิเจนกับฮีโมโกลบิน แสดงว่า SaO₂ จริงอยู่ในช่วงใดเมื่อคิดความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ของเครื่อง และควรคาดหวังความอิ่มตัวเท่าใดในที่สูง
กฎช่วยจำ: ความอิ่มตัว 90 % เท่ากับความดันออกซิเจนราว 60 mmHg และต่ำกว่าจุดนี้เส้นโค้งจะดิ่งลงอย่างชัน
คาร์บอนมอนอกไซด์จับกับฮีโมโกลบินเป็นคาร์บอกซีฮีโมโกลบิน ซึ่งที่ 660 nm ดูแทบเหมือนออกซีฮีโมโกลบิน เมื่อเกิดพิษ พัลส์ออกซิมิเตอร์จึงแสดงค่าปกติ 98 % ทั้งที่เลือดขาดออกซิเจน ส่วนเมทฮีโมโกลบินกลับดึงค่าที่แสดงเข้าหา 85 % ไม่ว่าความอิ่มตัวจริงจะเป็นเท่าใด ทั้งสองกรณี มีเพียง CO-ออกซิมิเตอร์ของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซในเลือดเท่านั้นที่ให้ค่าจริง
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · เครื่องมือวัด
หู · ที่หนีบ · นาฬิกา · CO-ออกซิมิเตอร์สี่วิธีมองเห็นสีของเลือด
เครื่องมือสำหรับนักบินที่ไม่สวมหน้ากากออกซิเจน
ในช่วงสงคราม เกลนน์ มิลลิแกน สร้างออกซิมิเตอร์ที่หูเพื่อเตือนนักบินเมื่อขาดออกซิเจนในที่สูง ติ่งหูถูกทำให้อุ่นเพื่อให้เลือดในนั้นเกือบเป็นเลือดแดง และเครื่องเปรียบเทียบแสงสีแดงกับสีเขียว มันใช้งานได้แต่เอาแน่ไม่ได้ และต้องปรับเทียบกับแต่ละคน เพราะในตอนนั้นยังแยกส่วนที่เต้นเป็นจังหวะของสัญญาณไม่ได้
ที่หนีบของอาโอยางิ
ในที่หนีบ ไดโอดเปล่งแสงสองดวงติดสลับกัน บางครั้งเว้นช่วงพักที่โฟโตไดโอดใช้วัดแสงพื้นหลังในห้อง เครื่องจึงได้สัญญาณสามชุดหลายร้อยครั้งต่อวินาที มันแยกส่วนที่เต้นเป็นจังหวะออกจากคลื่นสีแดงและอินฟราเรด คำนวณ R เฉลี่ยในช่วงไม่กี่วินาที แล้วแปลงเป็นเปอร์เซ็นต์ตามตารางปรับเทียบ ส่วนคาบของคลื่นให้ค่าชีพจร
แสงที่ไม่ทะลุผ่าน
นาฬิกาส่องแสงทะลุข้อมือไม่ได้ จึงวางไดโอดเปล่งแสงกับโฟโตไดโอดไว้เคียงกัน และเครื่องรับแสงที่กระเจิงย้อนกลับจากใต้ผิวหนัง วิธีนี้วัดชีพจรได้อย่างมั่นใจ ส่วนใหญ่ใช้แสงสีเขียว แต่ความอิ่มตัวแม่นยำน้อยกว่า สัญญาณอ่อนกว่า ข้อมือขยับ และอุปกรณ์แบบนี้ส่วนใหญ่ไม่ใช่เครื่องมือแพทย์
มาตรฐานที่ใช้ตัดสินที่หนีบ
ในเครื่องวิเคราะห์ก๊าซในเลือด เลือดแดงจะถูกทำให้เม็ดเลือดแดงแตก ใส่ในคิวเวตต์ และส่องด้วยแสงหลายสิบความยาวคลื่น เครื่องจึงแยกออกซีฮีโมโกลบิน ดีออกซีฮีโมโกลบิน คาร์บอกซีฮีโมโกลบิน และเมทฮีโมโกลบินได้ทีละชนิด SaO₂ ของมันคือค่าจริงที่ใช้ปรับเทียบและตรวจสอบพัลส์ออกซิมิเตอร์ และในกรณีที่ยังสงสัย แพทย์จะเจาะเลือดแดง แทนที่จะเชื่อที่หนีบ
05 · กฎการเขียน
Sp และ Sa · เปอร์เซ็นต์ · ออกซิเจนตัวอักษรหน้า O₂ บอกชื่อเครื่อง
ค่าความอิ่มตัวเขียนพร้อมสัญลักษณ์แหล่งที่มา เปอร์เซ็นต์เป็นจำนวนเต็ม และเงื่อนไข ว่าผู้ป่วยหายใจอากาศหรือได้รับออกซิเจน
บรรทัดแรกทางขวาทำตัวพิมพ์ใหญ่-เล็ก ตัวห้อย และเครื่องหมายเปอร์เซ็นต์หาย บรรทัดที่สองสับสนความอิ่มตัวกับความดันออกซิเจน บรรทัดที่สามใส่เครื่องหมายเท่ากับระหว่างที่หนีบกับเครื่องวิเคราะห์ก๊าซในเลือด ทั้งที่ความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ของเครื่องคือหลายเปอร์เซ็นต์ บรรทัดที่สี่เรียกสัดส่วนฮีโมโกลบินที่จับออกซิเจนว่าปริมาณออกซิเจน บรรทัดที่ห้าให้ความแม่นยำถึงทศนิยมหนึ่งตำแหน่งที่เครื่องไม่มี และบรรทัดที่หกเขียนชีพจรเป็นเฮิรตซ์ ทั้งที่ 72 ครั้งต่อนาทีคือ 1.2 Hz
06 · หน่วยข้างเคียง
ความดัน · ความยาวคลื่น · ความถี่รอบ SpO₂ มีมิลลิเมตรปรอท ซึ่งใช้วัดความดันออกซิเจนในเลือด นาโนเมตร ซึ่งเป็นความยาวคลื่นที่ฮีโมโกลบินแต่ละชนิดต่างกันด้วยสี และครั้งต่อนาที ซึ่งเครื่องเดียวกันนับจากคลื่นชีพจร
สัมพันธ์กับความอิ่มตัวด้วยเส้นโค้งการแยกตัวของฮีโมโกลบินรูปตัว S
660 และ 940 nm ถูกเลือกในช่วงที่ฮีโมโกลบินแต่ละชนิดต่างกันมากที่สุด
ชีพจรจากคาบของคลื่นชีพจร ความถี่เดียวกับหัวใจ
07 · ภาคประวัติ
จดหมายเหตุ · จากติ่งหูถึง FDAสัญญาณรบกวนกลายเป็นสัญญาณหลักได้อย่างไร
{title}
{text}
เครื่องพลาดภาวะขาดออกซิเจนบ่อยแค่ไหน
ความสูงของแท่งคือสัดส่วนของคู่การวัดที่ SpO₂ อยู่ที่ 92—96 % แต่ SaO₂ จริงต่ำกว่า 88 % ในผู้ป่วยผิวขาวและผิวดำ จากงานวิจัยของ Sjoding และคณะ NEJM 2020 สเกลตั้งแต่ศูนย์ถึง 12 % กรอบล้อมรอบแท่ง
ต่างกันสามเท่าทั้งที่ตัวเลขบนจอเหมือนกัน และหลังงานวิจัยนี้เอง หน่วยงานกำกับดูแลจึงทบทวนข้อกำหนดการทดสอบ
เครื่องมือที่ปรับเทียบด้วยคน
พัลส์ออกซิมิเตอร์ไม่มีมาตรฐานอ้างอิงที่ใส่ลงในที่หนีบได้ เส้นโค้งปรับเทียบของแต่ละรุ่นได้จากคนจริง ซึ่งถูกลดออกซิเจนทีละน้อยในห้องปฏิบัติการ พร้อมกับเจาะเลือดแดงไปด้วย มาตรฐาน ISO 80601-2-61 กำหนดให้มีอาสาสมัครสุขภาพดีไม่น้อยกว่าสิบคน และคู่ข้อมูลหลายร้อยคู่ในช่วง 70 ถึง 100 % ส่วนความแม่นยำแสดงเป็นค่ารากที่สองของค่าเฉลี่ยกำลังสองของความต่าง Arms ซึ่งหน่วยงานกำกับดูแลยอมให้ไม่เกินสามถึงสี่เปอร์เซ็นต์
จุดอ่อนอยู่ที่องค์ประกอบของสิบคนนี้ กฎเดิมกำหนดให้มีอาสาสมัครผิวสีเข้มเพียงไม่กี่คน และเครื่องที่ผ่านการทดสอบแทบไม่เคยถูกตรวจสอบกับพวกเขา ความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยของทั้งกลุ่มดูน้อย ขณะที่การเบี่ยงเบนอย่างเป็นระบบสำหรับคนบางส่วนละลายหายไปในค่าเฉลี่ยนั้น
หลังงานวิจัยช่วงปี 2020—2022 FDA ได้เรียกประชุมคณะผู้เชี่ยวชาญ และเสนอให้ทดสอบเครื่องกับคนครอบคลุมทุกระดับเม็ดสี โดยประเมินเม็ดสีอย่างเป็นวัตถุวิสัยจากสีผิว ไม่ใช่จากแบบสอบถาม และรายงานความแม่นยำแยกตามแต่ละกลุ่ม คำถามเรื่องความเป็นธรรมจึงกลายเป็นคำถามทางมาตรวิทยาเป็นครั้งแรก ว่าการปรับเทียบนั้นทำมาเพื่อใคร
หน่วยฐาน SI ทั้งเจ็ด
สารบัญปริมาณ
การแพทย์
กรดหยดเดียวเปลี่ยนสีน้ำผลไม้ เกลือย้อมสีเปลวไฟ น้ำแข็งตัวเมื่อถูกเคาะ ข้างใต้คือทุกหน้าของ Simetrium เรียงตามสาขาและตามลำดับอักษร
เปิดดัชนี →