SpO₂ viết với S và O hoa, p thường và chỉ số dưới 2: S là saturation (độ bão hòa), p là pulse (mạch), tức là độ bão hòa đo bằng máy đo oxy xung. Chữ cái phía trước rất quan trọng: SaO₂ là cùng đại lượng ấy đo từ máu động mạch trong máy phân tích, ScvO₂ đo từ tĩnh mạch trung tâm, và con số của chúng khác nhau.
Độ bão hòa oxy là tỉ lệ hemoglobin đã gắn oxy, chứ không phải lượng oxy trong máu: khi thiếu máu, SpO₂ có thể là 99 % mà mô vẫn thiếu oxy. Nó cũng không phải áp suất riêng phần PaO₂ tính bằng mmHg — đại lượng này liên hệ với độ bão hòa qua một đường cong hình chữ S và ở mức 97 % thì vào khoảng 90 mmHg.
Bên trái, đầu ngón tay có móng được kẹp giữa các điốt phát quang và một điốt quang: ánh sáng đỏ 660 nm và hồng ngoại 940 nm lần lượt lóe lên, xuyên qua ngón tay, còn động mạch trong đó đập theo nhịp tim. Bên phải, trên màn hình nhỏ, sóng mạch chạy ngang và dấu nhịp nhấp nháy, còn con trượt của thang đo phía dưới dừng ở 97 % — độ bão hòa thông thường của người khỏe mạnh ở mực nước biển.
Trang đơn vị
tỉ lệ oxyhemoglobin · mạch phiếu 1/1 · sửa đổi 2026-09Đo oxy xung SpO₂ · % · min⁻¹
Đại lượng không thứ nguyên · tỉ lệ oxyhemoglobin trong máu động mạch đang đập, %; mạch — số nhịp mỗi phút
Hai đốm sáng nhìn xuyên qua máu
Năm 1972, Takuo Aoyagi, kỹ sư của hãng Nihon Kohden ở Tokyo, tìm cách đo cung lượng tim dựa vào việc chất màu pha loãng trong máu ra sao, và bực mình vì một nhiễu: tín hiệu ánh sáng xuyên qua tai rung lên theo nhịp mạch. Ông nhận ra chính sự rung ấy là một món quà — chỉ máu động mạch mới đập, và nếu chỉ nhìn phần dao động của ánh sáng hai màu thì da, xương và tĩnh mạch sẽ tự rơi khỏi phép tính.
Máy đo oxy xung ra đời như thế — một cái kẹp chỉ trong vài giây cho biết bao nhiêu phần trăm hemoglobin trong động mạch đang mang oxy. Đến cuối thập niên 1980, nó đã thành thiết bị bắt buộc khi gây mê, và trong đại dịch năm 2020 thì thành dụng cụ gia đình của hàng triệu người — và chính lúc đó người ta phát hiện rằng ở người da sẫm màu, máy thường báo bình thường hơn khi oxy đã thấp.
Trang này chiếu ánh sáng xuyên qua ngón tay, cho thấy từ hai sóng mạch con số phần trăm được tạo ra thế nào, và phân tích sai số từ đâu đến và các cơ quan quản lý xử lý nó ra sao.
01 · Định nghĩa
hai ánh sáng · tỉ số R · hiệu chuẩnSpO₂ là tỉ lệ oxyhemoglobin trong số hemoglobin có khả năng vận chuyển oxy, đo bằng ánh sáng đi qua mô. Oxyhemoglobin có màu đỏ tươi, hấp thụ ít ánh sáng đỏ ở 660 nm nhưng hấp thụ nhiều hồng ngoại ở 940 nm hơn, còn hemoglobin khử thì ngược lại; tỉ số của hai mức hấp thụ cho biết bao nhiêu hemoglobin đã gắn oxy.
Để loại bỏ da, xương và máu tĩnh mạch, máy chỉ lấy phần đập của tín hiệu, AC, rồi chia cho phần không đổi, DC, với mỗi màu, sau đó chia tỉ số của ánh sáng đỏ cho tỉ số của hồng ngoại. Kết quả là một số không thứ nguyên R, “tỉ số của các tỉ số”, và R càng lớn thì độ bão hòa càng thấp.
Ánh sáng tán xạ trong ngón tay quá phức tạp để có thể suy ra phần trăm từ R bằng lý thuyết vật lý, nên mối liên hệ được tìm bằng thực nghiệm: tình nguyện viên hít hỗn hợp khí nghèo oxy, người ta lấy máu động mạch của họ, và các điểm “R — SaO₂” tạo thành đường cong hiệu chuẩn được nạp sẵn vào máy. Nói gọn, nó gần với đường thẳng SpO₂ ≈ 110 − 25·R.
Máy thấy gì và không thấy gì
Bên trái là một máy đo oxy xung kẹp ngón thật trên ngón tay có da được tô màu theo thang Monk: trên nắp trên, màn hình hiển thị độ bão hòa và mạch, còn ô cắt trên vỏ cho thấy điốt phát quang đỏ và hồng ngoại lần lượt chiếu xuyên đầu ngón tay, qua động mạch đang đập, tới điốt quang. Bên phải là monitor đầu giường với hai sóng mạch như điốt quang nhìn thấy: biên độ của chúng là AC, còn độ dịch là DC. Các thanh trượt đặt độ bão hòa thật của máu động mạch, sắc tố da, tưới máu và mạch; máy hiển thị con số của nó, và trang này so sánh với giá trị thật.
Hiệu chuẩn trên tình nguyện viên da sáng
Melanin hấp thụ ánh sáng đỏ mạnh hơn hẳn hồng ngoại, nên ở da sẫm màu ít ánh sáng đỏ đi tới động mạch đang đập rồi quay về hơn, tín hiệu yếu đi và bị lệch. Nếu đường cong hiệu chuẩn được xây dựng chủ yếu trên tình nguyện viên da sáng, máy không tính đến độ lệch này và báo độ bão hòa cao hơn thực tế, lại cao nhất ở các giá trị thấp, khi sai số nguy hiểm hơn cả. Năm 2020, một nghiên cứu trên NEJM cho thấy giảm oxy máu ẩn — SaO₂ thật dưới 88 % trong khi SpO₂ là 92—96 % — gặp ở bệnh nhân da đen nhiều gấp ba lần so với bệnh nhân da trắng.
02 · Quy đổi
đường cong · độ chính xác · độ caoTừ phần trăm sang áp suất oxy
Nhập độ bão hòa, áp suất riêng phần của oxy hoặc tỉ số R, trang này sẽ quy đổi chúng sang nhau theo đường cong phân ly oxy–hemoglobin, cho biết SaO₂ thật nằm trong khoảng nào khi tính đến sai số cho phép của máy, và nên chờ đợi độ bão hòa bao nhiêu trên cao.
Quy tắc dễ nhớ: độ bão hòa 90 % tương ứng khoảng 60 mmHg oxy, và dưới điểm này đường cong đổ dốc xuống.
Khí carbon monoxide gắn với hemoglobin thành carboxyhemoglobin, chất mà ở 660 nm trông gần như oxyhemoglobin, nên khi ngộ độc máy đo oxy xung vẫn báo 98 % bình thường dù máu thiếu oxy. Methemoglobin thì ngược lại, kéo số đo về 85 % bất kể độ bão hòa thật là bao nhiêu; trong cả hai trường hợp, chỉ CO-oximeter của máy phân tích khí máu mới cho giá trị thật.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Dụng cụ đo
tai · kẹp · đồng hồ · CO-oximeterBốn cách nhìn thấy màu của máu
Thiết bị cho phi công không đeo mặt nạ oxy
Trong chiến tranh, Glenn Millikan chế tạo máy đo oxy ở tai để cảnh báo phi công thiếu oxy trên cao. Dái tai được làm ấm để máu trong đó gần như máu động mạch, và máy so sánh ánh sáng đỏ với ánh sáng xanh lục; nó hoạt động được nhưng thất thường và phải hiệu chuẩn riêng cho từng người, vì khi ấy người ta chưa biết tách phần đập của tín hiệu.
Cái kẹp của Aoyagi
Trong kẹp, hai điốt phát quang bật luân phiên, đôi khi có một khoảng nghỉ để điốt quang đo ánh sáng nền trong phòng, và máy nhận được ba tín hiệu hàng trăm lần mỗi giây. Từ sóng đỏ và sóng hồng ngoại, nó tách phần đập, tính R, lấy trung bình trong vài giây rồi quy ra phần trăm theo bảng hiệu chuẩn, còn chu kỳ của sóng cho ra mạch.
Ánh sáng không đi xuyên qua
Đồng hồ không thể chiếu xuyên qua cổ tay, nên điốt phát quang và điốt quang được đặt cạnh nhau, và máy bắt ánh sáng tán xạ ngược từ dưới da. Mạch đo theo cách này khá tin cậy, thường bằng ánh sáng xanh lục, còn độ bão hòa thì kém chính xác hơn: tín hiệu yếu hơn, cổ tay cử động, và phần lớn các thiết bị như vậy không phải là thiết bị y tế.
Chuẩn mực để đánh giá cái kẹp
Trong máy phân tích khí máu, máu động mạch được ly giải, cho vào cuvet và chiếu bằng hàng chục bước sóng, nhờ đó máy phân biệt riêng rẽ oxyhemoglobin, hemoglobin khử, carboxyhemoglobin và methemoglobin. SaO₂ của nó là giá trị thật, dùng để hiệu chuẩn và kiểm tra máy đo oxy xung, và trong trường hợp còn ngờ vực, bác sĩ lấy máu động mạch chứ không tin cái kẹp.
05 · Quy tắc viết
Sp và Sa · phần trăm · oxyChữ cái trước O₂ cho biết loại máy
Độ bão hòa được ghi kèm ký hiệu nguồn đo, số phần trăm nguyên và điều kiện — người bệnh thở khí trời hay đang thở oxy.
Dòng thứ nhất bên phải đánh mất chữ hoa, chỉ số dưới và dấu phần trăm, dòng thứ hai nhầm độ bão hòa với áp suất oxy, còn dòng thứ ba đặt dấu bằng giữa cái kẹp và máy phân tích khí máu, dù sai số cho phép của máy là vài phần trăm. Dòng thứ tư gọi tỉ lệ hemoglobin đã gắn oxy là lượng oxy, dòng thứ năm gán cho máy độ chính xác đến hàng phần mười mà nó không có, còn dòng thứ sáu viết mạch bằng hertz, trong khi 72 nhịp mỗi phút là 1,2 Hz.
06 · Các đơn vị lân cận
áp suất · bước sóng · tần sốQuanh SpO₂ là milimét thủy ngân, đơn vị đo áp suất oxy trong máu, nanomet — bước sóng mà ở đó các loại hemoglobin khác nhau về màu — và số nhịp mỗi phút, mà cùng chiếc máy ấy đếm từ sóng mạch.
Liên hệ với độ bão hòa qua đường cong phân ly hemoglobin hình chữ S.
660 và 940 nm được chọn ở chỗ các loại hemoglobin khác nhau nhiều nhất.
Mạch tính từ chu kỳ sóng mạch, cùng tần số với tim.
07 · Phần lịch sử
lưu trữ · từ dái tai đến FDANhiễu đã trở thành tín hiệu chính như thế nào
{title}
{text}
Máy đã bỏ sót thiếu oxy thường xuyên đến mức nào
Chiều cao cột là tỉ lệ các cặp đo có SpO₂ 92—96 % mà SaO₂ thật dưới 88 %, ở bệnh nhân da trắng và da đen trong nghiên cứu của Sjoding và cộng sự, NEJM 2020; thang từ không đến 12 %. Khung bao quanh các cột.
Chênh nhau gấp ba với cùng một con số trên màn hình — và chính sau công trình này các cơ quan quản lý đã xem xét lại yêu cầu thử nghiệm.
Thiết bị mà chuẩn hiệu chuẩn là con người
Máy đo oxy xung không có vật chuẩn để đặt vào kẹp: đường cong hiệu chuẩn của từng mẫu máy được đo trên người sống, những người bị giảm oxy dần dần trong phòng thí nghiệm đồng thời được lấy máu động mạch. Tiêu chuẩn ISO 80601-2-61 yêu cầu ít nhất mười tình nguyện viên khỏe mạnh và vài trăm cặp điểm trong khoảng từ 70 đến 100 %, còn độ chính xác được biểu thị bằng độ chênh căn quân phương Arms: các cơ quan quản lý cho phép không quá ba đến bốn phần trăm.
Điểm yếu hóa ra nằm ở thành phần của mười người ấy. Quy định cũ chỉ đòi hỏi vài tình nguyện viên da sẫm màu, và các máy qua được thử nghiệm hầu như không được kiểm tra trên họ; sai số trung bình của cả nhóm trông nhỏ, còn độ lệch hệ thống ở một bộ phận người thì tan biến trong đó.
Sau các nghiên cứu năm 2020—2022, FDA triệu tập hội đồng chuyên gia và đề xuất thử nghiệm máy trên người thuộc toàn bộ dải sắc tố, đánh giá sắc tố một cách khách quan theo màu da chứ không qua phiếu hỏi, và báo cáo độ chính xác riêng cho từng nhóm. Thế là lần đầu tiên câu hỏi về công bằng trở thành câu hỏi đo lường học: việc hiệu chuẩn đã được làm cho ai.
Bảy đơn vị cơ sở của SI
Danh mục đại lượng
Y học
Một giọt axit đổi màu nước ép, muối nhuộm màu ngọn lửa, nước đóng băng sau một cú gõ. Bên dưới là mọi trang của Simetrium, theo ngành và theo thứ tự chữ cái.
Mở chỉ mục →