SpO₂ 写作大写的 S 和 O、小写的 p 加下标 2：S 代表 saturation（饱和度），p 代表 pulse（脉搏），即用脉搏血氧仪测得的饱和度。前面的字母很重要：SaO₂ 是分析仪从动脉血中测得的同一个量，ScvO₂ 则来自中心静脉，它们的数值各不相同。
血氧饱和度是被氧占据的血红蛋白所占的比例，而不是血液中氧的数量：贫血时 SpO₂ 可以是 99 %，组织却仍然缺氧。它也不是以 mmHg 表示的氧分压 PaO₂——两者通过一条 S 形曲线相联系，饱和度 97 % 时 PaO₂ 约为 90 mmHg。
左边，带指甲的指尖夹在发光二极管和光电二极管之间：660 nm 的红光和 940 nm 的红外光交替闪亮，穿过手指，而指中的动脉随心跳搏动。右边的小屏幕上，脉搏波的扫描曲线不断推进，心跳标记闪烁，下方刻度的滑块最终停在 97 %——健康人在海平面的通常饱和度。
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氧合血红蛋白比例 · 脉搏 第 1/1 页 · 修订 2026-09脉搏血氧测定 SpO₂ · % · min⁻¹
无量纲量 · 搏动的动脉血中氧合血红蛋白的比例，%；脉搏——每分钟搏动次数
两盏能看穿血液的小灯
1972 年，东京日本光电（Nihon Kohden）公司的工程师青柳卓雄试图根据染料在血液中被稀释的过程来测量心输出量，却被一种干扰弄得心烦：透过耳朵的光信号随着脉搏抖动。他意识到这种抖动恰恰是一份礼物——只有动脉血在搏动，如果只看两种颜色的光中起伏的那一部分，皮肤、骨骼和静脉就会自动从计算中消失。
脉搏血氧仪就这样诞生了：一个夹子，几秒钟内就能显示动脉中百分之几的血红蛋白携带着氧。到 1980 年代末，它已成为麻醉中的必备监测；在 2020 年的大流行中，它又成了千百万人的家用仪器——也正是那时人们发现，对于深色皮肤的人，它更常在血氧已经偏低时仍显示正常。
本页让光穿过手指，展示两条脉搏波如何变成一个百分数，并剖析误差从何而来、监管机构如何应对。
01 · 定义
两种光 · 比值 R · 校准SpO₂ 是氧合血红蛋白在能够运输氧的血红蛋白中所占的比例，根据穿过组织的光测得。氧合血红蛋白呈鲜红色，对 660 nm 的红光吸收少，对 940 nm 的红外光吸收较多；还原血红蛋白则正好相反。两种吸收之比就说明有多少血红蛋白与氧结合。
为了排除皮肤、骨骼和静脉血，仪器对每种颜色只取信号的搏动部分 AC，并除以恒定部分 DC，再用红光的比值除以红外光的比值。得到的是一个无量纲数 R，即“比值的比值”：它越大，饱和度越低。
光在手指中的散射过于复杂，无法从物理上由 R 推导出百分数，所以这种关系靠实验确定：志愿者吸入低氧混合气体，同时抽取动脉血，“R—SaO₂”数据点构成写入仪器的校准曲线。简化来看，它接近直线 SpO₂ ≈ 110 − 25·R。
仪器看得见什么，看不见什么
左边是一台真正的指夹式脉搏血氧仪，夹在按蒙克肤色量表着色的手指上：上盖的屏幕显示饱和度和脉搏，外壳上的剖面则展示红光和红外发光二极管如何轮流照透指尖、穿过搏动的动脉到达光电二极管。右边是床旁监护仪，显示光电二极管所见的两条脉搏波：波幅就是 AC，基线偏移就是 DC。滑块设定动脉血的真实饱和度、皮肤色素、灌注和脉搏；仪器给出自己的读数，本页将它与真实值比较。
用浅肤色志愿者做的校准
黑色素对红光的吸收明显强于红外光，在深色皮肤中，到达搏动动脉并返回的红光更少，信号变弱并发生偏移。如果校准曲线主要是在浅肤色志愿者身上建立的，仪器就不会考虑这一偏移，从而高估饱和度，而且在数值低、误差最危险的时候高估得最多。2020 年 NEJM 上的一项研究表明，隐匿性低氧血症——SpO₂ 为 92—96 % 而真实 SaO₂ 低于 88 %——在黑人患者中的发生率是白人患者的三倍。
02 · 换算
曲线 · 准确度 · 海拔从百分数到氧分压
输入饱和度、氧分压或比值 R，本页会按血红蛋白氧解离曲线在它们之间换算，显示在仪器允许误差下真实 SaO₂ 可能落在什么范围，以及在高海拔处应预期怎样的饱和度。
记忆口诀：饱和度 90 % 约相当于 60 mmHg 的氧分压，低于这一点，曲线便陡然下坠。
一氧化碳与血红蛋白结合成碳氧血红蛋白，它在 660 nm 处看起来几乎和氧合血红蛋白一样，因此中毒时脉搏血氧仪显示正常的 98 %，而血液中的氧其实不足。高铁血红蛋白则相反，无论真实饱和度是多少，都把读数拉向 85 %；这两种情况下，只有血气分析仪中的 CO-血氧仪才能给出真实值。
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04 · 测量仪器
耳 · 指夹 · 手表 · CO-血氧仪看见血液颜色的四种方法
给不戴氧气面罩的飞行员的仪器
战争期间，格伦·米利坎制造了耳式血氧计，用来提醒飞行员在高空缺氧。耳垂被加热，使其中的血液几乎成为动脉血，仪器比较红光和绿光；它能工作，但很不稳定，需要对每个人单独校准，因为当时还不会分离信号的搏动部分。
青柳的指夹
指夹中的两个发光二极管轮流点亮，有时中间留一段间隙，让光电二极管测量室内的背景光，于是仪器每秒获得数百次三个信号。它从红光和红外光的波中提取搏动部分，计算 R，在几秒钟内取平均，再按校准表换算成百分数，而波的周期给出脉搏。
不穿透组织的光
手表无法把手腕照透，因此发光二极管和光电二极管并排放置，仪器捕捉从皮下向后散射的光。用这种方式测脉搏相当可靠，多用绿光；但饱和度的准确性较差：信号较弱，手腕会动，而且大多数这类设备并不是医疗器械。
评判指夹的标准
在血气分析仪中，动脉血被溶解，放进比色杯，用几十种波长的光照射，于是仪器能分别区分氧合血红蛋白、还原血红蛋白、碳氧血红蛋白和高铁血红蛋白。它测得的 SaO₂ 就是真实值，用来校准和检验脉搏血氧仪；在有疑问时，医生会抽取动脉血，而不是相信指夹。
05 · 书写规则
Sp 和 Sa · 百分数 · 氧O₂ 前的字母说明了仪器
记录饱和度时要注明来源、取整的百分数和条件——患者是呼吸空气还是在吸氧。
右边第一行丢掉了大小写、下标和百分号；第二行把饱和度和氧分压混为一谈；第三行在指夹和血气分析仪之间画了等号，而仪器的允许误差有好几个百分点。第四行把被占据的血红蛋白比例称作氧的数量，第五行赋予仪器它并不具备的十分位精度，第六行用赫兹写脉搏，而每分钟 72 次就是 1.2 Hz。
06 · 相邻单位
压力 · 波长 · 频率SpO₂ 的邻居有：毫米汞柱，血液中的氧分压用它来测量；纳米，表示各种血红蛋白在颜色上产生差异的波长；以及每分钟搏动次数，由同一台仪器根据脉搏波计数。
通过血红蛋白的 S 形解离曲线与饱和度相联系。
660 和 940 nm 选在各种血红蛋白差别最大的地方。
根据脉搏波周期得出的脉搏，与心跳频率相同。
07 · 历史部分
档案 · 从耳垂到 FDA干扰如何变成主信号
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仪器多常漏掉缺氧
柱高是 SpO₂ 为 92—96 % 而真实 SaO₂ 低于 88 % 的配对测量所占比例，分别对应 Sjoding 等人研究（NEJM 2020）中的白人和黑人患者；刻度从零到 12 %。边框环绕各柱。
屏幕上的数字相同，发生率却相差三倍——正是在这项研究之后，监管机构重新审视了试验要求。
以人为校准的仪器
脉搏血氧仪没有可以放进指夹的标准器：每个型号的校准曲线都在活人身上测得——在实验室中让他们逐步缺氧，同时抽取动脉血。ISO 80601-2-61 标准要求至少十名健康志愿者，在 70 到 100 % 的范围内取得数百对数据点，准确度以均方根差 Arms 表示：监管机构允许的上限是三到四个百分点。
薄弱环节在于这十个人的构成。旧规则只要求少数几名深色皮肤的志愿者，通过试验的仪器几乎没有在他们身上检验过；整组的平均误差看起来很小，而针对部分人群的系统性偏差就溶解在其中。
在 2020—2022 年的研究之后，FDA 召集了专家咨询委员会，提议在覆盖整个色素范围的人群中测试仪器，按皮肤颜色客观评估色素而不是靠问卷，并分别报告每个组别的准确度。于是，公平问题第一次成了计量问题：校准是为谁做的。
一滴酸改变果汁的颜色，盐给火焰染色，水被轻敲一下就结冰。下面是 Simetrium 的全部页面，按学科和字母顺序排列。
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