Pulsoksymetria

Pierwsze urządzenie do pomiaru saturacji krwi wykorzystujące prześwietlanie tkanki małżowiny ucha zbudował Karl Matthes w 1935^[1] [2]. W 1940 roku Glen Millikan wymyślił termin „oksymetr”, opisując słuchawkę do wykrywania hipoksji w lotach na dużych wysokościach^[3] [2].

Rozwój pulsoksymetrii nastąpił w 1972 roku dzięki bioinżynierowi Takuo Aoyagi z Nihon Kohden, który zauważył, że pulsujące zmiany w absorpcji światła prześwietlającego tkankę zależą wyłącznie od przepływającej krwi tętniczej. W 1975 roku chirurg Susumu Nakajima poinformował, że wraz ze współpracownikami testowali pierwsze urządzenie na pacjentach^[4] .

Postęp w elektronice w latach 80. XX wieku pozwolił na skonstruowanie niewielkich urządzeń, dających powtarzalne i obarczone małym błędem wyniki (w granicach 2%), dzięki czemu znalazły one szerokie zastosowanie kliniczne^[5].

 

Podstawą teoretyczną pulsoksymetrii jest prawo Lamberta-Beera zastosowane do cząstek hemoglobiny^[6][7][8][5]. Jest to szczególny przypadek spektrofotometrii, w której światło monochromatyczne jest wykorzystywane do rozpoznawania składu cząsteczkowego substancji^[6]. Długość fali powinna być tak dobrana, aby jego absorbancja była jak największa^[8].

Analizując widma absorbancji hemoglobiny utlenowanej (HbO₂) i odtlenowanej (Hb) można zaobserwować, że:

1. absorbancja jest wysoka dla fal krótszych niż 600 nm^[8]
2. wykresy widma przecinają się w jednym punkcie zwanym punktem izobestycznym^[8], który odpowiada fali długości 805 nm^[9]
3. dla długości fali 660 nm istnieje wtórny peak absorbancji dla deoksyhemoglobiny^[8], przy jednoczesnej mniejszej absorbancji hemoglobiny utlenowanej^[10] (przez co krew utlenowana wydaje się bardziej czerwona niż krew odtlenowana)^[6]
4. dla długości fali 940 nm istnieje wtórny peak absorbancji dla oksyhemoglobiny^[8], przy jednoczesnej mniejszej absorbancji hemoglobiny odtlenowanej^[6]

Transmisja światła o długości 660 nm warunkuje obecność hemoglobiny utlenowanej, natomiast transmisja światła o długości 940 nm determinuje zawartość hemoglobiny odtlenowanej^[6]. Przyjmuje się, że karboksyhemoglobina (HbCO) i methemoglobina (HbMet) stanowi mniej niż 5%^[6] i ich udział jest pomijany w pomiarach^[6][9]. Podobnie pomija się obecność sulfhemoglobiny i hemoglobiny płodowej^[9]. Na podstawie pomiarów można wyznaczyć saturację według wzoru:

${\displaystyle {\mbox{Saturacja}}={\frac {\left[{\mbox{HbO}}_{2}\right]}{\left[{\mbox{HbO}}_{2}\right]+\left[{\mbox{Hb}}\right]}}\times 100\%}$ ^[6][9]

 

Czujnik pulsoksymetru składa się z nadajnika światła monochromatycznego o dwóch długościach fali i fotodetektora^[6][10]. Źródłem światła są najczęściej dwie diody^[9], które świecą naprzemiennie^[9] ponieważ fotodetektor (fotodioda) nie odróżnia długości fal a jedynie ich natężenie^[9][10]. Fotodetektor wzmacnia wyłącznie światło o zmiennym natężeniu^[6]. Ustalony okres bez prześwietleń może być wykorzystany do korekcji pomiaru warunków oświetlenia otoczenia^[9].

Diody przełączane są z częstotliwością 700 Hz^[5]. Uzyskany sygnał można podzielić na składowe stałą i zmienną^[9]. Składowa zmienna, która stanowi od 1% do 5% wartości całkowitej sygnału, jest głównym wyznacznikiem dokładności pomiaru^[9]. Analizowana jest jedynie ta część sygnału, która występuje w fazie skurczowej^[5]. Dzięki temu mierzona jest saturacja krwi tętniczej a pomijana jest saturacja w naczyniach żylnych i włosowatych^[5].

Podawany wynik jest wartością uśrednioną z 2–16 sekund pomiaru^[5]. Niektóre modele pulsoksymetrów dodatkowo prezentują na ekranie krzywą pletyzmograficzną, która dostarcza informację o stanie krążenia obwodowego^[5]. Przy okazji mierzenia saturacji za pomocą pulsoksymetru odczytywana jest również częstość tętna^[5][10][11].

• niewydolność oddechowa^{[potrzebny przypis]}
• wentylacja jednego płuca^[11]
• bronchoskopia^[11]
• znieczulenie dziecka^[12]
• monitorowanie czynności życiowych matki i płodu^[13]
• monitorowanie stanu pacjenta:
  • w trakcie znieczulenia ogólnego i bezpośrednio po jego zakończeniu^[14]
  • ustalenie konieczności stosowania tlenoterapii^[15]
  • w trakcie każdego stanu ciężkiego chorego^[16]
  • zagrożenie hipoksją^[11] i jej unikanie^[17]
  • utlenowanie i wentylacja noworodka^[18]

Zakres norm:

• 95–99% u zdrowych dorosłych oraz 91-96% u noworodków^[19]
• wyższe wartości zdarzają się w przypadku tlenoterapii (zwykle > 98%^[16])
• niższe wartości mogą świadczyć o niewydolności oddechowej^{[potrzebny przypis]}.

• zatrucie tlenkiem węgla zawyża wskazanie poziomu SpO₂ na skutek rejestracji karboksyhemoglobiny zamiast oksyhemoglobiny^{[20][21][22][11]}, problem nadmiaru COHb dotyczy również nałogowych palaczy^[23]
• methemoglobinemia zakłóca pomiar^[24][10], powodując że niskie wartości saturacji są zawyżone, a wysokie niedoszacowane^[21], ustalając wynik na poziomie nie niższym niż 85%^[11]
• w niedokrwistości występuje liniowa zależność w niedoszacowaniu wartości saturacji a stężeniem hemoglobiny^[21][25]
• błękit metylenowy bardzo mocno zaniża odczyty pulsyksometru, nawet o 65%^[21][25], inne kolorowe wskaźniki we krwi takie jak zieleń indocyjanowa i czerwień indygo również zaniżają wartości saturacji^[23]
• niska perfuzja tkankowa^[11], która zmniejsza siłę sygnału i ustala ostateczny wynik na fałszywym stałym poziomie 85%^[21]
• artefakty ruchowe^[21][10], czyli ruchy pacjenta^[26] lub drżenie mięśni^[22], są najczęstszymi przyczynami zakłóceń^[23]
• lakier do paznokci^[26] zaniża wartości saturacji^[23], zwłaszcza ciemne kolory^[21], z wyjątkiem koloru czerwonego i purpurowego^[23]
• światło otoczenia^[21][26], w zależności od rodzaju ksenonowe lub fluorescencyjne zawyża a podczerwone zaniża wyniki^[23]
• diatermia w niektórych typach pulsoksymentrów^[21]
• diody elektroluminescencyjne ze względu na niedokładne generowanie monochromatycznego światła^[21]
• tlenoterapia wyklucza stosowanie pulsoksymetru do wykrywania niedostatecznej wentylacji^[20][15]
• brak wystarczającej pulsacji: hipotermia, hipotensja, ucisk na tętnice^[22][26], środki wazopresyjne^[26]; wartości wskazywane są niższe od rzeczywistych^[11]
• bradykardia wydłuża czas reakcji pulsoksymetru^[10]
• hiperoksja jest niewykrywalna^[10][26]

• VijaylakshmiV. Kamat VijaylakshmiV., Pulse oximetry, „Indian Journal of Anaesthesia”, 46 (3), sierpień 2002 [dostęp 2014-04-29]  (ang.).
• ReinhardR. Larsen ReinhardR., Anestezjologia, Wrocław: Urban & Partner, 2003, ISBN 83-87944-14-9 .
• K.K. Matthes K.K., Untersuchungen über die Sauerstoffsättigung des menschlichen Arterienblutes, „Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology”, 179 (6), 1935, s. 698–711, DOI: 10.1007/BF01862691  (niem.).
• Paul L.P.L. Marino Paul L.P.L., Intensywna terapia, wyd. III, Wrocław: Elsevier Urban & Partner, 2009, ISBN 978-83-7609-065-8 .
• Ronald D.R.D. Miller Ronald D.R.D., Anestezjologia, t. 1, Wrocław: Elsevier Urban & Partner, 2012, ISBN 978-83-7609-605-6 .
• G.A.G.A. Millikan G.A.G.A., The oximeter: an instrument for measuring continuously oxygen-saturation of arterial blood in man, „Review of Scientific Instruments”, 13 (10), 1942, s. 434–444, DOI: 10.1063/1.1769941  (ang.).
• John W.J.W. Severinghaus John W.J.W., YoshiyukiY. Honda YoshiyukiY., History of Blood Gas Analysis. VII. Pulse Oximetry, „Journal of Clinical Monitoring”, 3 (2), 1987, s. 135–138, PMID: 3295125 [zarchiwizowane z adresu 2015-04-21] .
• PerP. Rosenberg PerP., JussiJ. Kanto JussiJ., LauriL. Nuutinen LauriL., Anestezjologia, Gdańsk: Novus Orbis, 1998, ISBN 83-85560-42-4 .
• ZbigniewZ. Rybicki ZbigniewZ., Intensywna terapia dorosłych, Lublin: Makmed, 2009, ISBN 978-83-927780-4-2 .
• TimT. Smith TimT., CollinC. Pinnock CollinC., TedT. Lin TedT., Podstawy Anestezjologii, Wydanie Trzecie, Warszawa: DB Publishing, 2012, ISBN 978-83-62526-05-5 .

• Kapnometria
• Gazometria
• Sinica