Pulsoksymetria

Pulsoksymetr

Pulsoksymetria – nieinwazyjna metoda przezskórnego oznaczania wysycenia krwi tlenem. Metoda opiera się na zasadzie spektrofotometrycznego pomiaru wysycenia (saturacji – SpO₂) tlenem hemoglobiny, gdyż hemoglobina utlenowana wykazuje odmienne właściwości optyczne niż odtlenowana. Jednocześnie rejestrowana jest częstotliwość pracy serca (puls).

Do wykonywania pomiarów służą urządzenia zwane pulsoksymetrami.

Historia

Pierwsze urządzenie do pomiaru saturacji krwi wykorzystujące prześwietlanie tkanki małżowiny ucha zbudował Karl Matthes w 1935Szablon:OdnSzablon:Odn. W 1940 roku Glen Millikan wymyślił termin „oksymetr”, opisując słuchawkę do wykrywania hipoksji w lotach na dużych wysokościachSzablon:OdnSzablon:Odn.

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 pacjentachSzablon:Odn.

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 kliniczneSzablon:Odn.

Oksymetria

Widma absorbancji hemoglobiny

Podstawą teoretyczną pulsoksymetrii jest prawo Lamberta-Beera zastosowane do cząstek hemoglobinySzablon:OdnSzablon:OdnSzablon:OdnSzablon:Odn. Jest to szczególny przypadek spektrofotometrii, w której światło monochromatyczne jest wykorzystywane do rozpoznawania składu cząsteczkowego substancjiSzablon:Odn. Długość fali powinna być tak dobrana, aby jego absorbancja była jak największaSzablon:Odn.

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

1. absorbancja jest wysoka dla fal krótszych niż 600 nmSzablon:Odn
2. wykresy widma przecinają się w jednym punkcie zwanym punktem izobestycznymSzablon:Odn, który odpowiada fali długości 805 nmSzablon:Odn
3. dla długości fali 660 nm istnieje wtórny peak absorbancji dla deoksyhemoglobinySzablon:Odn, przy jednoczesnej mniejszej absorbancji hemoglobiny utlenowanejSzablon:Odn (przez co krew utlenowana wydaje się bardziej czerwona niż krew odtlenowana)Szablon:Odn
4. dla długości fali 940 nm istnieje wtórny peak absorbancji dla oksyhemoglobinySzablon:Odn, przy jednoczesnej mniejszej absorbancji hemoglobiny odtlenowanejSzablon:Odn

Transmisja światła o długości 660 nm warunkuje obecność hemoglobiny utlenowanej, natomiast transmisja światła o długości 940 nm determinuje zawartość hemoglobiny odtlenowanejSzablon:Odn. Przyjmuje się, że karboksyhemoglobina (HbCO) i methemoglobina (HbMet) stanowi mniej niż 5%Szablon:Odn i ich udział jest pomijany w pomiarachSzablon:OdnSzablon:Odn. Podobnie pomija się obecność sulfhemoglobiny i hemoglobiny płodowejSzablon:Odn. Na podstawie pomiarów można wyznaczyć saturację według wzoru:

$\text{Saturacja}=\frac{\left[{\text{HbO}}_2\right]}{\left[{\text{HbO}}_2\right]+\left[\text{Hb}\right]}\times 100\mathrm{\%}$Szablon:OdnSzablon:Odn

Miernik

Pomiar przez paznokieć

Czujnik pulsoksymetru składa się z nadajnika światła monochromatycznego o dwóch długościach fali i fotodetektoraSzablon:OdnSzablon:Odn. Źródłem światła są najczęściej dwie diodySzablon:Odn, które świecą naprzemiennieSzablon:Odn ponieważ fotodetektor (fotodioda) nie odróżnia długości fal a jedynie ich natężenieSzablon:OdnSzablon:Odn. Fotodetektor wzmacnia wyłącznie światło o zmiennym natężeniuSzablon:Odn. Ustalony okres bez prześwietleń może być wykorzystany do korekcji pomiaru warunków oświetlenia otoczeniaSzablon:Odn.

Diody przełączane są z częstotliwością 700 HzSzablon:Odn. Uzyskany sygnał można podzielić na składowe stałą i zmiennąSzablon:Odn. Składowa zmienna, która stanowi od 1% do 5% wartości całkowitej sygnału, jest głównym wyznacznikiem dokładności pomiaruSzablon:Odn. Analizowana jest jedynie ta część sygnału, która występuje w fazie skurczowejSzablon:Odn. Dzięki temu mierzona jest saturacja krwi tętniczej a pomijana jest saturacja w naczyniach żylnych i włosowatychSzablon:Odn.

Podawany wynik jest wartością uśrednioną z 2–16 sekund pomiaruSzablon:Odn. Niektóre modele pulsoksymetrów dodatkowo prezentują na ekranie krzywą pletyzmograficzną, która dostarcza informację o stanie krążenia obwodowegoSzablon:Odn. Przy okazji mierzenia saturacji za pomocą pulsoksymetru odczytywana jest również częstość tętnaSzablon:OdnSzablon:OdnSzablon:Odn.

Wskazania do pulsoksymetrii

• Szablon:Fakt
• wentylacja jednego płucaSzablon:Odn
• bronchoskopiaSzablon:Odn
• znieczulenie dzieckaSzablon:Odn
• monitorowanie czynności życiowych matki i płoduSzablon:Odn
• monitorowanie stanu pacjenta:
  • w trakcie znieczulenia ogólnego i bezpośrednio po jego zakończeniuSzablon:Odn
  • ustalenie konieczności stosowania tlenoterapiiSzablon:Odn
  • w trakcie każdego stanu ciężkiego choregoSzablon:Odn
  • zagrożenie hipoksjąSzablon:Odn i jej unikanieSzablon:Odn
  • utlenowanie i wentylacja noworodkaSzablon:Odn

Zakres norm:

• 95–99% u zdrowych dorosłych oraz 91-96% u noworodków
• wyższe wartości zdarzają się w przypadku tlenoterapii (zwykle > 98%Szablon:Odn)
• Szablon:Fakt.

Źródła błędnych odczytów i ograniczenia

• zatrucie tlenkiem węgla zawyża wskazanie poziomu SpO₂ na skutek rejestracji karboksyhemoglobiny zamiast oksyhemoglobinySzablon:OdnSzablon:OdnSzablon:OdnSzablon:Odn, problem nadmiaru COHb dotyczy również nałogowych palaczySzablon:Odn
• methemoglobinemia zakłóca pomiarSzablon:OdnSzablon:Odn, powodując że niskie wartości saturacji są zawyżone, a wysokie niedoszacowaneSzablon:Odn, ustalając wynik na poziomie nie niższym niż 85%Szablon:Odn
• w niedokrwistości występuje liniowa zależność w niedoszacowaniu wartości saturacji a stężeniem hemoglobinySzablon:OdnSzablon:Odn
• błękit metylenowy bardzo mocno zaniża odczyty pulsyksometru, nawet o 65%Szablon:OdnSzablon:Odn, inne kolorowe wskaźniki we krwi takie jak zieleń indocyjanowa i czerwień indygo również zaniżają wartości saturacjiSzablon:Odn
• niska perfuzja tkankowaSzablon:Odn, która zmniejsza siłę sygnału i ustala ostateczny wynik na fałszywym stałym poziomie 85%Szablon:Odn
• artefakty ruchoweSzablon:OdnSzablon:Odn, czyli ruchy pacjentaSzablon:Odn lub drżenie mięśniSzablon:Odn, są najczęstszymi przyczynami zakłóceńSzablon:Odn
• lakier do paznokciSzablon:Odn zaniża wartości saturacjiSzablon:Odn, zwłaszcza ciemne kolorySzablon:Odn, z wyjątkiem koloru czerwonego i purpurowegoSzablon:Odn
• światło otoczeniaSzablon:OdnSzablon:Odn, w zależności od rodzaju ksenonowe lub fluorescencyjne zawyża a podczerwone zaniża wynikiSzablon:Odn
• diatermia w niektórych typach pulsoksymentrówSzablon:Odn
• diody elektroluminescencyjne ze względu na niedokładne generowanie monochromatycznego światłaSzablon:Odn
• tlenoterapia wyklucza stosowanie pulsoksymetru do wykrywania niedostatecznej wentylacjiSzablon:OdnSzablon:Odn
• brak wystarczającej pulsacji: hipotermia, hipotensja, ucisk na tętniceSzablon:OdnSzablon:Odn, środki wazopresyjneSzablon:Odn; wartości wskazywane są niższe od rzeczywistychSzablon:Odn
• bradykardia wydłuża czas reakcji pulsoksymetruSzablon:Odn
• hiperoksja jest niewykrywalnaSzablon:OdnSzablon:Odn

Bibliografia

• Szablon:Cytuj
• Szablon:Cytuj
• Szablon:Cytuj
• Szablon:Cytuj
• Szablon:Cytuj
• Szablon:Cytuj
• Szablon:Cytuj
• Szablon:Cytuj
• Szablon:Cytuj
• Szablon:Cytuj

Zobacz też

• Kapnometria
• Gazometria
• Sinica