監測原理
脈搏氧飽和度監測儀(pulse oximeter, PO)用於監測脈搏血氧飽和度(pulse oxygen saturation, SpO2),在一般情況下,是一種能較好反映動脈血氧飽和度(arterial blood saturation , SaO2)的連續無創監測方法。相應的計算公式為:
SpO2 =HbO2/(HbO2+RHb) ×100 %
SaO2 =HbO2/(HbO2 + RHb + MetHb + COHb + ……) ×100 %
其中,HbO2為氧合血紅蛋白(oxyhemoglobin),RHb為還原血紅蛋白(reduced hemoglobin),MetHb為正鐵血紅蛋白(methemoglobin),COHb為碳氧血紅蛋白(carboxyhemoglobin)。
PO結構上包括外圍探頭(包含1個光電探測器和2個發光二極體,如圖1所示)和微處理器單元。常見的PO可發出波長為940nm的紅外光和波長為660nm的紅光。由圖2可見,在這兩個波長之下,HbO2和RHb吸光度比值間的差異最大,根據光電探測器探測結果可計算出SpO2。
圖1. PO外圍探頭工作示意圖
圖2.各類血紅蛋白吸收光譜曲線
在監測部位,搏動性組織(變化著的小動脈血流量)和非搏動性組織(皮膚、肌肉、未隨心跳改變的部分動脈血流量、靜脈血及其他組織)都吸收光波,前者吸收的光量為搏動性信號,後者吸收的光量為非搏動性信號。因此,指氧監測曲線會隨心臟跳動呈脈動式,儀器可根據搏動性信號計算SPO2。測量時應儘量選擇其他吸光組織較少而動脈血運豐富的部位,如手指、耳垂。
臨床實例
80歲老年男性,入院診斷社區獲得性肺炎,查體意識清醒、呼吸平順、血壓穩定,甲醫生拿來脈搏血氧飽和度儀套個手指,結果顯示SpO2 為88%,反覆再三、換其他手指測量結果均類似,均低於90%,他認為患者有低氧血症。但如果仔細看患者並無發紺,呼吸平順,心率也不快,不像缺氧表現。所以我們對這個SpO2僅有88%是懷疑的,做個動脈血氣就一清二楚了。
15分鐘後動脈血氣結果出來了,PaO2 76 mmHg,PaCO2 41 mmHg,SaO2 98%。很明顯,患者並無缺氧,吸入空氣狀態下,一個80歲的老年人PaO2有76 mmHg已屬不錯。
我們嘗試分析為什麼SpO2結果出現偏差了?
指甲油顏色對SpO2的影響
這樣的病例大家不會陌生:急診來一個妙齡女郎,可能存在呼吸系統疾病,我們需要在她纖長的手指上套個血氧夾,但問題是,10個手指甲塗了個花裡胡哨,這時候SpO2得出的值可靠嗎?一般我們認為指甲油是會影響SpO2測量準確性,但也有研究認為目前的脈搏血氧監測儀可能不會造成錯誤,雖然臨床上我們還是會儘可能去除指甲油。
有意思的是,有研究表明[2],紅、紫、透明色指甲油對SpO2讀數無明顯影響,而藍色指甲油對SpO2則有顯著影響,而且靜脈注射亞甲藍(美藍)也會對SpO2有明顯影響,但染料常會在數分鐘內重新分布或排洩,因此對SpO2的影響是暫時的,而指甲油是會持續影響結果,除非你抹掉。有興趣的朋友可以自己實踐看看。
肢端循環不良
這是很常見的原因,尤其是危重病人,當心輸出量下降或嚴重的外周血管收縮時,局部血流灌注減少,不言自明,這是會導致脈搏血氧飽和度儀測定的結果不可靠,在這種情況下,耳探頭優於肢端探頭。
舉個例子,一個休克的病人,四肢皮溫涼,這時候夾的手指氧套顯示80%是不可靠的,如果是連接心電監護所用的一次性指套,我們最好先不看SpO2的具體數值,而要先看其信號強弱,如果信號很弱,這種情況得出的SpO2值是不可靠的,還是得需要動脈血氣分析方能正確評估。
一次夜班,護士衝過來說20床SpO2掉到80%了!我趕過去第一個念頭就是先提高氧流量,但觀察患者呼吸、血壓、心率並無明顯異常,再一看患者的手掌露在被子外面,大冬天的,手指都是冰的,把手塞回被窩,10分鐘後SpO2升至96%。
周圍光線過強
從脈搏血氧飽和度儀的工作原理可知道,其對光線還是有要求的,如果周圍的光線過強(比如患者在透過窗戶曬太陽)也會影響脈搏血氧飽和度儀的工作,解決方法很簡單,那就是適當遮蓋氧飽和度儀的探頭。
異常血紅蛋白血症
脈搏血氧飽和度儀只能產生兩種波長的光線,因此只能測定兩種血紅蛋白,及上述氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白,而碳氧血紅蛋白和高鐵血紅蛋白能夠導致脈搏血氧飽和度儀產生嚴重的錯誤,碳氧血紅蛋白使SpO2測定結果偏高,而高鐵血紅蛋白使SpO2測量值總是接近85%。
此外,患者測定部位表皮增厚、皮素色素較深等都會影響脈搏血氧飽和儀的準確性。
值得指出的是,60歲以上的老年人在靜息不吸氧的狀態下,以及夜間入睡以後,SpO2可能僅有0.89-0.92,並無不適反應。正常成年人的動脈血氧分壓(PaO2)是跟年齡有關的,大約關係為PaO2=100-年齡X 1/3,比如一個90歲的老太太,其正常的PaO2可能僅為70 mmHg,而非100 mmHg。