Пульсоксиметрия — основные принципы работы

Пульсоксиметрия — это один из методов который позволяет измерять степень насыщения артериальной крови кислородом (сатурацию крови, SpO₂). Является наиболее доступным методом мониторинга, так как в большинстве случаев модуль пульсоксиметрии встроен в прикроватные мониторы или используется как отдельный прибор.

Что может измерять пульсоксиметр?

Пульсоксиметр измеряет насыщение артериального гемоглобина кислородом. Существует достаточно много технологий измерения насыщения крови кислородом, все они технически реализованы по разному, но имеют два основных физических принципа:

• Поглощение гемоглобином света двух различных по длине волн изменяется в зависимости от насыщения его кислородом.
• Световой сигнал после прохождения через ткани, становится пульсирующим из-за изменения объема артерии при каждом сокращении сердца. Этот компонент может быть выделен микропроцессором от непульсирующего, идущего от вен, капилляров и тканей.

Данные отображаются в виде процента насыщения крови кислородом и кривой сигнала, высота которого изменяется в зависимости от сатурации.

Частота пульса – удары в минуту в среднем за 4-20 секунд.

Принцип пульсоксиметрии

Кислород распределяется кровотоком в связанном с гемоглобином виде. Одна молекула гемоглобина может связываться с четырьмя молекулами кислорода и в этом случае она будет насыщена на 100%. Средний процент насыщения популяции молекул гемоглобина в определенном объеме крови и является кислородной сатурацией крови. Очень небольшое количество кислорода переносится растворенным в крови, однако пульсоксиметром не измеряется.

Как правило, модуль пульсоксиметрии включает в себя переферический датчик и микропроцессор, который может быть встроен в монитор с отображением данных на общем дисплее.

Основные параметры

• Плетизмограмма
• Сатурация в процентах
• Частота пульса в ударах в минуту
• Индекс перфузии — кровенаполнения тканей, субъективно можно оценить качество сигнала или правильность наложения датчика

Пульсоксиметрический датчик (датчик SpO₂), устанавливают, как правило на периферии. Например, на пальцах, мочке уха или крыле носа. В датчике находятся два светодиода, один из которых излучает видимый свет красного спектра (660 нм), другой – в инфракрасном спектре (940 нм). Свет проходит через ткани к фотодетектору, при этом часть излучения поглощается кровью и мягкими тканями в зависимости от концентрации в них гемоглобина. Количество поглощенного света от каждой из длин волн зависит от степени насыщения гемоглобина кислородом в тканях организма.

Выделяют два основных вида пульсоксиметрии

• Трансмиссионная пульсоксиметрия (основана на эффекте пропускания света). Свет от светодиода проходит сквозь ткани и улавливается фотодетектором. Датчики могут устанавливаться на палец пациента, мочку уха или крыло носа.
• Отраженная пульсоксиметрия (основана на эффекте отражения света). Использует свет  отраженный от тканей. Датчики могут устанавливаться почти на любой части тела (например, на лице, предплечье или передней брюшной стенке), в некоторых случаях бывает трудно зафиксировать датчик. Принцип работы у такого пульсоксиметра такой же как и у трансмиссионного.

В пульсоксиметрии используются различные технологии получения сигнала, рассмотрим самые популярные:

Технология Masimo SET

Технология MASIMO SET, разработанная в 1989 году Diab & Kiani, получила много положительных отзывов врачей всего мира. Новая Технология Извлечения Сигнала (Signal Extraction Technology) — аббревиатура SET в названии метода, позволяет «выжать» из сигнала, получаемого от пациента, все, на что способны современные алгоритмы обработки сигналов.

Эта технология значительно повышает помехоустойчивость метода. Эта технология позволяет получать достоверные значения SрO2 у пациентов с недостаточным кровообращением в периферических тканях, а так же, при движении пациента, что делает эту методику незаменимой в отделениях реанимации и интенсивной терапии новорожденных, в операционных и  послеоперационном мониторинге тяжелых пациентов, когда традиционные методики определения SPO2 не дают надежных результатов.

Технология Nellcor OxiMax

Компания Tyco является лидером в производстве мониторов на протяжении нескольких десятков лет, а Nellcor, как часть компании Tyco Healthcare — остается ведущим производителем расходных материалов для мониторинга пациентов. Датчики Nellcor OxiMax являются последней разработкой в пульсоксиметрии. Компания Nellcor поддерживает производство Oxisensor II датчиков для более ранних моделей мониторов. Датчики OxiMax имеют встроенный в разьем чип с памятью, который содержит все необходимые калибровочные данные, которые нужны для точной работы. Ранее применяемые технологии пульсоксиметрии которые еще используются большинством производителей записывают калибровочные данные непосредственно в прибор, а не в датчик. Использование электронного чипа с памятью в датчиках OxiMax широкий простор для разработки и дизайна датчиков.

Классификация SpO₂ датчиков

Все пульсоксиметрические датчики, не зависимо от используемых технологий подразделяются на два вида:

Многоразового использования – применяются неограниченное количество раз у одного или нескольких пациентов с соответствующей обработкой. Обычно применяются для однократного или выборочного измерения SpO2, а так же кратковременного мониторирования не более 4-х часов. Так как многоразовые датчики оказывают более выраженное давления в местах установки, они менее комфортны для длительного мониторинга, чем одноразовые.

Датчики многократного применения — нестерильные. Они должны обрабатываться после использования у каждого пациента 70% спиртом или 1:10 раствором Sodium Hyoichlo.

Одноразового использования – применяются у одного пациента, ограниченное время, как правило приклеиваются к коже с помощью специальных креплений. Могут использоваться для длительного и кратковременного мониторинга. Для активно двигающихся пациентов, одноразовые датчики считаются наилучшим выбором для мониторинга, по сравнению с многоразовыми.

Большинство видов одноразовых датчиков выпускаются в стерильной упаковке, преимущественно для пациентов с высоким инфекционным риском, таких как недоношенные дети и пациенты с нарушением иммунитета.

Типы пульсоксиметрических датчиков

Пульсоксиметрические датчики, используемые для взрослых, детей и новорождённых отличаются по своей конструкции. Датчики для взрослых чаще всего закрепляются на пальце, а неонатальные на стопе или кисти, кроме этого у неонатальных датчиков имеется ремень для более надёжной фиксации. Бывают также универсальные датчики, которые могут быть использованы как у взрослых, так и у детей, у взрослого устанавливается на пальце, а у ребёнка на стопе или кисти.

Классификация по возрасту

• Взрослые (Adult)
• Детские (Pediatric)
• Неонатальные (Infant)