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小指氧里的大乾坤(血氧探头工作原理)

发布时间:2012-02-25作者:铁蛋泡泡

SPO2.jpg

1、功能与原理

    脉搏血氧饱和度SPO2指的是血氧含量与血氧容量的百分比值。SPO2作为一种无创的、反应快速的、安全的、可靠的连续监测指标,已经得到公认。目前在麻醉、手术以及PACU和ICU中得以广泛使用。根据氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)在红光和红外光区域的光谱特性,可知在红光区(600~700nm)HbO2和Hb的吸收差别很大,血液的光吸收程度和光散射程度极大地依赖于血氧饱和度;而在红外光谱区(800~1000nm),则吸收差别较大,血液的光吸收程度和光散射程度主要与血红蛋白含量有关,所以,HbO2和Hb的含量不同吸收光谱也不同,因此血氧饱和度仪血液导管中的血无论是动脉血还是静脉血饱和度仪均能根据HbO2和Hb的含量准确地反映出血氧饱和度。〕:血液在波长660nm附近和900nm附近反射之比(ρ660/900)最敏感地反映出血氧饱和度的变化,临床一般血氧饱和度仪(如Baxter饱和度仪)也采用该比值作为变量。在光传导的途径上,除动脉血血红蛋白吸收光外,其他组织(如皮肤、软组织、静脉血和毛细血管血液)也可吸收光。但入射光经过手指或耳垂时,光可被搏动性血液和其他组织同时吸收,但两者吸收的光强度是不同的,搏动性动脉血吸收的光强度(AC)随着动脉压力波的变化而改变。而其他组织吸收的光强度(DC)不随搏动和时间而改变,由此,就可计算出在两个波长中的光吸收比率R。R=(AC660/DC660)/(AC940/DC940)。R与SPO2呈负相关,根据R值,由标准曲线可得出相应的SPO2值。


2、探头的技术特性:
   SPO2仪包括探头、功能模块和显示部分三个主要部件。对于市场上大部分的监护仪来说,检测SPO2的技术都已经很成熟。一台监护仪所检测得到的SPO2值准确与否,很大程度上与探头有关,其中影响探头检测的因素很多,探头所用的检测器件、医用导线、连接工艺等都会影响检测结果。
A检测器件:检测信号的发光二极管和光电探测器件是探头的核心部件。也是决定检测数值准确与否的关键所在。理论上的红光波长为660nm,红外光为940nm时检测得到的数值比较理想,但由于制造器件的工艺的复杂,所生产出来的红光,红外光的波长总有偏差。光波长的偏差的大小将影响所检测的数值。所以发光二极管和光电检测器件的制造工艺就显得很重要了。R-RUI采用的是福路科的检测设备,无论是在精度上,还是在可靠性上都很有优势。
B医用导线:除了材料使用进口的外(在高弹力强度、抗腐蚀性都很可靠),还设计采用了双层屏蔽,较单层或全无屏蔽更能抑制噪声干扰,保持信号完整。
C软垫:R-RUI生产的探头采用的是一种特殊设计的软垫(指垫),这种软垫舒适、可靠,接触皮肤无过敏性,可适用于不同体形的病人。并且采用的是全裹式设计,可避免因手指动作漏光而导致干扰。
D指夹:本体指夹采用防火级无毒ABS的材料,坚固不易损坏。在指夹上还设计采用了遮光板,可以更好地屏蔽外围光源。
E一般SPO2损坏的主要原因之一是由于弹簧松脱,弹力不足以至夹力不足,R-RUI采用高张力电镀碳钢弹簧,可靠耐用。
F端子:为了确保探头的可靠连接耐用,考虑信号传递过程中的衰减在与监护仪的连接端子上,采用特殊工艺镀金端子。
G连接工艺:探头的连接工艺对于检测结果来说也很重要,软垫所放的位置均经过校正测试,以确保检测器件发射器与接收器的位置正确。

H在精度上,确保在SPO2值为70%~~100%时,误差不超过正负2%,精度要更高,从而使得检测结果更可靠。


什么是脉搏血氧仪?

脉搏血氧仪用来测定动脉血氧饱和度,SpO2。我们通常用的指氧就是脉搏血氧仪的一种。

SpO2=动脉实际含氧量/全氧饱和度×100%
SpO2=HbO2/(HbO2+Hb)×100%
除了
HbO2Hb之外其实体内还有许多其他可以与氧结合的蛋白,但在正常人中的比例相对较小,而且与组织供氧的关系不密切,所以大多数血氧仪是将SpO2的计算简化为只计算这两个参数

测量原理
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➤血氧仪有发光源,发出2种波长的光,HbO2和Hb对这两种波长的光吸收度不同

动脉搏动的时候,测量部位的血液容积会发生变化,形成一定的波形,指氧仪根据波形和吸收率计算出SpO2

2.jpg

➤除了动脉,静脉和周围软组织也会收发光器发出的光波,这对动脉血氧而言属于“背景噪音”。

➤但静脉的搏动性很弱,可将静脉和周围软组织对光强的吸收视为恒定值

动脉有明显的搏动性,对面接收器接收到的光强就会随动脉的搏动出现光强的周期性变化,血氧仪即可判断出哪些光强是由动脉中的Hb和HbO2吸收的,从而通过公式计算出SpO2。

➤测量的时候,要尽量选择软组织较薄,动脉血流较丰富的部位,比如手、脚趾、耳垂。

血流灌注指数PI

血流灌注指数根据上图中的搏动波形计算得出,反映了被监测者测量点血流灌注情况。测量点测得的PI越高,所测得的SpO2越准确。


影响准确性的因素

前面介绍原理的时候就会发现,其实血氧仪是假设动脉血液中只有Hb和HbO2随着血管容积变化,而静脉血管则是静止不动的。但是模型是理想的,现实是骨感的。指氧仪的准确性受到很多因素的影响:

内在因素

静脉搏动:感染性休克患者末梢血管扩张,形成一定程度的动静脉分流,静脉搏动性增强,对SpO2造成干扰。

➤低灌注:低灌注状态下动脉搏动信号非常弱,信噪比很低,误差很大,导致读数偏低。当收缩压<80mmHg时,SpO2的准确性明显降低,读数可能远低于患者实际的氧和情况。此时,将探头至于前额部可能比肢端相对准确。

➤碳氧血红蛋白:碳氧血红蛋白对660nm波长光线的吸收力几乎与HbO2相当,因此,在CO中毒时,尽管患者已严重缺氧,SpO2读数可正常,需警惕。

➤高铁血红蛋白:高铁血红蛋白可吸收660和940nm的光线,当高铁血红蛋白含量<20%时,SpO2下降值约为高铁血红蛋白含量的1/2,但高铁血红蛋白含量更高时,SpO2接近85%将不再降低

➤严重贫血:血红蛋白低于50g/L,SpO2读数较正常值偏低。

➤多巴胺和去甲肾上腺素:长期应用会使外周血管收缩,影响PI波形,影响准确性。

➤其他:皮肤过厚、皮肤色素沉着、指甲油(蓝色指甲油影响最大,其次是绿色和黑色,红色指甲油不造成影响)、灰指甲等。

外在因素

运动干扰(手指抖动等)、环境光、光学检测电路等。

因此要等待几秒钟,脉搏波形稳定后读数才比较准确。

合适的测量范围

通常血氧在70%-100%内,精度可达±2%~±3%。
SpO2低至50%时,测量精度为±20%
不同品牌指氧仪之间的读数差异,还未见到比较。下图是几个厂家的精度比较

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