Мониторинг степени насыщения гемоглобина крови кислородом
Содержание статьи
Владимир Будянский: Как посмотреть сколько кислорода в крови и стоит ли это делать?
Определение уровня кислорода в крови широко используется, для того чтобы понять нужно ли пациенту давать кислород, определить тяжесть его состояния и решить нужна ли ему ИВЛ. Для этого используется простой прибор — пульсоксиметр. Внешне он похож на прищепку и выглядит вот так:
Что такое пульсоксиметр и стоит ли его иметь дома во время коронавирусной инфекции?
По
новому приказу Департамента Здравоохранения Москвы, при положительном тесте на коронавирус одним из
параметров определяющих необходимость госпитализации будут показатели
пульсоксиметрии ниже 93%.
Пульсоксиметр — это прибор, который
определяет насыщение артериальной крови кислородом и частоту пульса.
Часть приборов могут также показывать пульсовую волну, позволяющую
косвенно судить о кровоснабжении органов. Пульсоксиметр – это самый
часто используемый прибор для контроля за состоянием пациента в
отделениях реанимации. Многие врачи используют его на приеме для оценки
состояния больного. Некоторым пациентам с заболеваниями сердца и легких
врачи рекомендуют иметь пульсоксиметр дома для определения необходимости
в дыхании кислородом и контроле за собственным состоянием
Что такое насыщение крови кислородом?
Основной
параметр, который определяет пульсоксиметр – это насыщение (или
сатурация) крови кислородом. Помните школьный курс биологии? Кровь
переносит кислород.
На самом деле, его переносит гемоглобин, белок,
находящийся в эритроцитах (красных кровяных клетках). Количество
гемоглобина, насыщенного кислородом, в венах и артериях разное, именно из-за этого артериальная
кровь более яркая, а венозная более темная.
Пульсоксиметр, упрощенно,
определяет именно яркость крови и позволяет судить сколько гемоглобина в
артериальной крови связано с кислородом. Эта цифра выражается в
процентах и именно она и называется насыщением крови (а точнее
гемоглобина) кислородом. Если пульсоксиметр показывает цифру 96%, эти
значит, что 96% гемоглобина связано с кислородом, а 4% не связано.
Нормальные показатели насыщения крови кислородом и о чем они говорят?
Как таковой очень четкой нормы нет. Но у большинства здоровых людей уровень насыщения колеблется от 94 до 98 %
В
большинстве случаев это говорит о том, что ткани организма не страдают
от нехватки кислорода и наши лёгкие достаточно эффективно «передают»
кислород в кровь.
Всегда ли это справедливо? В большинстве случаев,
но не всегда. Например, если у человека анемия, низкий уровень
гемоглобина, он может быть насыщен кислородом на 98%, но общее
количество переносимого кислорода будет недостаточным. Несмотря на это и
некоторые другие исключения пульсоксиметр позволяет судить о
«кислородной» работе легких и отсутствии опасности «кислородного
голодания».
Какие бывают и как использовать пульсоксиметры?
Большинство
пульсоксиметров являются медицинскими приборами. Однако уже появилось
несколько разновидностей спортивных часов, в которые встроен
пульсоксиметр. Такие часы используют спортсмены (например, альпинисты).
Прелесть
пульскоксиметра в том, что он очень прост в использовании — датчик
похож на прищепку, которая одевается на палец и через 10-20 секунд
показывает уровень кислорода и пульс. Рекомендуется определять насыщение
в спокойном состоянии, сидя, в течение 3-4 минут (самые ранние
показатели бывают неустойчивыми), обычно определяется примерное среднее
значение насыщения за это время.
Что может влиять на правильность показателей пульсоксиметра?
Холодный палец. Не всегда с помощью пульсоксиметра можно определить
пульсовую волну и насыщение в случае плохого кровоснабжения пальца, что,
собственно, и случается на холоде. Что делать? Согреть палец под теплой
водой
Лак, особенно темный/черный лак на ногте или накладные
ногти. Что делать подождать немного, иногда лак просто замедляет и чуть
занижает показатели. Ну или снять лак.
Батарейки. Садящиеся батарейки, иногда, занижают показатели сатурации. Сомневаемся, меняем.
Зачем определять насыщение кислорода при коронавирусной инфекции?
Коронавирус
поражает легкие, эпителий легочных альвеол. При развитии тяжелой
пневмонии нарушается «легочное» дыхание — переход кислорода из воздуха в
кровь, которое происходит в легких. Уровень насыщения кислорода
является одним из основных показателей, по которому судят нужно ли дать
пациенту кислород через маску и нужна ли ему искусственная вентиляция
легких. Именно поэтому уровень насыщения крови кислородом является одним
из важных параметров, чтобы определиться нужна ли больному
госпитализации в соответствии с приказом департамента здравоохранения
Москвы.
Обычно мы даем кислород пациенту, у которого насыщения
кислорода ниже 90%. Уровень насыщения выше 93% говорит о том, что в
момент измерения тяжелого пневмонического повреждения легких у больного
нет.
Всегда ли насыщение ниже 90-92% это страшно?
Нет.
Во-первых, сначала стоит убедиться, что пульсоксиметр исправен и палец
не холодный. Во-вторых, если вы чувствуете себя хорошо, то скорее всего
все у вас хорошо, несмотря ни на какие показания прибора. Также у людей с
хроническими заболеваниями легких, у курильщиков бывают низкие цифры
насыщения, к которым пациент адаптирован, он не нуждается в кислороде и
относительно низкие цифры сатурации 87-89% не ограничивают его
физической активности.
Что рекомендуют врачи? Стоит ли иметь пульсоксиметр дома?
Здесь мнение моих коллег разделились.
Иметь
пульсоксиметр дома обычно рекомендуют пациентам с сердечной
недостаточностью и хроническими заболеваниями легких, находящихся на
домашней кислородотерапии.
Нужен ли он на время коронавирусной эпидемии вопрос дискутабельный. В следующей карточке изложу свое мнение.
Зачем может пригодиться пульсоксиметр при короне. Мое личное мнение.
Для самостоятельной более детальной оценки своего состояния.
Ощущение «заложенности» в грудной клетке и одышки совсем не обязательно
связаны с тяжелым поражением легких. В ряде случаев температура, кашель,
волнение могут приводить к тем же ощущениям. Если показатели
пульсоксиметрии 94-96%, можно не волноваться, скорее всего срочной
госпитализации вам не требуется. Подчеркну, что несомненно должно
оцениваться общее состояние комплексно, а не только показания прибора.
Контроль динамики своего состояния. Предположим, вы все-таки
заболели и все протекает, как обычное ОРВИ, в этом случае контроль
насыщения может помочь достаточно рано отметить ухудшение состояния и
сообщить об этом врачу. Также подчеркну здесь идет об устойчивом
снижении сатурации ниже 92-93% в бодрствующем состоянии (во сне она
может быть ниже)
Коммуникация с врачом: если вы сообщите доктору
свои жалобы, температуру, пульс и насыщение крови кислородом, ему легче
будет определить дальнейшую тактику лечения, даже при дистанционной
консультации.
Источник
Источник
Мониторинг степени насыщения гемоглобина крови кислородом
В исследовании оксигенации крови широко используется методика спектрофотометрии, заключающаяся в измерении поглощения света, прошедшего через пробу крови в различных спектральных диапазонах.
Рисунок 2 -К закону Вееr-Lambert
Количественная спектрофотометрия крови основана на использовании закона Вееr-Lambert ( B-L ) для растворов, который связывает интенсивность падающего (Iпад) и интенсивность проходящего (Iпр) сквозь ис пробу света (рисунок 2):
Iпр = Iпад ехр ( — А),
где А = k [С] d — величина абсорбции (поглощения); здесь k — коэффициент молярной экстинкции, постоянный для каждого вещества и длины волны падающего света,[C] — концентрация поглощающего свет вещества, d — толщина слоя поглощающего вещества [8].
Поглощение света для постоянной толщины слоя исследуемого вещества, определяемого, например, размером измерительной кюветки, зависит от коэффициента экстинкции и пропорционально концентрации поглощающего вещества. Зависимость коэффициента экстинкции от длины волны падающего света образует спектр поглощения вещества.
Для n-компонентных растворов суммарная абсорбция Аj , измеренная на длине волны излучения l j может быть представлена в виде
Данное выражение позволяет определить концентрации веществ-компонентов раствора [Сi], измеряя величину абсорбции на различных длинах волн света, для которых коэффициенты экстинкции исследуемых веществ известны. В этом случае выражение для суммарной абсорбции дает систему уравнений (j = [1,m], где m — количество используемых в измерениях длин волн света), имеющее решение при m>n.
Исследование оптических свойств крови с целью определения степени ее оксигенации показывает, что каждая форма гемоглобина имеет свой собственный спектр поглощения (рисунок 3). Так, НbО2 имеет минимум поглощения в красной части спектра, где поглощение редуцированного Нb выше; в инфракрасной (ИК) части спектра поглощения НbО2 становится несколько выше поглощения Нb. СОНb имеет резко падающую зависимость поглощения и в ИК области его поглощение незначительно. МеtНb имеет более сложную зависимость поглощения от длины волны излучения, однако можно выделить характерные участки спектра, где оптические свойства МеtНb существенно отличаются от свойств других форм гемоглобина [7].
Рисунок 3 — Зависимость поглощения света от длины волны излучения для различных форм гемоглобина
Для измерения концентрации всех четырех форм гемоглобина необходимо провести измерения поглощения света, по крайней мере, на четырех длинах волн. Для целей клинической оксиметрии можно предположить, что концентрация фракций СОНb и МеtНb мала по сравнению с концентрацией НbО2 и Нb, тогда функциональную сатурацию артериальной крови можно определить с помощью измерений только на двух длинах волн света.
Для определения фракционной сатурации необходимо использовать четыре длины волны излучения, чтобы дополнительно найти концентрации МеtНb и СОНb. Многолучевая спектрофотометрия проб крови используется в кюветных оксиметрах, применяемых в лабораторной практике.
Попытки непосредственного использования методики спектрофотометрии для построения мониторных приборов неинвазивного чрескожного измерения сатурации артериальной крови кислородом не привели к успеху из-за неустойчивости показаний таких приборов [8]. Это связано с тем, что при спектрофотометрии тканей, содержащих кровеносные сосуды (например, при просвечивании ушной раковины), не удается дифференцировать артериальный и венозный гемоглобин. Сильное влияние на результаты измерения сатурации абсорбционных свойств кожи и подлежащих тканей приводит к необходимости индивидуальной калибровки приборов для каждого пациента.
Прямая спектрофотометрия крови используется в волоконно-оптических оксиметрах, применяемых для оценки оксигенации венозной крови (SvО2). Для этой цели применяются специальные катетеры подключичной вены или легочной артерии, используемые обычно для определения параметров внутрисердечной гемодинамики, дополнительно содержащие два изолированных друг от друга оптических волокна. Рабочие концы волокон с оптическими насадками закреплены на торце катетера, размещаемом в исследуемом сосуде. Противоположные концы волокон соединены с оптоэлектронным преобразователем. Вход “передающего” волокна подключен к источнику зондирующего излучения, вход “приемного” — к фотоприемнику спектрофотометра. Таким образом, на выходе фотоприемника образуется сигнал, пропорциональный доле света, рассеянного от некоторого объема крови, окружающего кончик катетера в сосуде. Измерения проводят на трех длинах волн 800, 700, 670 нм, что повышает точность определения SvО2.
Мониторинг SvО2, осуществляемый вместе с определением сердечного выброса методом термодилюции, имеет высокую диагностическую ценность, особенно в грудной хирургии при выборе тактики лечения в послеоперационном периоде. Чрескожная спектрофотометрия используется в церебральных оксиметрах для мониторинга величины региональной сатурации крови в сосудах мозга (rSO2). Согласно физиологическим данным, сосудистое русло каждого региона мозга на 75% состоит из венозных, 20% артериальных и 5% капиллярных сосудов. Таким образом, значения rSО2, получаемые при чрескожной спектрофотометрии, оказываются усредненными и наиболее близкими к сатурации оттекающей от мозга венозной крови.
Величина церебральной rSО2 является важным показателем адекватности церебральной оксигенации, так как одним из первых компенсаторных механизмов тканевого дефицита кислорода является усиление его экстракции из протекающей крови, что сопровождается быстрым снижением сатурации оттекающей венозной крови [7].
Для определения rSО2 используют излучение ближней ИК области в диапазоне 650…1100 нм. ИК излучение глубоко проходит в ткани, что позволяет использовать датчики rSО2, накладываемые на кожу лба пациента. Мониторинг церебрального rSО2 имеет важное значение в кардиохирургии при проведении экстракорпарального кровообращения в условиях гипотермии, в нейрохирургии, трансплантологии.
Источник
Что такое SpO2 и можно ли использовать фитнес-браслеты для измерения уровня кислорода в крови? — Deep-Review
Оценка этой статьи по мнению читателей:
Измерение кислорода в крови — далеко не новая функция, но сейчас к ней будет приковано всё внимание, так как Apple наконец-то добавила ее в свои часы Apple Watch 6. Можно по-разному относиться к этой компании, но шум вокруг своих продуктов она создавать умеет. А значит, все начнут измерять кислород, совершенно не понимая, что всё это значит и нужно ли оно кому-то в действительности.
Что же такое сатурация крови кислородом (SpO2)? Нужно ли измерять этот параметр и можно ли вообще доверять показаниям фитнес-браслета или смарт-часов, которые, по сути, не являются медицинскими приборами?
В данной статье мы подробно ответим на все поставленные выше вопросы и разберемся, не является ли модная «фишка» современных трекеров очередным маркетинговым трюком для подогрева интереса к своим устройствам.
Читайте также:
- Как именно фитнес-браслеты измеряют SpO2 с помощью простых лампочек?
- Смарт-часы с измерением артериального давления. Как это работает и насколько точно?
- Сон и фитнес-браслеты. Руководство для чайников
Что такое SpO2 и зачем нам нужен кислород?
Клеткам организма нужна энергия для того, чтобы двигаться, синтезировать белок и создавать другие химические вещества. Это основа любой жизни.
Представьте свой организм в виде двигателя автомобиля, внутри которого сжигается бензин и происходит движение поршней. Для того, чтобы произошло возгорание требуется воздух, а точнее кислород, содержащийся в нем.
Такой «бензин» (питательные вещества) + кислород нужны и нашим клеткам для окисления и получения молекул АТФ (это основной источник энергии в организме).
Но каким образом в клетки попадает кислород?
Кровь на 40% состоит из клеток, остальные 60% — это плазма (светлая жидкость из воды, солей и минералов). Подавляющее большинство клеток — это эритроциты, называемые еще красными кровяными тельцами. Они составляют 99% всех клеток крови (примерно 20-25 млрд штук):
В каждом таком эритроците содержится более 250 млн молекул гемоглобина. Именно эта молекула и способна связываться с кислородом для переноса его во все ткани организма.
Другими словами, гемоглобин — это, своего рода, «такси» для перевозки кислорода по всему организму. Когда кровь протекает через легкие, гемоглобин «выхватывает» оттуда молекулы кислорода и доставляет их к тканям, а оттуда, на обратном пути, забирает «отработанный материал» — углекислый газ.
Теперь, когда кровь снова будет протекать через легкие, гемоглобин оставит там «отработку» и заберет новую порцию кислорода. А мы, в свою очередь, сделаем очередной выдох и вдох, чтобы очистить легкие от углекислого газа и набрать свежего материала из воздуха.
И здесь следует сделать маленькое уточнение. Не каждая молекула гемоглобина — примерный водитель. Кто-то может просто не взять «пассажира» и проехаться по всему пути без кислорода, «налегке».
SpO2 как раз и показывает соотношение гемоглобина, содержащего кислород, к общему количеству гемоглобина в крови
Какая норма SpO2 (сатурации крови кислородом)?
Нормой SpO2 для здорового человека считается 96-99% оксигемоглобина (так называется гемоглобин, содержащий кислород). Другими словами, практически весь гемоглобин должен содержать кислород.
Кстати, именно кислород придает крови характерный цвет. Чем больше кислорода в гемоглобине — тем ярче будет цвет. Поэтому артериальная кровь, которая несет кислород к тканям, имеет ярко-красный цвет, а венозная кровь (оттекающая от тканей) — темно-красная, так как содержит уже на треть меньше кислорода.
Важно отметить тот факт, что уровень SpO2 может слегка падать при физических нагрузках и это совершенно нормально.
Если сатурация падает ниже 90%, наступает гипоксемия (недостаток кислорода в крови), которая может привести к гипоксии (низкий уровень кислорода в тканях организма).
При некоторых болезнях насыщение гемоглобина кислородом также снижено. К примеру, обострение бронхиальной астмы может привести до падения SpO2 ниже 90%, что требует незамедлительной госпитализации.
Каким образом фитнес-браслеты измеряют уровень кислорода в крови? Можно ли этим показателям доверять?
Ответ на второй вопрос будет кратким — да, доверять показателям фитнес-трекера можно.
Принцип измерения сатурации гемоглобина кислородом на фитнес-браслете ничем не отличается от принципа работы медицинского прибора пульсоксиметра и заключается в следующем:
Светодиод излучает свет, который проходит через ткани, отражается и попадает на фотодетектор. Определенное количество этого света поглощается кровью, а сколько именно — зависит от степени насыщения ее кислородом.
Если вам интересно подробнее узнать о том, как именно все это работает, почему не достаточно зеленых лампочек на браслете и обязательно нужен инфракрасный светодиод, что происходит со светом внутри запястья, как простой свет, пройдя через кровь, может сообщить о количестве кислорода, читайте наш новый увлекательный материал.
Типичный датчик, состоящий из фотодетектора и излучателей выглядит так:
Светодиоды и фотодетекторы на часахДаже многие смартфоны умеют измерять SpO2 и делают это достаточно точно. К примеру, большинство флагманов от Samsung (серии Galaxy S и Galaxy Note) замеряют уровень кислорода в крови без каких-либо дополнительных приборов. Датчик SpO2 у них находится сзади, в районе камеры:
Для этого необходимо открыть приложение Samsung Health и выбрать измерение SpO2 или измерение уровня стресса:
В последних обновлениях Samsung Health не замеряет отдельно SpO2, а делает это в составе измерения уровня стресса.
А теперь попробуем ответить на главный вопрос.
Зачем измерять SpO2? В чем смысл этой функции на фитнес-браслетах?
Есть ситуации, при которых измерение SpO2 имеет критически важное значение для жизни человека. Но, к сожалению, фитнес-браслеты не имеют к этим ситуациям никакого отношения:
- Контролировать SpO2 требуется, главным образом, при анестезии во время операции. Это одна из основных задач анестезиолога.
- Также бывает важно следить за уровнем кислорода в период восстановления после серьезных операций или перенесенных проблем со здоровьем, таких как инфаркт.
Но в текущей реализации, фитнес-браслеты не способны заменить специализированные устройства (подробнее об этом — в самом конце статьи). А вот для рядового пользователя измерять SpO2 особого смысла нет. Хотя, при желании, можно придумать несколько областей для применения такого «датчика кислорода»:
1. Профессиональный спорт
Как уже было сказано выше, уровень SpO2 падает при физических нагрузках. Отслеживая этот показатель во время интенсивных тренировок, можно узнать пределы своего организма и пытаться улучшить свои физические показатели.
С другой стороны, в профессиональном спорте более важен показатель VO2 max, который сегодня также пытаются измерять некоторые фитнес-трекеры и умные часы. Но это уже тема совершенно другого разговора.
2. Альпинизм
Как известно, воздух в горах разреженный, то есть, в нем содержится меньше кислорода. И при определенном снижении уровня кислорода, вы даже можете почувствовать себя лучше. Но если снижение продолжится, это может обернутся плохими последствиями.
Поэтому, контролируя SpO2 во время восхождения, можно снизить риск возникновения проблем и плохого самочувствия. К примеру, когда процент кислорода начнет сильно падать, необходимо снизить нагрузку — изменить скорость подъема, передохнуть или вообще пересмотреть свои планы.
Добавлено 06.04.2020: Как оказалось, фитнес-браслет с функцией измерения SpO2 стал отличным инструментом для диагностики коронавирусной инфекции COVID-19!
Но…
Опять-таки, для каждой из этих задач есть гораздо более удобные инструменты.
Главная проблема большинства фитнес-браслетов и умных часов на текущий момент заключается не в точности измерений, а в отсутствии режима непрерывного измерения SpO2.
Сегодня практически все браслеты делают разовые замеры в течение 15-30 секунд и не способны сигнализировать о падении уровня кислорода в крови. А это основная задача пульсоксиметров.
Какие фитнес-браслеты и часы умеют измерять уровень кислорода в крови (SpO2)?
Измерение SpO2 — это не только программная функция. Браслет должен быть оборудован инфракрасным и красным светодиодами. Если на браслете нет красного/инфракрасного светодиода, измерять уровень сатурации крови кислородом он не сможет. Обновлением программного обеспечения эту проблему не исправить.
На сегодняшний день следующие устройства умеют измерять SpO2:
- Apple Watch 6
- Fitbit Charge 4
- Garmin Vivosmart 4
- Garmin Fenix 6
- Honor Band 5
- Honor Band 5i
- Huawei Band 4
- Huawei Band 4 Pro
- Huawei Watch GT 2
- Huawei Watch GT 2e
- Honor MagicWatch 2
- Samsung Galaxy Watch 3
Также измерять SpO2 умеют смартфоны от компании Samsung, начиная с Galaxy S6 и заканчивая Galaxy S10 включительно + линейка Galaxy Note вплоть до Galaxy Note 9 включительно. Все последующие флагманы от Samsung лишены этого датчика.
Редакция Deep-Review (dr@deep-review.com)
P.S. Мы открыли Telegram-канал и сейчас готовим для публикации очень интересные материалы! Подписывайтесь в Telegram на первый научно-популярный сайт о смартфонах и технологиях, чтобы ничего не пропустить!
Понравилась статья? Поделитесь с другими:
Источник