Оксиметрия: Оксиметрия / Диагностика / Услуги / Семейная клиника «Танар»

Содержание

Оксиметрия / Диагностика / Услуги / Семейная клиника "Танар"

Оксиметрия - это процедура для измерения концентрации кислорода в крови. Тест используется в оценке различных заболеваний, которые влияют на функции сердца и легких.

У здоровых людей уровень концентрации кислорода в крови составляет 96 – 99%. Значение может варьироваться в диапазоне 3-4%, и зависит от состояния сердечно-сосудистой и легочной системы человека. Процент концентрации кислорода уменьшается во время физических нагрузок и в состоянии сна, а увеличивается в состоянии покоя. При острой дыхательной недостаточности уровень концентрации кислорода составляет ниже 90%.

Врачи рекомендуют оксиметрию при таких заболеваниях:

  • гипотиреоз;
  • нервно-мышечные расстройства;
  • синдром обструктивного апноэ сна;
  • хроническая обструктивная болезнь легких;
  • артериальная гипертония от 2-й степени и выше;
  • дыхательная недостаточность от 2-й степени и выше;
  • сердечная недостаточность от 2-й степени и выше.

А также при других нарушениях, необходимость применения оксиметрии определяет врач.

Оксиметрия может быть также рекомендована в случае, если вы:

  • страдаете от частых пробуждений;
  • чувствуете разбитость по утрам;
  • днем испытываете сонливость.

Оксиметрия может применяться и у людей, которые не страдают от заболеваний, перечисленных выше, но кому в силу рода деятельности необходим такой контроль (например, спортсмены, альпинисты, летчики).

Мониторинг концентрации кислорода в крови позволяет не только диагностировать некоторые заболевания, но и предотвратить их возникновение, составить программу лечения, профилактики и реабилитации.

Как проводится оксиметрия?

Оксиметрия выполняется с помощью оксиметра, фотоэлектрического устройства, специально предназначенного для этой цели. Для исследования применяется специальный датчик, который крепится к ногтевой фаланге пальца или на другом участке тела с незначительной толщиной (стопе новорожденного, мочке уха), а также на поясе пациента. В медицинских учреждениях применяются стационарные модели.

Что такое пульсоксиметры?

Оксиметры, которые наиболее часто используются сегодня, называются пульсоксиметры, потому что они реагируют только на пульсацию, например, в области пульсирующих капилляров зоны тестирования.

Пульсометр пропускает луч красного и инфракрасного света через русло пульсирующего капилляра, фиксируя меру насыщения крови кислородом. Оксиметр работает по принципу, основанному на том, что кровь, насыщенная кислородом имеет более яркий красный цвет, чем венозная кровь, для которой характерен сине-фиолетовый цвет.

Прежде всего, пульсоксиметр измеряет интенсивность и оттенки красного, представленные в фракции крови с кислородом и без кислорода. Пульсоксиметр обнаруживает пульс, а затем вычитает интенсивность цвета, когда пульс отсутствует. Эта информация отображается на электронном экране в виде процента насыщения кислородом в крови.

http://www.likar.info

В Семейной клинике "ТАНАР" оксиметрию проводит пульмонолог Воробьева Наталья Борисовна

Записаться на прием и узнать более подробную информацию Вы можете по тел. (8552) 20-40-20, 20-40-10

Оксиметрия ― HTM/ ЛОГОС групп

ОКСИМЕТРИЯ

  • Основные сведения, зачем нужно наблюдать за насышением крови кислородом

  • Как кислород циркулирует в нашем теле

  • Как кровь может насыщаться кислородом

  • Что такое Сатурация кислорода

  • Как зависит сатурация кислорода (SpO2) от парциального давления кислорода (PaO2)

  • Чем можно измерить сатурацию кислорода

  • Принцип работы пульсоксиметра

  • Какие бывают пульсоксиметры

  • Какие факторы вызывают ошибки в пульсоксиметре

  • В каких пределах должно быть значение SpO2

  • Примеры использования пульсоксиметра

  • Где используют пульсоксиметры

  • При каких заболеваниях рекомендуется проводить оксиметрию



Основные сведения, зачем нужно наблюдать за насышением крови кислородом

 

Общая протяженность всех сосудов человека в среднем составляет 86 000 км, общая площадь легких- около 100 кв.м.За сутки мы делаем примерно 20000 вдохов и вдыхаем около10 куб.м воздуха, сердце сокращается около 100000 раз и прокачивает примерно 7 тонн крови. Зачем нужна эта титаническая работа? А нужна она для обеспечения одного из важнейших показателей – насыщения артериальной крови кислородом.

Мы можем прожить: без пищи около месяца, без воды – около 7 дней. В организме создаются запасы жира и жидкости на случай отсутствия пищи и воды. К сожалению, природа не предусмотрела возможности накопления запасов кислорода в организме. Всего три минуты отсутствия дыхания или сердцебиения полностью истощают запас кислорода в организме и человек умирает.

Одной из главных функций крови является получение кислорода из легких и транспортировка его в ткани организма. В то же время, кровь получает углекислый газ из тканей, и приносит ее обратно в легкие

Степень насыщения артериальной крови кислородом является одним из важнейших показателей кислородного обмена и указывает, достаточное ли количество кислорода поступает в организм.



Как кислород циркулирует в нашем теле

Вернуться к оглавлению

Атмосферный кислород попадает в наш организм через легкие благодаря дыханию. Каждое легкое содержит около трехсот миллионов альвеол, которые окружены кровеносными капиллярами. Стенки альвеол очень тонкие и пронизаны кровеносными сосудами.

Кислород поглощается из альвеол через капилляры альвеолярной мембраны, в то время как углекислый газ переходит из капилляров в альвеолы и выводится из легких в атмосферу. (У взрослых этот процесс обычно занимает 1/4 секунды во время вдоха).

Значительная часть кислорода попавшего в кровь, связывается с гемоглобином в красных кровяных клетках, другая часть растворяется в плазме крови.
Затем кислород транспортируется артериальной кровью по всему организму.

Кровь насыщенная кислородом попадает в левое предсердие и левый желудочек, и затем кровотоком поступает ко во всем органам тела, и их клеткам. Количество кислорода, поступающего в кровь, определяется, главным образом, в какой степени гемоглобин связывается с кислородом (легочный фактор), концентрацией гемоглобина в крови (фактор анемии), и сердечным выбросом (сердечный фактор).



Как кровь может насыщаться кислородом

Вернуться к оглавлению

С точки зрения физики, количество растворенного газа в жидкости пропорционально парциальному давлению газа. Кроме того, каждый газ имеет различную растворимость. Только 0,3 мл газообразного кислорода может раствориться в 100 мл крови при нормальном атмосферном давлении. (Это составляет всего 1 / 20 часть от растворимости двуокиси углерода. )

Таким образом человек не может получить достаточное количество кислорода путем простого растворения кислорода в крови.

Основным перевозчиком кислорода в теле человека является - гемоглобин.

Одна молекула гемоглобина может связываться с 4-мя молекулами кислорода, а 1 грамм гемоглобина может связать до 1,39 милилитров кислорода. Поскольку 100 мл крови содержит около 15 грамм гемоглобина,  то гемоглобин, содержащейся в 100 мл крови может связываться с 20,4 милилитрами кислорода.

Кислород, связанный с гемоглобином и кислород, растворенный в крови имеют примерно следующее соотношение:

Растворенный кислород 1,45%

Связанный с гемоглобином кислород 98,55%

В связи с этим фактом, уровень гемоглобина в крови имеет огромное значение.



Что такое Сатурация кислорода

Вернуться к оглавлению

Каждая молекула гемоглобина может связывать до 4-х молекул кислорода. Однако эта связь стабильна, когда молекула гемоглобина связана с 4-мя молекулами кислорода или когда гемоглобин вообще не связан с молекулами кислорода. Состояние очень неустойчиво, когда существует связь с 1 - 3 молекулами кислорода. Поэтому гемоглобин присутствует в организме в двух видах. Либо лишенный кислорода - гемоглобин (Hb), либо гемоглобин, связанный с 4-мя молекулами кислорода - оксигемоглобин (HBO2).

Сатурацией кислорода называют отношение количества оксигемоглобина к общему количеству гемоглобина в крови, выраженное в процентах. Сатурацию обозначают символоми: SaO2 или SpO2. (В большинстве случаев пользуются символом SpO2)

Определение сатурации можно записать в виде формулы: SpО2 = (НbО2 / НbО2 + Нb) х 100%

Существует некоторая путаница, обусловленная употреблением аббревиатур SpO2 и SaO2. Употреблять сокращение SpO2 следует в том случае, когда речь идет о сатурации, измеренной неинвазивным (без внутреннего вмешательства) методом, поскольку в этой ситуации результат измерения зависит от особенностей метода. Термин SaO2 следует употреблять для обозначения истинной сатурации, измеренной лабораторным инвазивным методом



Как зависит сатурация кислорода (SpO2) от парциального давления кислорода (PaO2)

Вернуться к оглавлению

Показатели SpO2 связаны с парциальным давлением кислорода в крови (PaO2), которое в норме составляет 80-100 мм рт. ст.
Снижение PaO2 влечет за собой снижение SpO2, однако зависимость носит нелинейный характер, например:

  • 80-100 мм рт.ст. PaO2 соответствует 95-100% SpO2
  • 60 мм рт.ст. PaO2 соответствует 90% SpO2
  • 40 мм рт.ст. PaO2 соответствует to 75% SpO2

Этот факт нужно учитывать при подъеме в горы или при полетах на больших высотах.

При снижении парциального давления кислорода ниже определенных порогов наступает кислородное голодание. Возможна потеря сознания или даже смерть.



Чем можно измерить сатурацию кислорода

Вернуться к оглавлению

Измерить сатурацию кислорода можно двумя методами: инвазивным и неинвазивным.

Инвазивный метод заключается в отборе пробы артериальной крови и проведении лабораторных иследований для определения процента содержания оксигемоглобина. Этот метод наиболее точный, но занимает много времени и не может использоваться для непрерывного мониторинга. А так же связан с вмешательством в ткани пациента.

Неинвазивный метод - это метод без внутреннего вмешательства. Существуют разные способы определения сатурации кислорода неинвазивным методом. Приборы, определяющие сатурацию кислорода неинвазивным методом называются пульсоксиметры.



Принцип работы пульсоксиметра

Вернуться к оглавлению

Гемоглобин, который связан с кислородом (оксигемоглобин), имеет ярко-красный цвет. Гемоглобин не связанный с кислородом, (венозный гемоглобин), имеет темно-красный цвет. Поэтому цвет у артериальной крови ярко красный, а у венозной крови темно красный. Работа пульсоксиметра базируется на способности связанного с кислородом гемоглобина НbО2 больше поглощать волны инфракрасного диапазона (максимум поглощения приходится на 940 нм), а не связанного с кислородом гемоглобина Нb больше поглощать волны красного диапазона (максимум поглощения приходится на 660 нм).

В пульсоксиметре используются два источника излучения (с длиной волны 660 нм и 940 нм) и два фотооптических элемента, работающих в этих диапазонах. Интенсивность излучения, измеренная фотоэлементами зависит от многих факторов, большинство из которых постоянно. Только пульсации в артериях происходят непрерывно и вызывают изменения в поглощающей способности тканей. Изменения в количестве света, который поглотился в тканях соответствуют изменениям в артериях.

Пульсоксиметр непрерывно вычисляет разницу между поглощением сигнала в красной и инфракрасной области спектра и на основании формулы, полученной опытным путем с использованием закона Ламберта-Бэра, рассчитывает значение сатурации. Изменение поглощающей способности тканей, вызванное пульсациями в артериях, фиксируется в виде кривой плезиограммы. А измеряя расстояние между её гребнями, пульсоксиметр рассчитывает частоту пульса. Измеренные значения могут быть отражены на экране, а так же записаны в память приборов для дальнейшего анализа.



Какие бывают пульсоксиметры

Вернуться к оглавлению

За последние несколько лет в области производства пульсоксиметров произошли значительные перемены. Пять-семь лет назад производились в основном стационарные приборы, которые имели значительные габариты и вес. Они могли работать только от сети. Стоимость самых простых приборов составляла $500-$750. За последние 2-3 года произошел значительный прогресс и приборы стали гораздо миниатюрнее и совершеннее. Появились напалечные модели размером с небольшую прищепку и независимым источником питания. Цена приборов опустилась ниже $100 и они стали доступны не только лечебным учреждениям, но и обычным пациентам. Появилась возможность проводить диагностику в домашних условиях.

В настоящее время пульсоксиметры делятся на стационарные, поясные, напалечные и мониторы сна.

Стационарные модели применяются в лечебных учреждениях, имеют большую память, могут подключаться к центральным станциям мониторинга, имеют различные датчики для пациентов всех возрастов, могут оборудоваться встроенным принтером, а так же имеют много других функций.

 

Современные поясные модели пульсоксиметров так же обладают значительными возможностями. Благодаря независимому источнику питания, малым габаритам и низкому потреблению энергии они всегда могут быть рядом с пациентом. Большая память позволяет сохранять измеренные значения для дальнейшей обработки специалистом. Встроенная тревожная сигнализация предупредит пациента о выходе измеряемых параметров за допустимые пределы.

Практически все модели имеют возможность передачи данных измерений в персональный компьютер для дальнейшей обработки.
Имеется возможность записывать в один прибор данные нескольких пациентов. (В зависимости от моделей их число составляет до 127)

 

Большой прогресс в развитии элементной базы и применение микропроцессоров позволило создать миниатюрные напалечные модели пульсоксиметров. Они сочетают малый вес и габариты с большими возможностями стационарных приборов. Напалечные модели можно разделить на три ценовые категории:

  • Эконом
  • Cтандарт
  • Премиум

Пульсоксиметры категории эконом имеют самый необходимый набор функций: измерение сатурации (SpO2), измерение частоты сердечных сокращений (ЧСС), график плезиограммы и пульс-бар, который показывает силу сердечного выброса. Цена приборов в этой категории менее $100 США.

 

Пульсоксиметры в ценовой категории стандарт помимо обычных функций (измерение сатурации (SpO2), измерение частоты сердечных сокращений (ЧСС), график плезиограммы и пульс-бар), имеют тревожную сигнализацию и функцию пульсовых тонов. Пределы срабатывания тревожной сигнализации запрограммированы производителем и составляют:90% и 99% по параметру SpO2 и 60 и 100 уд./мин. по ЧСС. Функция пульсовых тонов помогает на слух отслеживать состояние пациента по изменению частоты и амплитуды звуковых сигналов.
Цены на такие приборы находятся в диапазоне от $100 до $200.

 

В ценовой категории премиум помимо обычных функций (измерение сатурации (SpO2), измерение частоты сердечных сокращений (ЧСС), график плезиограммы, пульс-бар, пульсовые тоны) тревожная сигнализация имеет регулируемые пороги срабатывания, визуальный, аудио и вибро режим и возможность их настройки. Приборы обладают большой встроенной памятью с возможностью записи данных большого числа пациентов (до 99). А так же возможность передачи накопленных данных в персональный компьютер для последующей обработки.

Несмотря на богатый выбор функций, габариты и энергопотребление весьма малы.

 

Другой категорией пульсоксиметров являются, так называемые, «мониторы сна». Они предназначены для проведения длительной компьютерной оксиметрии в течении большого промежутка времени, в том числе во сне. Прибор с дискретностью несколько раз в секунду производит измерения и записывает данные в память для дальнейшего анализа. Большинство проявлений дыхательной недостаточности проявляется именно во сне.
Поэтому такой вид мониторинга особенно важен для точной постановки диагноза и назначения лечения. Особенностью таких пульсоксиметров является конструкция датчика, который изготовлен из мягкого силикона и не нарушает кровообращение в пальце.

 



Какие факторы вызывают ошибки в пульсоксиметре

Вернуться к оглавлению

Так как пульсоксиметр измеряет все параметры неинвазивным методом, то на точность измерений могут влиять некоторые внешние и внутренние факторы:. Следует учесть эти факторы и принять меры предосторожности.

А так же необходимо учесть ,что пульсоксиметрия является непрямым методом оценки вентиляции и не дает информации об уровне pH и PaCO2. Таким образом, не представляется возможным оценить в полной мере параметры газообмена пациента, в частности степень гиповентиляции и гиперкапнии.

1. Аномальный гемоглобин

Кровь может содержать ненормальный гемоглобин. Карбоксигемоглобин и метгемоглобин не участвуют в  доставке кислорода. Наличие в крови этих типов гемоглобина может привести к ошибкам в измерении SpO2.

 Например, отравление угарным газом (высокие концентрации карбоксигемоглобина) может давать значение сатурации около 100%.

 Анемия требует более высоких уровней кислорода для обеспечения транспорта кислорода. При значениях гемоглобина ниже 5 г/л может отмечаться 100% сатурация крови даже при недостатке кислорода

 2. Медицинские красители

Наличие в крови пациента медицинских красителей может привести к искажениям при прохождении красных и инфракрасных волн через ткани и исказить результаты измерений. К таким красящим веществам относятся: метиленовый синий, индоцианин зеленый, индигокармин, флюоресцеин.

 3. Маникюр и педикюр

Лак для ногтей или накладные ногти могут привести к неточным показаниям SpO2, так как они могут уменьшать и искажать волны, излучаемые датчиком пульсоксиметра.

 4. Движение пальца в датчике, вызванное движением тела.

Движение пальца в датчике может вызвать шум, который повлияет на вычисления SpO2 и ЧСС.

 5. Блокировка кровотока в артериях и пальцах.

Возможность или невозможность выполнения измерений зависит от степени пульсаций в артериях. Если происходит блокировка кровотока, то точность измерений падает. Кроме того, при перегибах или усиленном давлении на пальцы, например, при занятиях на велотренажере. Возросшее давление в пальце может привести к искажению световых волн и ошибкам в измерении.

 6. Плохое периферическое кровообращение

Значительное снижение перфузии периферических тканей (холод, шок, гипотермия, гиповолемия) ведет к уменьшению или исчезновению пульсовой волны. Если нет видимой пульсовой волны на пульсоксиметре, любые цифры процента сатурации малозначимы.

 Если руки холодные или плохое периферическое кровообращение, необходимо усилить кровоток путем массажа или разогрева пальцев.

7. Яркий свет. (Бестеневые лампы, флуоресцентные лампы, ИК лампы, прямой солнечный свет и т.д.)

Пульсоксиметр, как правило, защищен от внешнего освещения. Однако, если освещение слишком сильное, это может привести к ошибкам. Необходимо защищать сенсор от лучей мощных бестеневых ламп и инфракрасных ламп. Например, с помощью хирургической салфетки.

8. Окружающие электромагнитные волны

Рядом расположенные электроприборы, которые являются источниками сильных электромагнитных волн, такие как: телевизоры, мобильные телефоны, медицинские приборы могут влиять на точность измерений и работу пульсоксиметра.

9. Неправильное положение датчика

Необходимо, чтобы обе части датчика находились симметрично, иначе путь между фотодетектором и светодиодами будет неравным и одна из длин волн будет «перегруженной». Изменение положения датчика часто приводит к внезапному «улучшению» сатурации.



В каких пределах должно быть значение SpO2

Вернуться к оглавлению

  У здоровых людей уровень SpO2 лежит в диапазоне от 96 до 99%.

Однако у пациентов с легочными или сердечнососудистыми хроническими заболеваниями обычная простуда или пневмония может вызвать быстрое снижение SpO2. Снижение SpO2 ниже 90% определяется как острая дыхательная недостаточность. Снижение SpO2 на 3 - 4% от своего обычного уровня, даже если его значение составляет не менее 90% может быть сигналом о наличии тяжелого заболевания.

У некоторых пациентов обычный уровень SpO2 может составлять менее 90%. В зависимости от индивидуальных легочных или сердечнососудистых заболеваний значение сатурации обычно колеблется в диапазоне 3-4%. В состоянии покоя она увеличивается, при физических нагрузках и во время сна уменьшается.

Так же как и температура тела, значение SpO2 сугубо индивидуально и различно у разных людей. Не существует идеальной величины, к которой надо стремиться. К тому же у пульсоксиметров всегда есть небольшая погрешность в точности измерений.

Лучше всего понаблюдать длительное время за своими показаниями SpO2 в нормальном состоянии. Измерить значения при отдыхе, физических упражнениях и во время сна. Зная эти величины можно выявить патологии, если текущее значение сатурации кислорода будет отличаться от обычных уровней.


Примеры использования пульсоксиметра

Вернуться к оглавлению

Пульсоксиметры впервые были использованы для мониторинга жизненно важных функций во время проведения операций и анестезии. Поскольку устройство является неинвазивным и позволяет осуществлять мониторинг в реальном времени, его использование распространилось и на другие цели. Такие как скрининг, диагностика жизнедеятельности пациента, самоконтроль.

1. Определение тяжести заболевания

Тяжесть заболевания может быть определена путем клинических симптомов, включая SpO2.

2. Анализ газов крови

Стоит провести анализ газового состава крови, с тем чтобы лучше понять состояние пациента.

3. Принятие решение о госпитализации больных с острой фазой хронического заболевания 

Необходимость госпитализации определяется клиническими симптомами, включая SpO2.

4. Домашняя кислородная терапия (ДКТ)

1. Домашняя кислородная терапия

При домашней кислородной терапии (ДКТ) можно застраховать себя от нежелательных последствий.
В случае (1) путем измерения насыщения крови кислородом пульсоксиметром и газового состава крови газоанализатором.

 (1) Глубокое нарушение функции дыхания

Для пациентов в стабильном состоянии с PaO2 55 мм или менее в покое во время вдыхания комнатного воздуха при 760мм рт.ст. или с PaO2 60 мм или менее с заметной гипоксемией во время сна.

 (2) Легочная гипертензия

(3) Хроническая сердечная недостаточность

(4) Синюшный порок сердца

2. Назначение кислородной терапии.

Количество кислорода, которое необходимо, зависит от состояния каждого пациента. Врач должен определить источник кислорода для использования, поток кислорода, способ ингаляции, время вдоха, количество кислорода во время отдыха, а также при физической нагрузке и во время сна.

 3. Управление пациентами, получающими ДКТ

Пациенты получающие ДКТ должны ежемесячно проходить обучение и проверку знаний у врачей физиотерапевтов, включая знания по мониторингу SpO2.

 Кроме того, пациенты, получающие длительное время ДКТ должно проводить мониторинг SpO2 во время сна. Снятие плезиограммы во время сна необходимо для сбора доказательств гиповентиляции.

 4. Информирование пациентов, получающих ДКТ

Получение информации о снижении или повышении насыщения крови кислородом при использовании ДКТ.

 5. Начало неинвазивной вентиляции с положительным давлением (НВПД/NPPV) у пациентов с хронической дыхательной недостаточностью

Для пациентов с нарушениями вентиляции легких таких, как:

  • поздняя стадия туберкулеза, кифосколиоз, 
  • мягкая фаза развития ХОБЛ,
  • синдром ожирения
  • гиповентиляция,
  • КСО,
  • острая фаза развития ХОБЛ, 
  • нервно-мышечные расстройства 

Величина SpO2 необходима, чтобы помочь определить надо ли использовать НВПД.

 6. Оценка и управление рисками дыхательной терапии при реабилитации

7. Мониторинг жизненно важных функций госпитализированных пациентов

Мониторинг SpO2 является пятым по важности параметром после пульса, температуры тела, давления,и дыхания.
Даже если не наблюдается дыхательная симптоматика, уровень SpO2 может быть определен. 
В сердечно-сосудистых и легочных отделениях, регулярный мониторинг SpO2 осуществляется медсестрами по каждому пациенту в ходе обходов утром, днем и вечером.

 8. Ежедневное наблюдение ДКТ пациентов с хронической дыхательной недостаточностью

Число пациентов получающих ДКТ при хронической дыхательной недостаточности, которые использую пульсоксиметры, постоянно растет.

 9. Скрининг на синдром апноэ (удушья) во время сна

Пульсоксиметр с функцией памяти используется для записи насыщения кислородом (SpO2) во время сна, чтобы определить частоту гипоксемии (уменьшение насыщенности кислородом), а также продолжительность десатурации (снижения насыщения крови кислородом).

10. Скрининг дисфагии и ее мониторинг

Пульсоксиметр используется как часть мониторинга пациентов с дисфагией, при мониторинге во время еды.

11. Диагностика полицитемии

Насыщение кислородом может снижаться у больных с легочными заболеваниями такими как, Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), синдромом апноэ (удушья) во сне, сердечных болезнях связанных с нарушениями в работе сердечных клапанов, а так же у лиц, живущих на больших высотах. В этих случаях костный мозг стимулируется производить больше красных кровяных клеток и, следовательно, возможна полицитемия (вторичная полицитемия).

 Пульсоксиметр может помочь для определения причины полицитемии.

12. Мониторинг во время исследований таких как эндоскопия, бронхоскопия, гастроскопия и др.

Пульсоксиметр является необходимым средством при бронхоскопии, гастроскопии, фиброоптик колоноскопии. Состояние пациента при введении седативных средств отслеживается путем мониторинга изменений ЧСС и SpO2, с тем чтобы обеспечить безопасность.



Где используют пульсоксиметры

Вернуться к оглавлению

Последние 30 лет пульсоксиметры используются в лечебных учреждениях. В больницах, особенно в легочных и сердечнососудистых отделениях.

Основной целью является мониторинг жизненно важных функций госпитализированных больных. Пульсоксиметры впервые были использованы для мониторинга жизненно важных функций во время проведения операций и анестезии.

SpO2 является пятым из наиболее важных жизненных показателей, после пульса, температуры тела, давления и дыхания. SpO2 контролируется утром, днем и вечером.

Некоторые врачи используют пульсоксиметр для мониторинга SpO2 пациентов, у которых есть подозрение на респираторные заболевания, для получения данных о значениях показателей в нормальном состоянии. Затем они используют эти значения в качестве справочных данных, если состояние больного ухудшается.

Пульсоксиметры используются при реабилитации больных у которых необходимо следить за реакцией организма на нагрузку. Например, контролировать ЧСС и SpO2 при ходьбе или других физических нагрузках.

Пульсоксиметр используется внутренних болезней дыхательной и общей медицины, и может определить необходимость отправки пациентов в специализированные клиники.

Он может также помочь сделать дифференциальный диагноз и проанализировать тяжесть состояния.

Уменьшение габаритов, стоимости и тот факт, что устройство является неинвазивным и позволяет осуществлять мониторинг в реальном времени, использование пульсоксиметров распространилось и на другие цели (домашняя медицина, авиация и спорт )

Большинство пожилых людей имеют проблемы с дыхательной или сердечнососудистой системой. И обычно респираторное заболевание не является главной причиной их проблем. Показатель SpO2 широко используются в качестве метода для быстрой оценки дыхательных и сердечнососудистых заболеваний у таких пациентов. Особенно оправдано применение пульсоксиметров у людей, которые получают кислородную терапию или проходят гипоксические тренировки.

 

Выяснено, что показатели SpO2 связаны с парциальным давлением кислорода в крови (PaO2), которое в норме составляет 80-100 мм рт. ст. Снижение PaO2 влечет за собой снижение SpO2 . Поэтому важен контроль сатурации кислорода у людей работающих на больших высотах (альпинисты , летчики ).

 

Выжигание кислорода мышцами при больших физических нагрузках так же приводит к снижению сатурации кислорода в крови. С помощью пульсоксиметра спортсмены могут контролировать уровень своих нагрузок.

 



При каких заболеваниях рекомендуется проводить оксиметрию

Вернуться к оглавлению

Проведение компьютерной пульсоксиметрии во сне показано у пациентов с заболеваниями, при которых распространенность нарушений дыхания во сне может достигать 30-50%


  • Ожирение 2 степени и выше (индекс массы тела >35)
  • Артериальная гипертония 2 степени и выше (особенно ночная и утренняя)
  • ХОБЛ (Хроническая обструктивная болезнь легких) тяжелого течения (ОФВ1 (Объём форсированного выдоха за первую секунду маневра форсированного выдоха)<50%) li="">
  • Сердечная недостаточность 2 степени и выше
  • Дыхательная недостаточность 2 степени и выше
  • Легочное сердце (увеличение и расширение правых отделов сердца в результате повышения артериального давления в малом круге кровообращения, развившейся вследствие заболеваний бронхов и лёгких, поражений лёгочных сосудов или деформаций грудной клетки.)
  • Метаболический синдром (комплекс патологий, которые увеличивают риск сердечнососудистых заболеваний и сахарного диабета)
  • Пиквикский синдром (разновидность СОАС (синдром обструктивного апноэ сна), связанная с ожирением)
  • Гипотиреоз (снижение функции щитовидной железы)
  • Обследование также показано у пациентов с симптомами, характерными для СОАС (синдром обструктивного апноэ сна), СЦАС (синдром центрального апноэ сна (дыхание Чейна-Стокса) и хронической ночной гипоксемии:
  • Храп и остановки дыхания во сне с последующими всхрапываниями
  • Учащенное ночное мочеиспускание (>2 раз за ночь)
  • Затрудненное дыхание, одышка или приступы удушья в ночное время
  • Ночная потливость
  • Частые пробуждения и неосвежающий сон
  • Разбитость по утрам
  • Утренние головные боли
  • Цианоз
  • Выраженная дневная сонливость
  • Депрессия, апатия, раздражительность, сниженный фон настроения
  • Гастроэзофагальный рефлюкс (отрыжка) в ночное время

Сатурация. Почему норма кислорода в крови бывает низкой?

Сатурация. Почему норма кислорода в крови бывает низкой?

С началом пандемии отдельные слова если не прочно вошли в наш обиход, то довольно часто звучат в новостях и из уст знакомых. Одно из таких слов – «сатурация». Давайте разберемся, что это за показатель и каким он должен быть.

1. Чем измерить сатурацию?

Самый доступный вариант определить, в норме ли сатурация, – использовать пульсоксиметр. Это маленький прибор, который за секунды считает процент оксигемоглобина в крови.

В больнице также используют пульсоксиметр или могут определить газовый состав крови в лаборатории. Для этого берется образец крови из артерии или вены. Это не рутинный анализ и обычно его делают при серьезных заболеваниях.
2. Что такое сатурация?

Сатурация – это показатель насыщения крови кислородом. По сниженному уровню сатурации можно заподозрить проблемы с легкими. Это стало особенно актуальным после появления новой коронавирусной инфекции. Одним из основных осложнений COVID-19 становится вирусная пневмония. Если вовремя заметить, что человеку не хватает кислорода, помочь ему будет легче.

3. Какой уровень кислорода в крови у взрослых считается нормой?

Нормой сатурации для здорового человека считается, когда 95% и больше гемоглобина связано с кислородом. Это и есть сатурация – процент оксигемоглобина в крови.

При COVID-19 вызывать врача рекомендуют, когда сатурация снижается до 94%. Сатурация 92% и ниже обычно считается критической. Человеку с таким низким показателем кислорода в крови требуется срочное медицинское вмешательство.
Есть исключения. Например, при тяжелой хронической обструктивной болезни легких, которая часто встречается у курильщиков, показатель сатурации может быть от 88 % до 92%. Обычно организм таких людей адаптирован к более низкому уровню кислорода. Если у вас есть пульмонологическое заболевание, ваш врач сообщит, какой показатель сатурации должен стать сигналом тревоги именно для вас.

4. Почему норма кислорода в крови бывает низкой?

Это может случиться по разным причинам. Например, проблемы могут возникнуть при болезнях крови или дыхательной системы.

Последнее как раз характерно для КОВИД-19. После пневмонии нередко возникает фиброз легких, когда из-за болезни «дышащая» легочная ткань заменяется соединительной. Это можно сравнить с закрытыми форточками. Вы бы рады подышать, но свежий воздух не проходит через плотно закрытые окна.

Другая причина – заболевания крови. Например, часто встречающаяся анемия. Когда не хватает эритроцитов или самого гемоглобина, то кислороду просто не на чем перемещаться по организму. В этом случае сатурация тоже падает ниже нормы.

5. Что происходит, когда кислорода становится мало?

Одышка, боль в груди, спутанность сознания, головная боль и быстрое сердцебиение, синюшность носогубного треугольника и кончиков пальцев – такие неприятные симптомы могут появиться, если уровень кислорода в крови начнет падать.

6. Надо ли знать свою сатурацию?

Как правило, нет. Исключение, если у вас больные легкие и вы наблюдаете за динамикой болезни.

Оптическая тканевая оксиметрия: проблемы применения в функциональной диагностике | Тарасов

1. Афанасьев А.И., Рогаткин Д.А., Сергиенко А.А., Шумский В.И. Методики и аппаратура неинвазивной оптической тканевой оксиметрии. Материалы XXVI Школы по когерентной оптике и голографии, 2008; с. 505-513.

2. Рогаткин Д.А., Лапаева Л.Г., Быченков О.А., Терещенко С.Г., Шумский В.И. Основные источники погрешностей в неинвазивной медицинской спектрофотометрии. Ч. 1. Физико-технические источники и факторы погрешностей. Измерительная техника, 2013; № 2: 61-67.

3. Рогаткин Д.А., Лапаева Л.Г., Быченков О.А., Терещенко С.Г., Шумский В.И. Основные источники погрешностей в неинвазивной медицинской спектрофотометрии. Ч. 2. Медико-биологические факторы погрешностей. Измерительная техника, 2013; № 4: 66-71.

4. Тарасов А.П., Вишнякова М.В. (мл.), Ивлиева А.Л., Давыдов Д.В., Подрез Д.В., Рогаткин Д.А., Вишнякова М.В. Технология мультиспиральной компьютерной томографии для оптической церебральной оксиметрии. Альманах клинической медицины, 2015; 43: 52-57.

5. Chen B., Benni P., inventors; Cas Medical Systems, Inc., assignee. Method for spectrophotometric blood oxygenation monitoring. United States patent US 7072701 B2. 2006 July 4.

6. Chuang Ch., Lee Y., Chen Ch., Hsieh Y., Liu T., Sun Ch. Patient-oriented simulation based on Monte Carlo algorithm by using MRI data. BioMed. Eng. OnLine 2012, 11: 21.

7. Dix L., van Bel F., Baerts W., Lemmers P. Comparing near-infrared spectroscopy devices and their sensors for monitoring regional cerebral oxygen saturation in the neonate. Pediatr Res., 2013; 74(5): 557-563.

8. Edmonds H., Ganzel B., Austin E. Cerebral oximetry for cardiac and vascular surgery. Semin. Cardiothorac. Vasc. Anesth. 2 004; 8: 147-166.

9. Erzen M., Jelic M., Gornik A., Podbregar M., Grosek S. Near infrared spectroscopy tissue oxygenation in infants with bronchiolitis during mechanical ventilation and spontaneous breathing. Signa Vitae, 2014; 9(2): 15-24.

10. Farouk A., Karimi M., Henderson M., Ostrowsky J., Siwik E., Hennein H. Cerebral regional oxygenation during aortic coarctation repair in pediatric population. European Journal of Cardio-thoracic Surgery, 2008; 34: 26-31.

11. Fellahi J., Butin G., Fischer M., Zamparini G., Gérard J., Hanouz J. Dynamic evaluation of near-infrared peripheral oximetry in healthy volunteers: a comparison between INVOS and EQUANOX. J. Crit. Care., 2013; 28(5): 881.

12. Fuhrman B., Zimmerman J. Pediatric Critical Care. Elsevier Health Sciences, 2011.

13. Fukui Y., Ajichi Y., Okada E. Monte Carlo prediction of near-infrared light propagation in realistic adult and neonatal head models. Appl. Opt., 2003; 42(16): 2881-2887.

14. Gottlieb E., Fraser C., Andropoulos D., Diaz L. Bilateral monitoring of cerebral oxygen saturation results in recognition of aortic cannula malposition during pediatric congenital heart surgery. Paediatr. Anaesth., 2006; 16: 787-789.

15. Grocott H., Davie S. Future uncertainties in the development of clinical cerebral oximetry. Frontiers in Physiology, 2013; 4: 360.

16. Hyttel-Sorensen S., Hessel T., Greisen G. Peripheral tissue oximetry: comparing three commercial near-infrared spectroscopy oximeters on the forearm. J. Clin. Monit. Comput., 2014; 28(2): 149-155.

17. Janelle G., Mnookin S., Gravenstein N., Martin T., Urdaneta F. Unilateral cerebral oxygen desaturation during emergent repair of a DeBakey type 1 aortic dissection: potential aversion of a major catastrophe. Anesthesiology, 2002; 96: 1263-1265.

18. Jobsis F. Noninvasive infrared monitoring of cerebral and myocardial oxygen sufficiency and circulatory parameters. Science, 1977; 198: 1264-1267.

19. Lee J., Park Y., Kim H., Kim J. Comparison of two devices using near-infrared spectroscopy for the measurement of tissue oxygenation during a vascular occlusion test in healthy volunteers (INVOS® vs. InSpectra™). J. Clin. Monit. Comput., 2015; 29(2): 271-278.

20. Li T., Gong H., Luo Q. Visualization of light propagation in visible Chinese human head for functional near-infrared spectroscopy. J. Biomed. Opt., 2011; 16(4), 045001.

21. Moerman A., Wouters P. Near-infrared spectroscopy (NIRS) monitoring in contemporary anesthesia and critical care. Acta anaesthesiologica Belgica, 2010; 61(4): 185-194.

22. Nonin Medical. Operator’s Manual Model 7600 (Equanox), p. 55, 2011.

23. Okada E., Delpy D. Near-infrared light propagation in an adult head model. II. Effect of superficial tissue thickness on the sensitivity of the near-infrared spectroscopy signal. Appl. Opt., 2003; 42(16): 2915-2922.

24. Scheeren T., Schober P., Schwarte L. Monitoring tissue oxygenation by near infrared spectroscopy (NIRS): background and current applications. J. Clin. Monit. Comput., 2012; 26(4): 279-287.

25. Son I., Yazici B. Near infrared imaging and spectroscopy for brain activity monitoring. In “Advances in sensing with security applications”. Springer, 2006; 341-372.

26. Strangman G., Franceschini M., Boas D. Factors affecting the accuracy of near-infrared spectroscopy concentration calculations for focal changes in oxygenation parameters. NeuroImage, 2003; 18: 865-879.

27. Young A., Germon T., Barnett N., Manara A., Nelson R. Behaviour of near-infrared light in the adult human head: implications for clinical near-infrared spectroscopy. Br. J. of Anaesth., 2000; 84 (1): 38-42.

28. Uludag K., Kohl M., Steinbrink J., Obrig H., Villringer A. Cross talk in the Lambert-Beer calculation for near-infrared wavelengths estimated by Monte Carlo simulations. J. Biomed. Opt., 2 002; 7: 51-59.

Церебральная оксиметрия как метод мониторинга адекватности перфузии головного мозга при операциях на восходящем отделе и дуге аорты

Главная
Видео Церебральная оксиметрия как метод мониторинга адекватности перфузии головного мозга при операциях на восходящем отделе и дуге аорты

Баканов А. Ю., Волков В. В., Минин С. А., Малая Е. Я., Успенский В. Е.

ФГБУ "ФЦСКЭ им. В.А. Алмазова" МЗ РФ;

Введение
Операции на дуге аорты требуют полной остановки кровообращения – циркуляторного ареста. В данной ситуации защита головного мозга может осуществляться различными способами: как изолированной глубокой гипотермией, так и сочетанием гипотермии с антеградной церебральной перфузией. Однако эффективность антеградной (как унилатеральной, так и билатеральной) церебральной перфузии может значительно варьировать в зависимости от анатомических особенностей пациента и вида патологии аорты. В данной ситуации требуется метод контроля, позволяющий эффективно и в режиме реального времени оценивать кровоснабжение мозговой ткани и, при необходимости, гибко корректировать методики защиты головного мозга.

Материал и методы
С января 2012 г. по март 2013 г. в нашем Центре выполнено 29 вмешательств на восходящем отделе и дуги аорты с применением непрерывного интраоперационного мониторинга церебральной оксиметрии. Средний возраст пациентов составил 53,76+13,57 лет (18 – 71год), преобладали мужчины (76%). Все хирургические вмешательства проводились по принятой в Центре стандартной методике. В подавляющем большинстве случаев АИК подключался по схеме «правая подключичная артерия – правое предсердие. Интраоперационный мониторинг церебральной сатурации осуществлялся с помощью аппарата The INVOS System (Somanetics Corp.). Фиксация одноразовых сенсоров на правую и левую половины лба производилась до индукции в анестезию.»

Результаты
Средняя продолжительность экстракорпорального кровообращения составила 169,30+54,72 мин, аноксии миокарда – 119,96+44,86 мин, циркуляторного ареста – 28,17+12,11 мин. Госпитальная летальность составила 3%. В подавляющем большинстве случаев (26 пациентов) не отмечалось различий в показателях церебральной оксиметрии правого и левого полушарий до наступления циркуляторного ареста. При начале селективной антеградной церебральной перфузии правого полушария мозга у всех пациентов отмечалось снижение показателя сатурации левого полушария до 40%. При восстановлении мозгового кровотока (возобновлении искусственного кровообращения) показатели полушарий выравнивались. В случае выполнения хирургического этапа на дуге аорты по поводу острой диссекции аорты типа А в условиях глубокого циркуляторного ареста без применения антеградной церебральной перфузии показатели церебральной сатурации левой гемисферы исходно отличались от показателя правого полушария в сторону уменьшения на 20%. При циркуляторном аресте церебральная сатурация левой гемисферы достигала критически низких значений – 32% .У двоих пациентов, имеющих сходный профиль церебральной оксиметрии, описанный выше, был применен метод билатеральной антеградной церебральной перфузии.

Обсуждение
Непрерывный мониторинг церебральной оксиметрии является эффективным и безопасным методом контроля эффективности защиты головного мозга в период экстракорпорального кровообращения и циркуляторного ареста.

Транскутанная оксиметрия в динамическом наблюдении за пациентами с сахарным диабетоми критической ишемией нижних конечностей | Бондаренко

Cовременные критерии и методы диагностики критической ишемии нижних конечностей (КИНК) у больных сахарным диабетом (СД) включают комплексную оценку симптомов и признаков заболевания периферических артерий, а также объективное инструментальное обследование. Согласно Международному консенсусу по диабетической стопе (2011 г.), КИНК характеризуется одним из двух следующих критериев: 1) постоянная боль в покое, требующая регулярного приема анальгетиков в течение двух недель и более и/или 2) трофическая язва или гангрена пальцев или стопы, возникшие на фоне хронической артериальной недостаточности [1]. Рутинными неинвазивными методами оценки тяжести ишемического поражения конечности являются измерение лодыжечного и пальцевого давления с оценкой лодыжечно-плечевого индекса (ЛПИ) и пальце-плечевого индекса (ППИ), соответственно, и транскутанная оксиметрия. При этом КИНК определяется как систолическое давление в артериях голени ниже 50–70 мм рт. ст., а на уровне пальца – ниже 30–50 мм рт. ст. [2, 3]. Применение этих тестов играет важную роль на этапе первичной диагностики заболеваний периферических артерий, но имеет ряд существенных ограничений. По нашим данным, измерение лодыжечного давления у пациентов с СД и КИНК во многих случаях мало информативно в связи с наличием медиакальциноза, а также в случае окклюзии обеих артерий – задней большеберцовой (ЗББА) и тыльной артерии стопы (ТАС), по которым принято измерять ЛПИ [4]. При выраженном кальцинозе сосудистой стенки у пациентов с СД, почечной недостаточностью и тяжелой периферической нейропатией снижение эластических свойств и ригидность артерий может распространяться на пальцевые артерии, что приводит к недостоверным результатам исследования. Нередко у больных СД с трофическими изменениями дистального отдела стопы, либо вследствие малых ампутаций невозможно произвести измерение пальцевого систолического давления [5]. 

У пациентов с тяжелыми хроническими осложнениями СД для объективной оценки тяжести КИНК исключительно важно исследование нарушений микроциркуляции и тканевого метаболизма с применением метода транскутанной оксиметрии. Преимущества транскутанной оксиметрии в диагностике КИНК относительно других рутинных методов заключаются в отсутствии зависимости от тяжести медиакальциноза периферических артерий и большей информативности у больных СД, возможности определения уровня ампутации конечности и прогноза заживления язвенного дефекта. Измерение парциального давления кислорода с целью первичной диагностики ишемии конечности у больных СД и динамической оценки кровотока после проведенного интервенционного вмешательства не требует специальной подготовки специалиста и легко осуществимо на уровне первичного звена. Пороговым для диагностики критической ишемии конечности значением транскутанного напряжения кислорода (TcpO2) признано 30 мм рт. ст. Высокая стоимость оборудования, затраты на техническое обслуживание и расходные материалы являются факторами, ограничивающими его широкое использование. Вместе с этим остается открытым вопрос об информативности метода при наличии инфекционного воспаления на стопе, периферических отеков и других сопутствующих патологических состояний, влияющих на результаты исследования.

Цель

Оценить значимость транскутанной оксиметрии в диагностике и динамическом наблюдении больных СД и КИНК после проведения чрескожной транслюминальной баллонной ангиопластики (ЧТБА).

Материалы и методы

Обследовано 126 пациентов (148 конечностей) с СД и КИНК, поступивших в отделение диабетической стопы ФГБУ ЭНЦ с сентября 2010 по январь 2012 гг. Всеми пациентами подписано информированное согласие.

22 пациентам (17,5%) была проведена операция на двух нижних конечностях, 104 пациентам (82,5%) на одной конечности. У всех больных диагностирована хроническая артериальная недостаточность на стадии критической ишемии пораженной конечности по критериям TASC II [2]. При наличии специфических признаков ишемии конечности, асимметрии или отсутствии пульсации на артериях стопы применялись физиологические тесты и транскутанная оксиметрия. Измерение ЛПИ проводилось в положении пациента лежа на спине после 10-минутного состояния покоя. С использованием допплеровского датчика (5–10 МГц) проводилось измерение систолического давления на ЗББА и ТАС. ЛПИ рассчитывался как отношение наибольшего систолического давления на ЗББА или ТАС к наибольшему систолическому давлению на плечевой артерии правой или левой верхней конечности. Оценка результатов измерения проводилась согласно современным рекомендациям [2, 4, 6]. Всем пациентам проводилось ультразвуковое дуплексное сканирование (УЗДС) артерий нижних конечностей для оценки уровня и тяжести артериальных поражений на ультразвуковой системе Voluson 730® Expert (GE Medical Systems Kretztechnik GmbH&Co OHG, Austria). 

Статистический анализ проводился с использованием статистического пакета программ SPSS 17.0. Факторное моделирование выполнялось с использованием опции Factor Analysis. Количественные непрерывные показатели проверялись на нормальность распределения с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Качественные, дискретные количественные и количественные непрерывные величины при ненормальном распределении оценивалось методом непараметрической статистики: критерии Уилкоксона. Расчеты прогностической значимости и диагностической значимости выполнялись с использованием «латинского квадрата» (таблицы сопряженности). Результат или разница значений считалась достоверной при уровне значимости <0,05. Для расчета коэффициента корреляции применялся ранговый метод Спирмена и метод частичной корреляции с учетом дополнительных показателей. Регрессионный анализ для определения степени связи между показателями проводился методами пошаговой логистической бинарной и полиномиальной регрессии.

Тяжесть заболевания периферических артерий (ЗПА) оценивалась согласно классификации Рутерфорда [7]. Всем пациентам с КИНК на основании результатов комплексного обследования с применением рутинных методов диагностики и заключения УЗДС была выполнена ЧТБА артерий нижних конечностей. В послеоперационном периоде наблюдения УЗДС артерий нижних конечностей проводилось с целью оценки их проходимости, верификации морфологических и клинических рестенозов. ЧТБА считалась технически успешной при восстановлении непрерывного антеградного кровотока до стопы хотя бы одной артерии голени без остаточных стенозов более 50%. При наличии гнойно-некротических поражений пациентам проводились многоэтапные хирургические операции на стопе, местное лечение раны, антибактериальная терапия и регуляция метаболических нарушений. Исследование транскутанной оксиметрии осуществлялось перед проведением ЧТБА, затем на 5–7 сутки после вмешательства, через 1, 3 и 6 месяцев наблюдения. Для оценки TcpO2 использовался транскутанный оксиметр Radiometer (Copenhagen). Измерение TcpO2 проводилось на коже тыльной поверхности стопы с равномерным капиллярным ложем без крупных артерий и вен, язвенных дефектов или волосяного покрова. Пациент во время исследования находился в положении лежа на спине в спокойном и расслабленном психоэмоциональном состоянии. Температура в помещении, где проводилось исследование, составляла 21–23°С. Перед началом исследования выполнялась калибровка электрода атмосферным воздухом. Электрод устанавливался в фиксирующее кольцо на коже после предварительной обработки спиртовым раствором. Полость фиксирующего кольца предварительно заполнялась раствором электролита (2–3 капли). Затем датчик устанавливался в фиксирующее кольцо на кожу. Регистрация показателей TcpO2 после установки датчика на кожу проводилась при их стабилизации через 15–20 минут и достижении температуры кожи 43 °С (рис. 1).

Результаты

Клинико-демографическая характеристика пациентов представлена в таблице 1. Число обследованных больных 126, из них 64 мужчины и 62 женщины. Средний возраст 64,4±10,1 года. СД 1 типа диагностирован у 14 (13%) пациентов, СД 2 типа – у 112 (87%). Состояние углеводного обмена свидетельствовало о выраженной декомпенсации СД согласно показателям среднего уровня гликированного гемоглобина (8,0±1,3%). Более половины пациентов имели тяжелую форму диабетической полинейропатии (ДПН) – 77 (61%). 48 (38%) пациентов страдали ожирением (индекс массы тела (ИМТ) >30 кг/м2). Из сопутствующих сердечно-сосудистых заболеваний у 26 (21%) пациентов в анамнезе был острый инфаркт миокарда (ОИМ), у 25 (20%) – острое нарушение мозгового кровообращения (ОНМК) соответственно. У большинства пациентов диагностированы тяжелые микрососудистые осложнения СД. Диабетическая препролиферативная и пролиферативная ретинопатия выявлена у 39 (31%) пациентов. Хроническая болезнь почек (ХБП) имелась у 75 (60%) пациентов, из них у 43 (34%) – скорость клубочковой фильтрации (СКФ) <60 мл/мин/1,73 м2. Заместительную терапию программным гемодиализом получали 9 (7%) больных, трансплантация донорской почки ранее была выполнена 4 (3%) пациентам. 

 При использовании критериев соответствия тяжести критической ишемии значениям ЛПИ, предложенным Американской ассоциацией кардиологов [8], было получено, что у 32 (26%) пациентов значения ЛПИ соответствовали нормальным или были повышены (рис. 2), в то время как у 89% обследованных пациентов был установлен диагноз КИНК. При этом значения ЛПИ≤0,6, соответствующие выраженной ишемии конечности [1], были зарегистрированы только у 49 (39%) больных. У 9 (7%) пациентов измерение систолического давления не представлялось возможным из-за ригидности артерий голени, а у 3 (2%) измерение ЛПИ было невозможным из-за окклюзии ТАС и дистальных отделов ЗББА.

В определении диагноза КИНК, согласно принятым критериям TASC II, измерение ЛПИ у пациентов с СД имело среднюю чувствительность 54,5% и специфичность 58,2% (табл. 2).

Прирост ЛПИ (Δ ЛПИ) на 0,15 после интервенционного вмешательства был использован для анализа прогностической ценности метода в оценке разрешения КИНК [9]. В работе были получены данные о высокой чувствительности данного диагностического критерия в определении эффективности оперативного лечения (табл. 3). Восстановление кровотока после реваскуляризации конечности сопровождалось приростом ЛПИ не менее 0,15 от исходного значения у 103 (82%) пациентов. 

В структуре тяжести ЗПА, согласно классификации Рутерфорда [7], преобладали пациенты с КИНК и язвенными дефектами стоп. Так, у 108 (73%) пациентов имелись длительно незаживающие раневые дефекты на стопе, нередко осложненные инфекцией, а также гангрена одного или нескольких пальцев (рис. 3). Таким образом, первое обращение за лечебной помощью происходило у таких пациентов уже на терминальной стадии критической ишемии, когда возникала реальная угроза высокой ампутации конечности. 

У 14 (11%) пациентов выявлена тяжелая перемежающаяся хромота – 3 категория поражений по Рутерфорду, и 12(10%) больных жаловались на выраженную боль в покое – 4 категория соответственно. У некоторых больных было отмечено малосимптомное течение КИНК. Боли покоя у 8 (6%) пациентов с КИНК отсутствовали или имели стертый характер, что объясняется сопутствующей ДПН и снижением болевой чувствительности.

У всех пациентов с СД и КИНК выявлены гемодинамически значимые стенозы и окклюзии артерий голени. В 47% (69 нижних конечностей) случаев имелись многоуровневые поражения бедренно-подколенного и берцово-cтопного сегментов при относительно интактных подвздошных артериях. Только у 3 (2,3%) больных зарегистрировано наряду с дистальными поражениями артерий стено-окклюзирующее поражение подвздошных артерий.

По данным транскутанной оксиметрии исходно средний уровень TcpO2 составил 14,3±8,5 мм рт. ст., после проведения ЧТБА на 5–7 сутки – 34,1±11,0 мм рт. ст. Показатели напряжения кислорода при сохранении результата интервенционного вмешательства достигали к концу 4 недели значений 32,3±11,3 мм рт. ст., затем через 3 и 6 месяцев наблюдения среднее значение показателей TcpO2 незначительно изменялось, оставаясь выше исходного уровня, и составило 32,8±11,8 мм рт. ст. и 35,0±11,2 мм рт. ст. соответственно (рис. 4).

Значения парциального напряжения кислорода в группе пациентов (n=24) с тяжелой инфекцией 3, 4 степени согласно международной классификации PEDIS [10] и транзиторным отеком нижней конечности после ЧТБА (n=12) достоверно отличались от значений TcpO2 у больных без отека и инфекции на стопе (n=48) после проведения реваскуляризации (рис. 5). 

Влияние на данные измерений TcpO2 у пациентов с язвенно-некротическими поражениями стоп оказывали характер и тяжесть инфекционного поражения, выраженность и продолжительность отека стопы. Так, у 22 (17,4%) пациентов после ЧТБА сохранялись критические значения TcpO2 – менее 20 мм рт. ст. (рис. 6). У 6 из 22 пациентов критические значения показателей транскутанной оксиметрии после ЧТБА были связаны с развитием рецидива КИНК, обусловленного острым тромбозом периферических артерий в раннем послеоперационном периоде по данным контрольного УЗДС. В этих случаях выполнена повторная ЧТБА в период той же госпитализации. У 12 (9,5%) пациентов значения TcpO2 сохранялись менее 20 мм рт. ст. в связи с развитием транзиторного отека стопы после сочетанной реваскуляризации бедренно-подколенного и берцово-стопного сегментов. У 4 (3,2%) пациентов низкие значения транскутанной оксиметрии в послеоперационном периоде имели место на фоне тяжелой инфекции – 4 степени согласно классификации PEDIS [10]. 

Субоптимальные (<30 мм рт. ст.) значения TcpO2 после ЧТБА на 3–5 день были получены у пациентов с признаками тяжелой инфекции – 3, 4 степень по классификации PEDIS: у 11 и 9 больных с влажной гангреной и флегмоной соответственно. У пациентов с инфекцией на стопе 2 степени по классификации PEDIS также были зарегистрированы значения TcpO2 в пределах 20–30 мм рт. ст. непосредственно после реваскуляризации конечности: у 3 больных – с сухой гангреной, у 4 – с хроническим остеомиелитом костей стопы, у 3 – пациентов с инфицированными язвенными дефектами. У больных с тяжелой инфекцией на стопе – влажной гангреной одного или нескольких пальцев (n=13 (10,3%)) или флегмоной (n=11(8,7%)) до и после эндоваскулярного вмешательства показатели ТсрО2 составили 9,8±6,1 и 24,3±5,4 мм рт. ст. соответственно (рис. 7). У этих пациентов комплексное хирургическое лечение начиналось с хирургической обработки гнойно-некротического очага, а после стабилизации общего состояния, в среднем через 5–7 дней, проводилась ЧТБА. Однако, несмотря на оптимальную тактику хирургического подхода, накануне ЧТБА и спустя 5–7 дней после реваскуляризации конечности, сохраняющийся отек, локальные проявления инфекции мягких тканей влияли на состояние микроциркуляции кожи на тыле стопы, что определяло необходимость отсроченного проведения реконструктивных пластических вмешательств на стопе. Кроме того, отек мягких тканей стопы, обусловленный инфекцией (2 степени по PEDIS), наблюдался у некоторых пациентов с сухой гангреной одного или нескольких пальцев (n=3 (2,3%)) или язвенными дефектами тканей стопы с вовлечением костно-суставного аппарата (n=4 (3,2%). Значение TcpO2 перед выполнением ЧТБА и через 3–5 дней составило 11,7±8,5 и 25,2±6,5 мм рт. ст. Этим больным первым этапом выполнялась ЧТБА пораженных артерий с одномоментной или отсроченной на 5–7 сутки хирургической обработкой гнойно-некротического очага и последующим ведением раны открытым способом. 

У 12 (9,5%) пациентов без признаков инфекции и застойной сердечной недостаточности низкие значения показателей TcpO2 после восстановления кровотока в бедренно-подколенном и берцово-стопном сегментах были связаны с резким развитием отека мягких тканей стопы, обусловленным реперфузионным синдромом. По результатам транскутанной оксиметрии у этих больных отмечался значимый прирост уровня кислорода в тканях стопы до субоптимальных значений – менее 30 мм рт. ст. Через 1 месяц наблюдения среднее значение парциального напряжения кислорода у этих больных на фоне сохраняющегося отека стопы соответствовало 22,4±6,3 мм рт. ст. в сравнении с предоперационными показателями – 9,8±6,2 мм рт. ст. (рис. 8). Несмотря на низкие показатели TcpO2 имела место положительная динамика течения раневого процесса, разрешение болевой симптоматики, а также отсутствие данных за реокклюзию при ультразвуковом исследовании. Существенный прирост показателей TcpO2 отмечен через 3 месяца наблюдения – 37,2±5,4 мм рт. ст., обусловленный разрешением реперфузионного синдрома.

При динамическом обследовании вышеперечисленных категорий 52 (41,3%) пациента, имеющих неудовлетворительные показатели TcpO2 после эндоваскулярного вмешательства, через 3 месяца после разрешения реперфузионного синдрома и инфекции мягких тканей стопы регистрировались удовлетворительные показатели транскутанной оксиметрии – 35,2±4,8 мм рт. ст. 

По данным литературы анализ клинических и лабораторных параметров, влияющих на показатели TcpO2 на стопе, выявил наибольшую корреляционную зависимость с уровнем СКФ, гемоглобина сыворотки крови [11]. В нашей работе был проведен анализ клинических факторов, влияющих на уровень TcpO2 до и после ЧТБА. Так, значения TcpO2 менее 30 мм рт. ст. до ЧТБА были ассоциированы с ишемической болезнью сердца (ИБС), тяжелой инфекцией раневого дефекта, отеком мягких тканей стопы, уровнем креатинина, артериальной гипертензией и реперфузионным отеком (табл. 4). Кроме того, оценивалось влияние проходимости различных артериальных сегментов нижних конечностей тяжести на уровень TcpO2 на тыле стопы у больных СД и КИНК (табл. 9). Существенная ассоциация значений чрескожного насыщения кислорода отмечена в случаях стено-окклюзирующих поражений передней большеберцовой артерии (ПББА) и ТАС.

При проведении многофакторного анализа состояния путей оттока с уровнем ТсрО2 выявлена наибольшая ассоциация с проходимостью одновременно трех берцовых артерий. 

При динамическом наблюдении за пациентами через 1, 3 и 6 месяцев нарушение проходимости пролеченных артериальных сегментов было диагностировано в 10% (n=15), 26% (n=38) и 46% (n=46) случаев соответственно (рис. 9). Несмотря на достаточно высокую распространенность выявленных реокклюзий, большинство из них были морфологическими и не сопровождались рецидивом клинических проявлений критической ишемии конечности. Тем не менее, у некоторых пациентов был выявлен рецидив симптомов и признаков ишемии. У 3% больных – спустя 1 месяц после эндоваскулярного лечения до 12 и 16% в последующие периоды наблюдения – через 3 и 6 месяцев соответственно. При этом рецидив синдрома диабетической стопы в течение 6 месяцев отмечался в 2%, 7% и 6% случаев на каждом этапе обследования. 

Снижение уровня TcpO2 с течением времени отмечалось у пациентов с рестенозами и реокклюзиями пролеченных сегментов, рецидивом клинических признаков ишемии конечности. Однако в группе пациентов с сохраняющимся результатом ЧТБА наблюдалось повышение значений транскутанной оксиметрии. Этим объясняется отсутствие значительного падения показателей парциального напряжения кислорода в среднем среди обследованных пациентов при динамическом наблюдении. 

Полное заживление раневых дефектов через 30 дней было достигнуто у 98% пациентов, в том числе, благодаря активной хирургической тактике – проведению пластики раны местными тканями. За этот же период времени повторная ЧТБА (от 2 до 4 вмешательств) была выполнена 23 (18%) больным.

Обсуждение

К неинвазивным рутинным методам диагностики КИНК относятся измерение ЛПИ и транскутанная оксиметрия. Согласно определению Американской диабетической ассоциации (2003 г.) [12], значения ЛПИ отражают степень поражения артерий конечности. Для оценки тяжести КИНК у пациентов с СД измерение ЛПИ в данном исследовании носило информативный характер только у 49 (39%) пациентов. У многих больных СД и КИНК, хронической почечной недостаточностью, тяжелой периферической полинейропатией и сопутствующим медиакальцинозом регистрировались нормальные или высокие значения лодыжечного давления [2, 3, 4], а умеренное снижение показателей ЛПИ не отражало тяжесть ЗПА. С другой стороны, измерение ЛПИ у пациентов с КИНК показало свою значимость в оценке эффективности эндоваскулярного вмешательства [9]. В тех случаях, когда измерение систолического давления на артериях голени было возможным, клинически значимое улучшение кровотока после проведенной реваскуляризации конечности сопровождалось приростом ЛПИ не менее 0,15 от исходного значения. 

Согласно рекомендациям TASC II, у всех пациентов с клиническими признаками и симптомами ишемии конечности регистрировались показатели парциального напряжения кислорода менее 30 мм рт. ст. [2]. После восстановления кровотока у большинства пациентов отмечено закономерное повышение значений TcpO2 до уровня удовлетворительных. В дальнейшем при динамическом наблюдении максимальный рост TcpO2 наблюдался в течение 1 месяца. Объяснением таких колебаний уровня TcpO2 после ангиопластики может служить наличие постоперационного преходящего отека стопы и голени [13, 14]. Другой причиной отсроченного повышения уровня TcpO2, возможно, является постепенная адаптация микроциркуляторного русла к восстановленному кровотоку. Реперфузионная травма тканей и, как следствие этого, локальное воспаление могут быть дополнительной причиной отсроченного роста напряжения кислорода. Реваскуляризация конечностей при хронической ишемии всегда влечет за собой той или иной степени выраженности реперфузионный синдром, характеризующийся увеличением количества продуктов перекисного окисления липидов в регионарной венозной крови с достижением максимума на 3 сутки, парадоксальным уменьшением количества потребляемого тканями кислорода, что может быть вызвано блоком микроциркуляции вследствие отека эндотелия и увеличением артериоло-венулярного шунтирования, отеком конечности, болевым синдромом, развивающимися в эти же сроки [14]. Тяжесть реперфузионного синдрома после реваскуляризации конечности зависит от уровня и объема реваскуляризации и, соответственно, от массы ранее хронически ишемизированных тканей. Наиболее тяжелое реперфузионное повреждение наблюдалось при одновременном восстановлении кровотока в бедренно-подколенном и берцово-стопном сегментах. Пиковое увеличение уровня кислорода к концу 4 недели может отражать резкий прирост кровоснабжения, который происходит в ответ на разрешение реперфузионной травмы тканей. Вероятно, требуется не менее 4 недель после ангиопластики для снижения процессов гиперперфузии и достижения базисных характеристик кровотока. 

Наличие инфекционного отека у пациентов с язвенно-некротическим поражением стопы не позволяет адекватно оценить микроциркуляторные нарушения. У больных с флегмоной, ограниченной влажной гангреной стопы, развившимися в результате микротромбозов мелких артерий стоп на фоне воспалительных изменений, регистрировались критические показатели TcpO2 (<20 мм рт. ст.) до и после хирургической обработки, а также через 3–5 дней после проведения ЧТБА. На более поздних этапах динамического наблюдения по мере разрешения воспалительных изменений мягких тканей стопы отмечалась стабилизация показателей чрескожного насыщения кислорода на оптимальном уровне. Таким образом, детальная оценка микроциркуляторного русла позволяет объективно оценить его резервы и тканевой метаболизм и строить на этом дифференцированную тактику хирургического лечения и фармакотерапии.

Среди клинических факторов, влияющих на TcpO2, ведущую роль играет артериальная гипертензия, ИБС, тяжелая инфекция на стопе, уровень креатинина, отек мягких тканей стопы [11, 13]. Наибольшая ассоциация показателей транскутанной оксиметрии в нашем исследовании была выявлена у пациентов с тяжелой инфекцией мягких тканей стопы и ИБС, а также артериальной гипертензией, реперфузионным отеком конечности, креатинином сыворотки крови. Статистически значимой корреляционной зависимости между ТсрО2 и другими клиническими факторами получено не было. Особое значение в оценке результатов транскутанной оксиметрии на уровне верхней трети голени и тыла стопы имеет характер стено-окклюзирующего поражения артерий нижних конечностей. Так, известно, что проходимость подвздошных и в меньшей степени бедренной, подколенной и ЗББА определяют насыщение кислородом в проксимальной области голени. Окклюзии ПББА и малоберцовой артерии (МБА) не оказывают влияния на результаты исследования на данном уровне [13]. При оценке параметров чрескожной оксиметрии на тыле стопы в покое значения ТсрО2 определялись в большей степени проходимостью ПББА и ТАС. Таким образом, влияние того или иного артериального сегмента на результаты транскутанной оксиметрии могут представлять интерес для оценки уровня ампутации конечности, прогноза заживления культи, послеоперационной раны или язвы стопы после реваскуляризации [15]. Кроме того, эффективность ЧТБА у пациентов с СД, безусловно, определяется количеством реканализированных артерий голени. Так, максимальное значение TcpO2 на тыле стопы было связано с проходимостью трех магистральных артерий голени.

После реваскуляризации конечности в периоде динамического наблюдения в нашем исследовании была отмечена высокая частота развития рестенозов пролеченных артериальных сегментов, выявленная при проведении УЗДС [16–18]. Комплексное обследование пациентов, включая выполнение транскутанной оксиметрии, в подавляющем большинстве случаев исключало рецидив клинических проявлений КИНК. Таким образом, отсутствие проходимости магистральных артерий нижних конечностей после ЧТБА наиболее часто ассоциировалось с морфологическими рестенозами. Незначительный рост числа клинических рецидивов КИНК объясняется своевременным проведением повторных эндоваскулярных вмешательств [19]. Важно отметить, что основной целью эндоваскулярного вмешательства являлось заживление трофических язв и послеоперационных ран у больных с синдромом диабетической стопы, позволяющее избежать больших ампутаций. В дальнейшем снижение показателей ТсрО2 ниже порогового значения, обусловленное развитием рестенозов в артериях нижних конечностей, не являлось основным показанием для повторного вмешательства в отсутствие трофических нарушений. При решении вопроса о повторном проведении ЧТБА принималась во внимание совокупность клинических признаков и симптомов КИНК, сопутствующих осложнений основного заболевания, а также данные объективных методов оценки периферического кровотока. 

Выводы 

  1. Метод транскутанной оксиметрии позволяет оценить тяжесть КИНК у большинства пациентов с СД и КИНК, а также эффективность проведенной ЧТБА. 
  2. Ограничения метода транскутанной оксиметрии могут быть связаны с развитием реперфузионного синдрома после проведения ЧТБА (преимущественно проксимальных артериальных сегментов нижней конечности) и отека мягких тканей стопы на фоне инфекционного воспаления. При этом оценка эффективности эндоваскулярного лечения должна проводиться на основании комплексного неинвазивного инструментального обследования с учетом клинических симптомов и признаков КИНК. 
  3. Точность проводимого теста зависит от совокупности клинических факторов: ИБС, артериальная гипертензия, уровень креатинина, тяжелая инфекция и отек нижней конечности.
  4. Топическая диагностика окклюзирующих поражений артерий нижних конечностей имеет важное значение для оценки чрескожного напряжения кислорода у пациентов с СД и КИНК: уровень ТсрО2 на тыле стопы в покое определяется в большей степени проходимостью ПББА и ТАС.
  5. Измерение напряжения кислорода после эндоваскулярного вмешательства является одним из информативных методов диагностики для осуществления динамического наблюдения пациентов и своевременного проведения повторного эндоваскулярного вмешательства. 

Авторы декларируют отсутствие двойственности (конфликта) интересов, связанных с рукописью. 

1. Schaper NC, Andros G, Apelqvist J, Bakker K, Lammer J, Lepantalo M, Mills JL, Reekers J, Shearman CP, Zierler RE, Hinchliffe RJ; International Working Group on Diabetic foot. Specific guidelines for the diagnosis and treatment of peripheral arterial disease in a patient with diabetes and ulceration of the foot. The International Working Group of the Diabetic Foot, 2011 (IWGDF). Diabetes Metab Res Rev. 2012 Feb;28 Suppl 1:236–237. doi: 10.1002/dmrr.2252.

2. Norgren L, Hiatt WR, Dormandy JA, Nehler MR, Harris KA, Fowkes FG; TASC II Working Group, Bell K, Caporusso J, Durand-Zaleski I, Komori K, Lammer J, Liapis C, Novo S, Razavi M, Robbs J, Schaper N, Shigematsu H, Sapoval M, White C, White J, Clement D, Creager M, Jaff M, Mohler E 3rd, Rutherford RB, Sheehan P, Sillesen H, Rosenfield K. Inter-Society Consensus for the Management of Peripheral Arterial Disease (TASC II). Eur J Vasc Endovasc Surg. 2007;33 Suppl 1:S1–75.

3. European Stroke Organisation, Tendera M, Aboyans V, Bartelink ML, Baumgartner I, Clément D, Collet JP, Cremonesi A, De Carlo M, Erbel R, Fowkes FG, Heras M, Kownator S, Minar E, Ostergren J, Poldermans D, Riambau V, Roffi M, Röther J, Sievert H, van Sambeek M, Zeller T; ESC Committee for Practice Guidelines. ESC Guidelines on the diagnosis and treatment of peripheral artery diseases: Document covering atherosclerotic disease of extracranial carotid and vertebral, mesenteric, renal, upper and lower extremity arteries: the Task Force on the Diagnosis and Treatment of Peripheral Artery Diseases of the European Society of Cardiology (ESC). Eur Heart J. 2011 Nov;32(22):2851–2906. doi: 10.1093/eurheartj/ ehr211.

4. Apelqvist J, Bakker K, van Houtum WH, Nabuurs-Franssen MH, Schaper NC. International consensus and practical guidelines on the management and the prevention of the diabetic foot. International Working Group on the Diabetic Foot. Diabetes Metab Res Rev. 2000 Sep–Oct;16 Suppl 1:S84–92.

5. Schröder F, Diehm N, Kareem S, Ames M, Pira A, Zwettler U, Lawall H, Diehm C. A modified calculation of ankle–brachial pressure index is far more sensitive in the detection of peripheral arterial disease. J Vasc Surg. 2006 Sep;44(3):531–536.

6. Hirsch AT, Haskal ZJ, Hertzer NR, Bakal CW, Creager MA, Halperin JL, Hiratzka LF, Murphy WR, Olin JW, Puschett JB, Rosenfield KA, Sacks D, Stanley JC, Taylor LM Jr, White CJ, White J, White RA, Antman EM, Smith SC Jr, Adams CD, An- derson JL, Faxon DP, Fuster V, Gibbons RJ, Hunt SA, Jacobs AK, Nishimura R, Ornato JP, Page RL, Riegel B; American Associa- tion for Vascular Surgery; Society for Vascular Surgery; Society for Cardiovascular Angiography and Interventions; Society for Vascular Medicine and Biology; Society of Interventional Ra- diology; ACC/AHA Task Force on Practice Guidelines Writing Committee to Develop Guidelines for the Management of Pa- tients With Peripheral Arterial Disease; TransAtlantic Inter-Soci- ety Consensus; and Vascular Disease Foundation. Circulation. 2006 Mar 21;113(11):e463–654.

7. Rutherford RB, Baker JD, Ernst C, Johnston KW, Porter JM, Ahn S, Jones DN. Recommended standards for reports dealing with lower extremity ischemia: revised version. J Vasc Surg. 1997 Sep;26(3):517–538.

8. Hirsch AT, Haskal ZJ, Hertzer NR, Bakal CW, Creager MA, Halperin JL, Hiratzka LF, Murphy WR, Olin JW, Puschett JB, Rosenfield KA, Sacks D, Stanley JC, Taylor LM Jr, White CJ, White J, White RA, Antman EM, Smith SC Jr, Adams CD, Anderson JL, Faxon DP, Fuster V, Gibbons RJ, Hunt SA, Jacobs AK, Nishimura R, Ornato JP, Page RL, Riegel B; A collaborative report from the American Association for Vascular Surgery/Society for Vascular Surgery, Society for Cardiovascu- lar Angiography and Interventions, Society for Vascular Medi- cine and Biology, Society of Interventional Radiology, and the ACC/AHA Task Force on Practice Guidelines (writing commit- tee to develop guidelines for the management of patients with peripheral arterial disease): Society for Vascular Nursing; TransAlantic Inter-Society Consensus; and Vascular Disease Foundation. Circulation. 113: 2006; e463–e654.

9. Bandyk D. Role of Vascular Lab Testing After Peripheral Endo- vascular Intervention. Available from: http://www.veithsympo- sium.com/viewsession.php?site=avid&sid=37

10. International Working Group on the Diabetic Foot. Interna- tional Consensus on the Diabetic Foot with supplements. [Edi- tion on CD]. Amsterdam; 2003.

11. Kim HR, Han SK, Rha SW, Kim HS, Kim WK. Effect of percuta- neous angioplasty on tissue oxygenation in ischemic diabetic feet. Wound Repair Regen. 2011 Jan–Feb;19(1):19–24. doi: 10.1111/j.1524-475X.2010.00641.x.

12. Standarts of Care in Diabetes. American Diabetes Assosiation. Diabetes Care. 2010;33(1): 12–65.

13. Ueno H, Fukumoto S, Koyama H, Tanaka S, Maeno T, Murayama M, Otsuka Y, Mima Y, Kawaguchi Y, Shoji T, Inaba M, Nishizawa Y. Regions of Arterial Stenosis and Clinical Factors determing transcutaneous Oxygen Tension in Patients with Peripheral Arterial Disease. J Atheroscler Thromb. 2010 Aug 31;17(8):858–869.

14. Гавриленко АВ, Дементьева ИИ, Майтесян ДА, Шабалтас ЕД, Вериго АВ, Палюлина МВ. Реперфузионный синдром у больных с хронической ишемией нижних конечностей. Ангиология и сосудистая хирургия. 2002;8(3): 90–95.

15. Faglia E, Clerici G, Caminiti M, Quarantiello A, Curci V, Morabito A. Amputation in Diabetic Patients Meeting the TransAtlantic Inter-Society Consensus Predictive values of transcutaneous oxygen tension for above-the-ankle amputation in diabetic patients with critical limb ischemia. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2007 Jun;33(6):731–736.

16. Bondarenko O. et al. «Duplex scanning compared with digital subtraction angiography in verification of peripheral arterial disease in diabetic patients». IX meeting of the DFSG (Diabetic Foot Study Group of the EASD) 2010:Journal of the European Association for the study of diabetes (EASD), Abstract Volume th EASD Annual Meeting, 20–24 September 2010. Stockholm, Sweden.

17. Shammas NW. Restenosis after lower extremity interventions: current status and future directions. J Endovasc Ther. 2009 Feb;16 Suppl 1:I170-82. doi: 10.1583/08-2564.1.

18. Schillinger M, Exner M, Mlekusch W, Rumpold H, Ahmadi R, Sabeti S, Haumer M, Wagner O, Minar E. Vascular inflammation and percutaneous transluminal angioplasty of the femoropopliteal artery: Assotiation with restenosis. Radiology. 2002 Oct;225(1):21–26.

19. Sitkin II, Galstyan GR, Solomatina RY, Bondarenko ON, Mitish VA, Doronina LP, Dedov II. Critical limb ischemia and diabetic foot treatment in a multidisciplinary team setting. Cardiac&Vascular Update. 2012;(2):24–29.


МЕТОДЫ ОЦЕНКИ НАСЫЩЕНИЯ КИСЛОРОДОМ ГЕМОГЛОБИНА В КЛИНИЧЕСКОЙ ОФТАЛЬМОЛОГИИ | Петров

1. Pflüger E.F.W. // Arch Gesamte Physiol. – 1872. – Vol. 6. – P. 43.

2. Mozaffarieh M., Grieshaber M.C., Flammer J. Oxygen and blood flow: players in the pathogenesis of glaucoma // Molecular vision. – 2008. – Vol. 14. – P. 224-233.

3. Кузьков В.В., Киров М.Ю., Смёткин А.А. Мониторинг венозной сатурации. Инвазивный мониторинг гемодинамики в интенсивной терапии и анестезиологии. – Архангельск: СГМУ, 2008. – С. 193-207.

4. Zijlstra W.G., Buursma A., van Assendelft O.W. Visible and near infrared absorption spectra of human and animal haemoglobin: determination and application. – Utrecht, Boston: VSP, 2000. – 368 p.

5. Шурыгин И.А. Мониторинг дыхания: пульсоксиметрия, капнография, оксиметрия. – Москва: Издательство БИНОМ, 2000. – 301 c.

6. Vierordt K. Die quantitative Spektralanalyse in ihrer Anwendung auf Physiologie, Physik, Chemie und Technologie. – Tübingen: H. Laupp'sche Buchhandlung, 1876.

7. Severinghaus J.W. Takuo Aoyagi: discovery of pulse oximetry // Anesthesia and analgesia. – 2007. – Vol. 105, Suppl. 6. – P. 1-4.

8. Harvey L., Edmonds Jr. Pro: all cardiac surgical patients should have intraoperative cerebral oxygenation monitoring // Journal of cardiothoracic and vascular anesthesia. – 2006. – Vol. 20, No. 3. – P. 445-449.

9. Cortez J., Gupta M., Amaram A., et al. Noninvasive evaluation of splanchnic tissue oxygenation using near-infrared spectroscopy in preterm neonates // J Matern Fetal Neonatal Med. – 2011. – Vol. 24, No. 4. – P. 574-582.

10. Clark L.C. Measurement of oxygen tension: a historical perspective // Crit Care Med. – 1981. – Vol. 9. – P. 960-962.

11. Stow R.W, Randall B.F. Electrical measurement of the pCO2 of blood // Am J Physiol. – 1954. – Vol. 179. – P. 678 (abs).

12. Liu P., Zhu Z., Zeng C., Nie G. Specific absorption spectra of hemoglobin at different po2 levels: potential noninvasive method to detect PO2 in tissues // J.Biomed.Opt. – 2012. – Vol. 17, No. 12. – 125002.

13. Морозов В.И., Яковлев А.А. Фармакотерапия глазных болезней. – Москва: «МЕДпресс-информ», 2009. – 512 c.

14. Drenckhahn F.O., Lorenzen U.K. Oxygen pressure in the anterior chamber of the eye and the rate of oxygen saturation of the aqueous humor // Albrecht von Graefe's Archiv fur Ophthalmologie. – 1958. – Vol. 160, No. 4. – P. 378-387.

15. Jacobi K.W. Continuous measurement of oxygen partial pressure in the anterior chamber of the living rabbit eye // Albrecht von Graefes Archiv fur klinische und experimentelle Ophthalmologie Albrecht von Graefe's archive for clinical and experimental ophthalmology. – 1966. – Vol. 169, No. 4. – P. 350-356.

16. Wegener J.K., Moller P.M. Oxygen tension in the anterior chamber of the rabbit eye // Acta ophthalmologica. – 1971. – Vol. 49, No. 4. – P. 577-584.

17. Roetman E.L. Oxygen gradients in the anterior chamber of anesthetized rabbits // Investigative ophthalmology. – 1974. – Vol. 13, No. 5. – P. 386-389.

18. Pakalnis V.A., Rustgi A.K., Stefansson E., et al. The effect of timolol on anterior-chamber oxygenation // Annals of ophthalmology. – 1987. – Vol. 19, No. 8. – P. 298-300.

19. Helbig H., Schlotzer-Schrehardt U., Noske W., et al. Anteriorchamber hypoxia and iris vasculopathy in pseudoexfoliation syndrome // German journal of ophthalmology. – 1994. – Vol. 3, No. 3. – P. 148-153.

20. Cristini G. Uveal consumption of oxygen in the glaucomatous eye / Annales d'oculistique. – 1954. – Vol. 187, No. 5. – P. 401-408.

21. Трутнева К.В., Зарецкая Р.Б., Зубарева Т.В. Оксигенация крови у больных глаукомой // Вестник офтальмологии. – 1970. – № 5. – С. 23-28.

22. Новые методы функциональной диагностики в офтальмологии / Под ред. К.В. Трутневой. – Москва, 1973. – С. 112-135.

23. Трутнева К.В., Зарецкая Р.Б., Жданов В.К. Новые возможности объективного комплексного исследования кислородного обмена у больных с глазной патологией // Вестник офтальмологии. – 1977. – № 1. – С. 45-50.

24. Зарецкая Р.Б., Трутнева К.В. К механизму нарушения кислородного обмена у больных глаукомой // Вестник офтальмологии. – 1978. – № 5. – С. 5-10.

25. Cohan B.E., Cohan S.B. Flow and oxygen saturation of blood in the anterior ciliary vein of the dog eye // The American journal of physiology. – 1963. – Vol. 205. – P. 60-66.

26. Elgin S.S. Arteriovenous Oxygen Difference across the Uveal Tract of the Dog Eye // Investigative ophthalmology. – 1964. – Vol. 3. – P. 417-426.

27. Alm A., Bill A. Blood flow and oxygen extraction in the cat uvea at normal and high intraocular pressures // Acta physiologica Scandinavica. – 1970. – Vol. 80, No. 1. – P. 19-28.

28. Tornquist P., Alm A. Retinal and choroidal contribution to retinal metabolism in vivo. A study in pigs // Acta physiologica Scandinavica. – 1979. – Vol. 106, No. 3. – P. 351-357.

29. Gamm E.G., Puchkov S.G. Oxygen saturation of blood in the anterior ciliary veins in patients with primary glaucoma // Acta ophthalmologica. – 1985. – Vol. 63, No. 4. – P. 408- 410.

30. Delpy D.T., Cope M., van der Zee P., et al. Estimation of optical path length through tissue from direct time of flight measurements // Phys. Med. Biol. – 1988. – Vol. 33. – P. 1433-1442.

31. Smith M.H. Optimum wavelength combinations for retinal vessel oximetry // Applied optics. – 1999. – Vol. 38, No. 1. – P. 258-267.

32. Hickam J.B., Sieker H.O., Frayser R. Studies of retinal circulation and A-V oxygen difference in man // Transactions of the American Clinical and Climatological Association. – 1959. – Vol. 71.– P. 34-44

33. Hickam J.B., Frayser R., Ross J.C. A study of retinal venous blood oxygen saturation in human subjects by photographic means // Circulation. – 1963. – Vol. 27. – P. 375-385.

34. Delori F.C., Gragoudas E.S., Francisco R., Pruett R.C. Monochromatic ophthalmoscopy and fundus photography. The normal fundus // Archives of ophthalmology. – 1977. – Vol. 95, No. 5. – P. 861-868.

35. Delori F.C. Noninvasive technique for oximetry of blood in retinal vessels // Appl. Opt. – 1988. – Vol. 27. – P. 1113-1125.

36. Pittman R.N., Duling B.R. Measurement of percent oxyhemoglobin in the microvasculature // Journal of applied physiology. – 1975. – Vol. 38, No. 2. – P. 321-327.

37. Tiedeman J.S., Kirk S.E., Srinivas S., Beach J.M. Retinal oxygen consumption during hyperglycemia in patients with diabetes without retinopathy // Ophthalmology. – 1998. – Vol. 105, No. 1. – P. 31-36.

38. de Kock J.P., Tarassenko L., Glynn C.J., Hill A.R. Reflectance pulse oximetry measurements from the retinal fundus // IEEE transactions on bio-medical engineering. – 1993. – Vol. 40, No. 8. – P. 817-823

39. Schweitzer D., Thamm E., Hammer M., Kraft J. A new method for the measurement of oxygen saturation at the human ocular fundus // International ophthalmology. – 2001. – Vol. 23, No. 4-6. – P. 347-353.

40. Hammer M., Thamm E., Schweitzer D. A simple algorithm for in vivo ocular fundus oximetry compensating for non-haemoglobin absorption and scattering // Physics in medicine and biology. – 2002. – Vol. 47. – P. 233-238.

41. Hardarson S.H., Harris A., Karlsson R.A., et al. Automatic retinal oximetry // Investigative Ophthalmology & Visual Science. – 2006. – Vol. 47. – P. 5011-5016.

42. Narasimha-Iyer H., Beach J.M., Khoobehi B., et al. Algorithms for automated oximetry along the retinal vascular tree from dualwavelength fundus images // Journal of Biomedical Optics. – 2005. – Vol. 10(5). – 054013.

43. Denninghoff K.R., Chipman R.A., Hillman L.W. Oxyhemoglobin saturation measurements by green spectral shift // Optics letters. – 2006. – Vol. 31, No. 7. – P. 924-926.

44. Denninghoff K.R., Sieluzycka K.B., Hendryx J.K., et al. Retinal oximeter for the blue- green oximetry technique // Journal of biomedical optics. – 2011. – Vol. 16(10). – 107004.

45. Alabboud I., Muyo G., Gorman A., et al. New spectral imaging techniques for blood oximetry retina // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. – 2007. – Vol. 6631.

46. Johnson W.R., Wilson D.W., Fink W., et al. Snapshot hyperspectral imaging in ophthalmology // Journal of biomedical optics. – 2007. – Vol. 12(1). – 014036.

47. Palsson O., Geirsdottir A., Hardarson S.H., et al. Retinal oximetry images must be standardized: a methodological analysis // Investigative ophthalmology & visual science. – 2012. – Vol. 53, No. 4. – P. 1729-1733.

48. Li H., Lu J., Shi G., Zhang Y. Measurement of oxygen saturation in small retinal vessels with adaptive optics confocal scanning laser ophthalmoscope // J. Biomed. Opt. – 2011. - Vol. 11, No. 16. – 110504.

49. Roorda A., Romero-Borja F., Donnelly III W.J., et al. Adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy // Opt. Express. – 2002. – Vol. 10, No. 9. – P. 405-412.

50. Li H., Lu J., Shi G., Zhang Y. Tracking features in retinal images of adaptive optics confocal scanning laser ophthalmoscope using KLTSIFT algorithm // Biomed. Opt. Express. – 2010. – Vol. 1, No. 1. – P. 31-40.

51. Webb R.H., Hughes G.W. Scanning laser ophthalmoscope // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. – 1981. – Vol. 28. – P. 488-492.

52. 52. Liang J., Williams D.R., Miller D.T. Supernormal vision and high-resolution retinal imaging through adaptive optics // Journal of the Optical Society of America A. – 1997. – Vol. 14, No. 11. – P. 2884-2892.

53. Ashman R.A., Reinholz F., Eikelboom R.H. Oximetry with a multiple wavelength SLO // International ophthalmology. – 2001. – Vol. 23, No. 4-6. – P. 343-346.

54. Mordant D.J., Al-Abboud I., Muyo G., et al. Spectral imaging of the retina // Eye (London, England). – 2011. – Vol. 25, No. 3. – P. 309-320.

55. 55. Patel C.K., Fung T.H., Muqit M.M., et al. Non-contact ultrawidefield imaging of retinopathy of prematurity using the Optos dual wavelength scanning laser ophthalmoscope // Eye (London, England). – 2013. – Vol. 27, No. 5. – P. 589-596.

56. Kristjansdottir J.V., Hardarson S.H., Halldorsson G.H., et al. Retinal oximetry with a scanning laser ophthalmoscope // Investigative ophthalmology & visual science. – 2014. – Vol. 55, No. 5. – P. 3120-3126.

57. Vehmeijer W.B., Magnusdottir V., Eliasdottir T.S., et al. Retinal Oximetry with Scanning Laser Ophthalmoscope in Infants // PLOS ONE. – 2016. – Vol. 11(2). – e0148077.

58. Савельева Т.А., Линьков К.Г., Модель С.С. и др. Визуализация оксигенации сосудов глаза // Biomedical photonics. – 2016. – № 5. – С. 13.

59. Mayrovitz H.N., Larnard D., Duda G. Blood velocity measurement in human conjunctival vessels // Cardiovascular diseases. – 1981. – Vol. 8, No. 4. – P. 509-526.

60. Шмырева В.Ф., Петров С.Ю., Антонов А.А. и др. Исследование метаболизма тканей переднего отрезка глаза по уровню оксигенации гемоглобина в венозном русле при первичной открытоугольной глаукоме // Глаукома. – 2008. – № 3. – С. 3-10.

61. Шмырева В.Ф., Петров С.Ю., Антонов А.А. и др. Метод оценки оксигенации субконъюнктивального сосудистого русла с помощью спектроскопии отраженного света (экспериментальное исследование) // Глаукома. – 2008. – № 2. – С. 9-14.

Пульсоксиметр

Точность и ограничения: FDA Safety Communication

Дата выдачи: 19 февраля 2021 г.

Пандемия коронавирусного заболевания 2019 (COVID-19) вызвала рост использования пульсоксиметров, и недавний отчет (Sjoding et al.) Предполагает, что эти устройства могут быть менее точными у людей с темной пигментацией кожи.Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) информирует пациентов и поставщиков медицинских услуг о том, что, хотя пульсоксиметрия полезна для оценки уровня кислорода в крови, пульсоксиметры имеют ограничения и риск неточности при определенных обстоятельствах, которые следует учитывать. Пациенты с такими заболеваниями, как COVID-19, которые следят за своим состоянием дома, должны обращать внимание на все признаки и симптомы своего состояния и сообщать о любых проблемах своему врачу.

Рекомендации для пациентов и лиц, осуществляющих уход

Как снять показания:

  • Следуйте рекомендациям врача о том, когда и как часто проверять уровень кислорода.
  • Имейте в виду, что на точность показаний пульсоксиметра может влиять множество факторов, таких как плохое кровообращение, пигментация кожи, толщина кожи, температура кожи, употребление табака в настоящее время и использование лака для ногтей. Чтобы получить наилучшие показания пульсоксиметра:
    • Следуйте инструкциям производителя по применению.
    • При размещении оксиметра на пальце убедитесь, что ваша рука теплая, расслабленная и находится ниже уровня сердца. Удалите с этого пальца остатки лака для ногтей.
    • Сидите неподвижно и не двигайте той частью тела, где расположен пульсоксиметр.
    • Подождите несколько секунд, пока показания не перестанут изменяться и не отобразится одно постоянное число.
  • Запишите свой уровень кислорода с датой и временем считывания, чтобы вы могли легко отслеживать изменения и сообщать о них своему врачу.

Как интерпретировать чтение:

  • При проведении измерений пульсоксиметром обратите внимание на то, ниже ли уровень кислорода, чем в предыдущих измерениях, или он со временем снижается.Изменения или тенденции в измерениях могут быть более значимыми, чем одно отдельное измерение. Безрецептурные продукты, которые можно купить в магазине или в Интернете, не предназначены для использования в медицинских целях.
  • Не полагайтесь только на пульсоксиметр для оценки своего состояния здоровья или уровня кислорода.
  • Если вы контролируете уровень кислорода в домашних условиях, обратите внимание на другие признаки или симптомы низкого уровня кислорода, такие как:
    • Голубоватая окраска лица, губ или ногтей;
    • Одышка, затрудненное дыхание или усиливающийся кашель;
    • Беспокойство и дискомфорт;
    • Боль в груди или стеснение; и
    • Быстрый или учащенный пульс.
    • Имейте в виду, что некоторые пациенты с низким уровнем кислорода могут не проявлять ни одного или всех этих симптомов. Только врач может диагностировать такое заболевание, как гипоксия (низкий уровень кислорода).

Когда обращаться к врачу:

  • Если вас беспокоят показания пульсоксиметра, или если ваши симптомы серьезны или ухудшаются, обратитесь к врачу.
  • Если вы считаете, что можете заразиться COVID-19, обратитесь к своему врачу или в местный отдел здравоохранения по поводу прохождения диагностического теста на COVID-19.Пульсоксиметры нельзя использовать для диагностики или исключения COVID-19.

Дополнительную информацию для потребителей о пульсоксиметрах см. В разделе «Пульсоксиметры и концентраторы кислорода: что нужно знать о кислородной терапии в домашних условиях».

Рекомендации для медицинских работников

  • Имейте в виду, что на точность показаний пульсоксиметра может влиять множество факторов, таких как плохое кровообращение, пигментация кожи, толщина кожи, температура кожи, употребление табака в настоящее время и использование лака для ногтей.Просмотрите информацию в разделах ниже, чтобы лучше понять, как рассчитывается и интерпретируется точность.
  • См. Маркировку устройства или веб-сайт производителя, чтобы узнать о точности пульсоксиметра и датчика конкретной марки. Пульсоксиметры разных производителей и даже разные датчики (зажим для пальца или клей) могут иметь разный уровень точности. Пульсоксиметры наименее точны при насыщении кислородом менее 80%.
  • Учитывайте ограничения точности при использовании пульсоксиметра, чтобы помочь в диагностике и выборе лечения.
    • Используйте показания пульсоксиметра для оценки насыщения крови кислородом. Например, сатурация пульсоксиметра 90% может представлять сатурацию артериальной крови 86-94%.
    • По возможности принимайте решения по диагнозу и лечению, основываясь на тенденциях в показаниях пульсоксиметра с течением времени, а не на абсолютных пороговых значениях.

Описание устройства

Пульсоксиметр - это устройство, которое обычно надевается на кончик пальца. Он использует световые лучи для оценки насыщения крови кислородом и частоты пульса.Насыщение кислородом дает информацию о количестве кислорода, переносимого кровью. Пульсоксиметр может оценивать количество кислорода в крови без взятия пробы крови.

Большинство пульсоксиметров показывают два или три числа. Наиболее важное число, уровень насыщения кислородом, обычно обозначается сокращенно SpO 2 и выражается в процентах. Частота пульса (аналогично частоте сердечных сокращений) обозначается сокращенно PR, и иногда есть третье число, обозначающее силу сигнала.Значения насыщения кислородом составляют от 95% до 100% для большинства здоровых людей, но иногда могут быть ниже у людей с проблемами легких. Уровни насыщения кислородом также обычно немного ниже для тех, кто живет на больших высотах.

Существует две категории пульсоксиметров: для использования по рецепту и без рецепта (OTC).

  • Рецептурные оксиметры проверены FDA, имеют разрешение 510 (k) и доступны только по рецепту. FDA требует, чтобы эти пульсоксиметры прошли клинические испытания для подтверждения их точности.Чаще всего их используют в больницах и кабинетах врачей, хотя иногда их могут прописать для домашнего использования.
  • Безрецептурные оксиметры продаются напрямую потребителям в магазинах или через Интернет и включают приложения для смартфонов, разработанные для оценки насыщения кислородом. Использование безрецептурных оксиметров увеличилось в результате пандемии COVID-19. Эти продукты продаются как товары для общего оздоровления или спорта / авиации, которые не предназначены для медицинских целей, поэтому они не проходят проверку FDA.Безрецептурные оксиметры не одобрены FDA и не должны использоваться в медицинских целях.

Для получения дополнительной информации о регулировании пульсоксиметра см. Пульсоксиметры - Подача уведомлений на премаркете [510 (k) s]: Руководство для персонала промышленности и Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов.

Интерпретация и ограничения пульсовой оксиметрии

Пульсоксиметры

имеют ограничения и риск неточности при определенных обстоятельствах. Во многих случаях уровень неточности может быть небольшим и не иметь клинического значения; однако существует риск того, что неточное измерение может привести к нераспознанному низкому уровню насыщения кислородом.Поэтому важно понимать ограничения пульсовой оксиметрии и то, как рассчитывается и интерпретируется точность.

Пульсоксиметры

, одобренные FDA, должны иметь минимальную среднюю (среднюю) точность, продемонстрированную исследованиями десатурации, проведенными на здоровых пациентах. Это тестирование сравнивает показания насыщения пульсоксиметра с показаниями насыщения газами артериальной крови для значений между 70-100%. Типичная точность (обозначаемая как среднеквадратическое значение точности или A rms ) недавно одобренных FDA пульсоксиметров находится в пределах 2–3% от значений газов артериальной крови.Обычно это означает, что во время тестирования около 66% значений SpO 2 находились в пределах 2 или 3% от значений газов крови и около 95% значений SpO 2 находились в пределах от 4 до 6% значений газов крови, соответственно.

Однако реальная точность может отличаться от точности в лабораторных условиях. Хотя указанная точность - это среднее значение для всех пациентов в тестовой выборке, существуют индивидуальные различия между пациентами. Показание SpO 2 всегда следует рассматривать как оценку насыщения кислородом.Например, , если одобренный FDA пульсоксиметр показывает 90%, то истинное насыщение крови кислородом обычно составляет 86-94% . Точность пульсового оксиметра наивысшая при насыщении 90–100%, средняя - 80–90% и наименьшая - менее 80%. Из-за ограничений точности на индивидуальном уровне SpO 2 предоставляет больше возможностей для определения тенденций во времени, а не абсолютных пороговых значений. Кроме того, FDA проверяет точность использования оксиметров, отпускаемых по рецепту, а не безрецептурных оксиметров, предназначенных для общего оздоровления или спортивных / авиационных целей.

Многие факторы пациента также могут влиять на точность измерения. Самые последние научные данные показывают, что есть некоторые различия в точности пульсоксиметров между темной и светлой пигментацией кожи; эта разница обычно мала при насыщенности выше 80% и больше, когда насыщенность меньше 80%. В недавно опубликованной переписке Sjoding, et. и др., авторы сообщили, что у чернокожих пациентов частота скрытой гипоксемии (низкого уровня кислорода в крови) почти в три раза выше, чем при измерении газов крови, но не обнаруживается пульсоксиметрией, по сравнению с белыми пациентами.Важно отметить, что это ретроспективное исследование имело некоторые ограничения. Он основывался на ранее собранных данных о состоянии здоровья пациентов, находящихся в стационаре, и не мог статистически исправить все потенциально важные смешивающие факторы. Однако FDA соглашается, что эти результаты подчеркивают необходимость дальнейшей оценки и понимания связи между пигментацией кожи и точностью оксиметра.

Все предмаркетинговые заявки на использование оксиметров по рецепту рассматриваются FDA, чтобы гарантировать, что образцы клинических исследований демографически репрезентативны для США.Популяция S., в соответствии с рекомендациями FDA, Пульсоксиметры - Подача уведомлений на премаркете [510 (k) s]: Руководство для сотрудников промышленности и Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Как описано в этом руководстве, FDA рекомендует, чтобы в каждом клиническом исследовании участвовали участники с различными пигментациями кожи, включая как минимум 2 участников с темным пигментом или 15% от общего числа участников, в зависимости от того, что больше. Хотя эти клинические исследования не имеют статистической базы для выявления различий в точности между демографическими группами, FDA продолжило рассмотрение влияния пигментации кожи на точность этих устройств, включая данные контролируемых лабораторных исследований и данные из реальных условий.

Действия FDA

FDA стремится к постоянной оценке безопасности, эффективности и доступности медицинских устройств, особенно устройств, пользующихся большим спросом во время пандемии COVID-19. FDA оценивает опубликованную литературу, касающуюся факторов, которые могут повлиять на точность и производительность пульсоксиметра, с акцентом на литературу, которая оценивает, могут ли продукты быть менее точными у людей с более темной пигментацией кожи. FDA работает над дополнительным анализом предмаркетных данных, а также работает с внешними заинтересованными сторонами, включая производителей и испытательные лаборатории, для анализа дополнительных постмаркетинговых данных, чтобы лучше понять, как различные факторы, включая пигментацию кожи, могут влиять на точность пульсоксиметра.Основываясь на этих выводах, FDA может пересмотреть содержание руководства по пульсоксиметрии.

FDA будет держать общественность в курсе, если появится новая важная информация.

Сообщение о проблемах с пульсоксиметром

Если вы считаете, что у вас есть проблема с пульсоксиметром, FDA рекомендует вам сообщить о проблеме через форму добровольного сообщения MedWatch.

Медицинский персонал, нанятый учреждениями, которые подпадают под требования FDA к отчетности учреждений, должен следовать процедурам отчетности, установленным их учреждениями.

Вопросы?

Если у вас есть вопросы, отправьте электронное письмо в Отдел промышленности и обучения потребителей (DICE) по адресу [email protected] или позвоните по телефону 800-638-2041 или 301-796-7100.

Пульсоксиметрия | Американская ассоциация легких

Если у вас есть симптом одышки или известное заболевание легких или сердца, ваш врач может порекомендовать использовать пульсоксиметр. Пульсоксиметр, или Pulse Ox, - это электронное устройство, которое измеряет насыщение кислородом, переносимым вашими эритроцитами.Пульсоксиметры можно прикрепить к пальцам, лбу, носу, ступне, ушам или пальцам ног. Затем устройство можно использовать повторно или утилизировать. Если вы используете его в домашних условиях, вам следует спросить своего врача, прежде чем утилизировать устройство Pulse Ox, поскольку оно может быть дорогостоящим и многоразовым.

В феврале 2021 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов опубликовало предупреждение об ограничениях пульсоксиметров. Если у вас плохое кровообращение, темная пигментация кожи, толстая кожа, вы в настоящее время употребляете табак, температура вашей кожи прохладная, или вы используете темный лак для ногтей, длинные искусственные ногти или если ваши пальцы не чисты, пульсоксиметр может показывать неточные или неточные данные. противоречивые показания.Вот почему цифры пульсоксиметра не следует использовать изолированно для определения вашего состояния здоровья. Важно сообщить вашему врачу ненормальные или несовместимые показания.

Прочтите о COVID-19 и пульсоксиметрии в нашем блоге «Каждое дыхание»: пульсоксиметрия - небольшие знания могут быть опасными.

Чего ожидать?

При точной работе вы можете рассчитывать на простое, быстрое и безопасное измерение уровня насыщения кислородом вашего тела.Зонд будет установлен, и в течение нескольких секунд оксиметр покажет вашу частоту сердечных сокращений и уровень насыщения кислородом, как показано на рисунке выше. При оксиметрическом измерении нет игл и боли. В некоторых больницах также используются одноразовые ленточные зонды, которые оборачиваются вокруг вашего пальца, носа или ноги.

Пульсоксиметр использует источник холодного света, который пропускает свет через кончик пальца, заставляя кончик казаться красным. Анализируя свет от источника света, который проходит через палец, устройство может определить процентное содержание кислорода в красных кровяных тельцах.

Анализ результатов

Пульсоксиметр быстро измеряет уровень насыщения кислородом вашего тела без использования игл и взятия пробы крови. Измеренное количество, отображаемое на экране, отражает насыщение ваших красных кровяных телец кислородом. Этот номер дает вашим врачам и медсестрам представление о том, каким будет ваше лечение. Уровень кислорода также может помочь определить, нужно ли вам получать дополнительный кислород. Это число насыщения (хорошее число будет более 90-92%) отличается от значения, называемого pO2 (хорошее число будет более 60-65), которое измеряется путем взятия крови из артерии.Ваш врач может разъяснить важность вашей ценности в вашей конкретной ситуации.

Каковы риски?

Нет никаких известных рисков или опасностей использования пульсоксиметра, когда значения проверяются и контролируются компетентным медицинским работником.

уровней кислорода, пульсоксиметры и COVID-19

По мере того, как мы узнаем больше о COVID-19, рекомендации и руководства часто обновляются. Пожалуйста, проверяйте почаще.

Как COVID-19 снижает уровень кислорода в организме человека?

У многих людей с COVID-19 низкий уровень кислорода в крови, даже когда они чувствуют себя хорошо.Низкий уровень кислорода может быть ранним признаком того, что требуется медицинская помощь.

Что такое пульсоксиметр?

Пульсоксиметр измеряет количество кислорода в крови. Это небольшое устройство, которое крепится к пальцу или другой части тела. Их часто используют в больницах и клиниках, и их можно купить для использования дома.

Многие люди считают уровень кислорода важным признаком того, насколько хорошо работает организм, так же как кровяное давление или температуру тела человека.Люди с заболеваниями легких или сердца могут использовать пульсоксиметр дома, чтобы проверить, как они себя чувствуют, в соответствии с указаниями врача. Пульсоксиметры можно купить без рецепта в некоторых аптеках и магазинах.

Может ли пульсоксиметр определить, есть ли у кого-то COVID-19, или насколько хорошо он себя чувствует?

Мы не рекомендуем использовать пульсоксиметр для определения наличия COVID-19. Пройдите тестирование, если у вас есть признаки COVID-19 или вы были близки с кем-то, у кого он есть.

Если кто-то болен COVID-19, пульсоксиметр может помочь ему следить за своим здоровьем и знать, нужна ли ему медицинская помощь. Однако, хотя пульсоксиметр может помочь кому-то почувствовать, что он в некоторой степени контролирует свое здоровье, он не говорит всей картины. Уровень кислорода, измеренный пульсоксиметром, - не единственный способ узнать, насколько человек болен. Некоторые люди могут чувствовать себя очень больными и иметь хороший уровень кислорода, а некоторые могут чувствовать себя нормально, но у них низкий уровень кислорода.

Результаты пульсовой оксиметрии могут быть не такими точными для людей с более темной кожей.Иногда сообщается, что их уровень кислорода выше, чем он есть на самом деле. Люди, которые проверяют свой собственный уровень кислорода, или те, кто проверяет его для них, должны помнить об этом, глядя на результаты.

Уровень кислорода может быть низким, если кто-то чувствует одышку, дышит быстрее, чем обычно, или чувствует себя слишком больным, чтобы выполнять свои обычные повседневные дела, даже если пульсоксиметр показывает, что его уровень кислорода в норме. Немедленно позвоните врачу или другому поставщику медицинских услуг, если у вас есть эти симптомы.

Какие показания нормальные?

Нормальный уровень кислорода обычно 95% или выше. У некоторых людей с хроническим заболеванием легких или апноэ во сне нормальный уровень может составлять около 90%. Показание SpO2 на пульсоксиметре показывает процентное содержание кислорода в чьей-либо крови.

Если у вас дома показатель SpO2 ниже 95%, позвоните своему врачу.

Пульсоксиметрия

- StatPearls - Книжная полка NCBI

Введение

Пульсоксиметрия - это неинвазивный монитор, который измеряет сатурацию кислорода в крови, светя светом определенной длины волны через ткань (чаще всего в ногтевое ложе).Деоксигенированный и оксигенированный гемоглобин поглощают свет с разными длинами волн (660 нм и 940 нм соответственно), а поглощенный свет обрабатывается запатентованным алгоритмом в пульсоксиметре для отображения значения насыщения. Это стандартный монитор для всех случаев анестезии в большинстве развитых стран [1] [2], а также используется в отделениях неотложной помощи, больничных палатах и ​​машинах скорой помощи для оценки оксигенации крови у пациентов с респираторными проблемами или отслеживания респираторно-депрессивного эффекта обезболивающих.С момента его широкого использования в больницах частота нераспознанных десатураций значительно снизилась [3]. В дополнение к пульсоксиметрам для больниц, новые и гораздо меньшие модели потребительского класса быстро набирают популярность в спорте, частной авиации, альпинизме и других сферах отдыха. Из-за размера и низкой стоимости этих моделей потребительского класса многие пациенты с хроническими респираторными заболеваниями покупают их, чтобы контролировать свои лекарства или поток кислорода дома.Однако большинство этих потребительских устройств не проходили оценку Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для диагностики или лечения заболеваний.

Сбор образцов

Пульсоксиметры неинвазивны и хорошо переносятся. Чаще всего используются маты для пальцев рук или ног. Поскольку клиницистов больше всего интересует сатурация артерий, алгоритм аппарата ищет пульсации артерий, которые очень малы в ложе артериол / капилляров. Следовательно, у пациентов с низкой перфузией или чрезмерным движением конечностей получить надежный сигнал будет нелегко.В этих случаях с успехом использовались и другие области применения, такие как мочки ушей и лоб [4], носовые крылья или губа. Датчики для конкретных участков были разработаны и откалиброваны для этих конкретных объектов и должны использоваться для этих приложений везде, где это возможно. Помимо сбора спектров поглощения света, большинство пульсоксиметров также фиксируют активность пульсовой волны и отображают плетизмографические волны, из которых врач может получить дополнительную ценную информацию.

Процедуры

Датчики пульсового оксиметра имеют излучатель света и датчик, которые должны быть выровнены для захвата света на другой стороне тканевого ложа или отражения света от такого участка, как лоб.Они поставляются либо в виде одноразовых клеящихся зондов, либо в виде многоразовых зажимов [5]. Однако из-за проблем, связанных с инфекционным контролем, недавно на некоторых сайтах на рынок были выпущены зажимы для одноразового использования. На разных сайтах приложений есть разные зонды, оптимизированные для этого сайта, и их следует использовать по возможности.

Показания

Пульсоксиметрия - один из стандартных параметров мониторинга Американского общества анестезиологов для всех случаев анестезии. Кроме того, его следует использовать для госпитализированных пациентов, которые получают лекарства, которые могут ухудшить их дыхание (в основном опиоиды).Все пациенты с острыми респираторными проблемами должны находиться под контролем пульсоксиметрии, будь то в отделении неотложной помощи, отделении интенсивной терапии, больнице общего профиля или на догоспитальном этапе. Пульсоксиметрия используется не только для быстрой диагностики гипоксии, но также для определения параметров лечения гипоксии, таких как параметры поддержки вентилятора и дополнительный кислород, чтобы избежать гипероксии, которая может быть вредной для новорожденных, но, как недавние публикации, также предлагают для взрослых, страдающих инфарктом миокарда. и, возможно, другие болезни.

Возможный диагноз

Обычные пульсоксиметры диагностируют гипоксию. Однако недавние разработки некоторых пульсоксиметров теперь могут также оценивать другие параметры, такие как уровни метгемоглобина и карбоксигемоглобина, общий гемоглобин и даже уровни кислорода выше 100% насыщения. При отображении параметров активности пульсовой волны состояние объема у интубированных пациентов, а также частота дыхания могут отображаться на некоторых пульсоксиметрах, глядя на изменение пульсового давления в зависимости от дыхательных циклов [6].

Использование индекса перфузии использовалось для диагностики успеха увеличения кровотока после симпатэктомии. [7]

Нормальные и критические результаты

Уровни насыщения кислородом от 96% до 100% считаются нормальными на уровне моря. Нормальные люди, живущие на возвышенностях, могут иметь более низкий уровень насыщения кислородом. Пульсоксиметры обычно калибруются в диапазоне насыщения от 70% до 100% с точностью от 2% до 4%, что означает, что показания пульсового оксиметра ниже 70%, могут быть неточными по сравнению с золотым стандартом инвазивных газов крови. измерения.Хотя они могут не демонстрировать абсолютной точности, они обычно все же отслеживают насыщение кислородом и отображают более низкие числа. Калибровка 70% обусловлена ​​техническими причинами; однако к тому времени у пациентов обычно появляются клинические признаки гипоксемии, которые не нуждаются в инвазивном клиническом подтверждении, и лечение, чтобы обратить вспять этот уровень гипоксии, не будет отличаться от лечения пациента с сатурацией 70%. Критические результаты, которые потребуют вмешательства для большинства пациентов, вероятно, будут в диапазоне от средних до высоких 80% на уровне моря, поскольку парциальное давление кислорода будет в диапазоне 60 мм рт.Однако критические числа, требующие лечения, могут быть ниже на большой высоте или у пациентов с гипоксическими пороками сердца, когда венозная кровь смешивается с артериальной кровью, поступающей в системный кровоток.

Мешающие факторы

Пульсоксиметрия основана на поглощении света через тканевое ложе с пульсирующей кровью. Следовательно, факторы, влияющие на эти параметры, могут мешать считыванию пульсовых оксиметров. Одним из распространенных примеров мешающих факторов является лак для ногтей и искусственные ногти [8] [9].Многочисленные публикации освещали эту тему, но с разными выводами, касающимися в основном синих или черных ногтей. Также сообщалось, что искусственные ногти вредны или не действуют. Из-за постоянно меняющихся модных тенденций будет сложно сделать общее заявление о том, какие процедуры для ногтей будут безопасными и которых в идеале следует избегать. Размещение датчика сбоку на пальце, который не дает показания, иногда использовалось с успехом, но следует помнить, что это выходит за рамки калибровки этого датчика.

У пациентов с темной кожей сатурация кислорода может быть завышена примерно на 2%. Это зависит от того, какое устройство используется. Пульсоксиметры могут быть менее точными при низких температурах. Для получения надежных показаний необходимо поддерживать теплую температуру места (около 33 ° C).

Внутривенные красители, такие как метиленовый синий или индоцианиновый зеленый, которые иногда используются для хирургических или диагностических процедур, окрашивают сыворотку в крови и могут влиять на спектр поглощения света и давать низкие показания [10] [11].

Дисгемоглобинемии, такие как карбоксигемоглобин, метгемоглобин и другие, изменяют цвет и спектр поглощения крови и дают ложные показания. В этом случае необходимо получить подтверждение с помощью кооксиметра. Некоторые более новые пульсоксиметры, использующие несколько длин волн, могут отображать некоторые метгемоглобинемии.

Световое загрязнение сенсорной части зонда может быть еще одним фактором, мешающим точному считыванию, например, определенный внешний свет или другие зонды, излучающие свет в аналогичном спектре вблизи зонда пульсового оксиметра.Этого следует избегать, прикрывая участок или датчик.

Пульсирующая кровь - еще одно необходимое условие для точных показаний. Амплитуда пульса в тканевых слоях очень мала и составляет около 5% сигналов пульсового оксиметра, доступных для анализа. Любое дальнейшее уменьшение амплитуды пульсовой волны, такое как тяжелая гипотензия, холодные конечности, болезнь Рейно или другие факторы, такие как чрезмерное движение, может помешать точному считыванию. Пульсоксиметры госпитального уровня обычно могут определять перфузионные сердечные аритмии, такие как фибрилляция предсердий и преждевременные сокращения предсердий или желудочков.Большинство пульсоксиметров отображают плетизмографическую форму волны в дополнение к числу насыщения, чтобы дать врачу еще один параметр для интерпретации числа насыщения.

Производители пульсовых оксиметров пытаются уменьшить эти факторы, используя различные стратегии, улучшая аппаратные датчики и программные алгоритмы. Таким образом, публикации, в которых сообщается об ограничениях определенных пульсоксиметров, могут относиться к конкретному производителю или марке и модели.

Осложнения

Пульсоксиметры очень хорошо переносятся пациентами и используются во всех возрастных группах, от новорожденных до пожилых людей.Передача энергии пациентам низкая, и, хотя при длительном использовании определенных датчиков возможны тепловые пузыри, большинство жалоб возникает из-за аллергической реакции на адгезивы или механических адгезионных свойств одноразовых датчиков. Точки давления от датчиков зажима возможны, но также редки и могут быть минимизированы с помощью клеевых зондов.

Безопасность пациентов и образование

Обычно не требуется специального образования, кроме объяснения того, что датчик измеряет уровень кислорода в крови пациента, что риск этих мониторов очень низок, и сообщения о любом дискомфорте врачу.

Клиническая значимость

Пульсоксиметрия - это минимальный стандартный интраоперационный мониторинг, проводимый ASA, Всемирной федерацией обществ анестезиологов и Всемирной организацией здравоохранения [12]. При использовании пульсоксиметров в качестве стандарта лечения всех анестетиков и для большинства пациентов в условиях неотложной [13] и неотложной помощи, а также при мониторинге значительного процента госпитализированных пациентов, частота необнаруженных гипоксических событий, приводящих к плохим результатам, снизилась. значительно снизилась, поскольку мы можем постоянно контролировать насыщение кислородом.Выборочные проверки госпитализированных пациентов менее оптимальны, поскольку дыхание и оксигенация - это динамический процесс, который может быстро меняться. Проблема с постоянно контролируемыми параметрами заключается в том, что кто-то должен постоянно контролировать монитор. Однако в настоящее время существуют сложные станции мониторинга, доступные от нескольких поставщиков, которые не только сигнализируют о достижении критического значения, но также уведомляют поставщика услуг по уходу за пациентами по телефону или пейджеру. Чтобы свести к минимуму ложные тревоги и связанную с ними усталость от сигналов тревоги, для параметров сигналов пульсоксиметра следует использовать индивидуальные настройки сигналов тревоги для каждого пациента.

Нормальный уровень кислорода в пульсоксиметре обычно составляет от 95% до 100%. Гипоксемия - это сатурация кислорода менее 90%

Ссылки

1.
Checketts MR. Рекомендации AAGBI по стандартам мониторинга во время анестезии и восстановления 2015. Анестезия. 2016 Апрель; 71 (4): 470-1. [PubMed: 26994537]
2.
Торговец Р., Чартран Д., Дайн С., Добсон Дж., Куррек М., Ледез К., Морган П., Шукла Р., Канадское общество анестезиологов. Руководство по анестезиологической практике, пересмотренное издание 2012 г.Может Дж. Анаэст. 2012 Янв; 59 (1): 63-102. [PubMed: 22183296]
3.
Taenzer AH, Pyke JB, McGrath SP, Blike GT. Влияние пульсоксиметрии на события спасения и перевод отделения интенсивной терапии: исследование совпадения до и после. Анестезиология. 2010 февраль; 112 (2): 282-7. [PubMed: 20098128]
4.
Agashe GS, Coakley J, Mannheimer PD. Пульсоксиметрия на лбу: использование головной повязки помогает уменьшить ложные низкие показания, которые могут быть связаны с артефактом венозной пульсации. Анестезиология.2006 декабрь; 105 (6): 1111-6. [PubMed: 17122573]
5.
Чан ЭД, Чан ММ, Чан ММ. Пульсоксиметрия: понимание ее основных принципов облегчает понимание ее ограничений. Respir Med. 2013 июн; 107 (6): 789-99. [PubMed: 234]
6.
Tusman G, Bohm SH, Suarez-Sipmann F. Расширенные возможности пульсоксиметрии для мониторинга пациентов с механической вентиляцией легких. Anesth Analg. 2017 Янв; 124 (1): 62-71. [PubMed: 27183375]
7.
Ginosar Y, Weiniger CF, Meroz Y, Kurz V, Bdolah-Abram T., Babchenko A, Nitzan M, Davidson EM.Индекс перфузии пульсоксиметром как ранний индикатор симпатэктомии после эпидуральной анестезии. Acta Anaesthesiol Scand. 2009 сентябрь; 53 (8): 1018-26. [PubMed: 19397502]
8.
Hakverdiolu Yönt G, Akin Korhan E, Dizer B. Влияние лака для ногтей на показания пульсоксиметрии. Медсестры интенсивной терапии критических состояний. 2014 Апрель; 30 (2): 111-5. [PubMed: 24054173]
9.
Йек Дж.Л.Д., Абдулла Х.Р., Го Дж.П.С., Чан Ю.В. Влияние гелевого маникюра на пульсоксиметрию. Singapore Med J. 2019 августа; 60 (8): 432-435.[Бесплатная статья PMC: PMC6717771] [PubMed: 30854571]
10.
Piñero A, Illana J, García-Palenciano C, Cañizarese F, Canteras M, Cañadillas V, Durán E, Parilla P. Влияние на оксиметрию используемых красителей для биопсии сторожевого лимфатического узла. Arch Surg. 2004 ноя; 139 (11): 1204-7. [PubMed: 15546820]
11.
Сиди А., Паулюс Д.А., Раш В., Гравенштейн Н., Дэвис Р.Ф. Метиленовый синий и индоцианиновый зеленый искусственно снижают показания пульсоксиметрии кислородного насыщения. Исследования на собаках.J Clin Monit. Октябрь 1987 г .; 3 (4): 249-56. [PubMed: 3681358]
12.
Gelb AW, Morriss WW, Johnson W, Merry AF, Abayadeera A, Belîi N, Brull SJ, Chibana A, Evans F, Goddia C, Haylock-Loor C, Khan F, Leal С., Линь Н., Торговец Р., Ньютон М. В., Роулз Дж. С., Сануси А., Уилсон И., Веласкес Берумен А., Международные стандарты безопасной практики анестезиологической рабочей группы. Всемирная организация здравоохранения - Всемирная федерация обществ анестезиологов (ВОЗ-WFSA) Международные стандарты безопасной практики анестезии.Anesth Analg. 2018 июн; 126 (6): 2047-2055. [PubMed: 29734240]
13.
Callahan JM. Пульсоксиметрия в неотложной медицине. Emerg Med Clin North Am. 2008 ноябрь; 26 (4): 869-79, vii. [PubMed: 187]

Основные принципы и интерпретация пульсовой оксиметрии

Основные принципы и интерпретация пульсовой оксиметрии

вернуться к: Распространенные заблуждения пульсоксиметрии относительно использования

Введение

  • Пульсоксиметрия иногда считается пульсоксиметром 5-й жизненный признак.
  • Пульсоксиметр дает быструю оценку периферической сатурации кислорода, предоставляя ценные клинические данные очень эффективным, неинвазивным и удобным способом.

Рис. 1: Пример одного типа пульсоксиметра
(Teutotechnik, Med. Produktions- und Vertriebs-GmbH, Niedersachsenstr. 7,49186 Bad Iburg (http://www.teutotechnik.de/ produkte1 / pulsox2.html) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) или CC-BY-SA-3.0 (http: // creativecommons.org / licenses / by-sa / 3.0 /)], через Wikimedia Commons)

Предпосылки

Гемоглобин (Hb) демонстрирует положительную кооперативность.

  • Когда одна молекула O 2 связывается с одним из четырех сайтов связывания гемоглобина, сродство к кислороду трех оставшихся доступных сайтов связывания увеличивается; то есть кислород с большей вероятностью связывается с гемоглобином, связанным с одним кислородом, чем с несвязанным гемоглобином.
  • Это свойство приводит к сигмоидальной кривой диссоциации кислорода, позволяющей более быструю загрузку молекул кислорода в богатой кислородом среде (т.е.е. альвеолярные капилляры легких) и более легкая разгрузка в условиях дефицита кислорода (т.е. метаболически активных тканях).

Рис. 2: Анимация, демонстрирующая оксигенированную и деоксигенированную конфигурацию молекулы Hb.
(Автор: Пользователь: BerserkerBen (Загружено Habj) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) или CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses) /by-sa/3.0/)], через Wikimedia Commons)

Гемоглобин состоит из 4 субъединиц (2 альфа, 2 бета у взрослых) и существует в двух формах:

  • Taut (T): деоксигенированная форма с низкое сродство к O 2 , поэтому способствует высвобождению / выгрузке O 2 .
  • Расслабленная (R): оксигенированная форма с высоким сродством к O 2 , поэтому загрузка кислорода предпочтительна.
  • Конфигурации T и R приводят к разному поглощению электромагнитного излучения и, следовательно, к разному излучению света.

Оксиметры работают на этом принципе различного поглощения и излучения света Т- и R-конфигураций.

  • В оксиметре используется электронный процессор и пара небольших светодиодов, обращенных к фотодиоду через полупрозрачную часть тела пациента, обычно кончик пальца или мочку уха.
  • Один светодиод красный с длиной волны 660 нм, а другой инфракрасный с длиной волны 940 нм.
  • Поглощение света на этих длинах волн значительно различается между кровью, насыщенной кислородом, и кровью, лишенной кислорода.
  • Оксигенированный гемоглобин поглощает больше инфракрасного света и пропускает больше красного света.
  • Деоксигенированный гемоглобин пропускает больше инфракрасного света и поглощает больше красного света.

Рисунок 3: Поглощение оксигемоглобина и дезоксигемоглобина

  • Светодиоды последовательно включаются один, затем второй и затем оба выключаются примерно тридцать раз в секунду.
  • Измеряется количество света, который пропускается (другими словами, не поглощается).
  • Эти сигналы меняются во времени, потому что количество имеющейся артериальной крови увеличивается (буквально пульсирует) с каждым ударом сердца.
  • Путем вычитания минимального проходящего света из пикового проходящего света на каждой длине волны корректируется влияние других тканей с учетом измерения только артериальной крови.
  • Отношение измерения красного света к измерению инфракрасного света затем вычисляется процессором (который представляет собой отношение оксигенированного гемоглобина к деоксигенированному гемоглобину).
  • Это соотношение затем преобразуется процессором в SpO 2 с помощью справочной таблицы на основе закона Бера – Ламберта.

Фотоплетизомография:

  • Важным инструментом для любого считывания SpO 2 являются записи плетизмографии или «плетизм», который является мерой объемных изменений, связанных с пульсирующим артериальным кровотоком.
  • Несогласованный или искаженный плетизм может привести к изменениям в вычисленных компьютером значениях, что приведет к искусственно ВЫСОКОМ или НИЗКИМ показаниям SpO. 2 .
  • Таким образом, плетисомография обеспечивает достоверность расчетов насыщения кислородом.

Рис. 4: Типичный PPG, полученный с ушного пульсоксиметра. Вариации амплитуды происходят от респираторно-индуцированных вариаций.

(Spl4 [общественное достояние или общественное достояние], через Wikimedia Commons)

Советы по интерпретации

  • Всегда оценивайте плетизомограф вместе с показаниями SpO 2 , чтобы гарантировать надежность.
  • Насыщение кислородом, определенное оксиметром, рассчитывается с использованием отношения Oxy-Hb / Deoxy-Hb.
  • Это полезная часть данных, чтобы определить, может ли пациент переносить кислород в кровоток, однако 100% насыщение на оксиметре не гарантирует, что ткани в достаточной степени насыщены кислородом.
  • Гемоглобин в норме может связывать приблизительно 1,34 мл O2 / г Hb и нормальный Hb 15 г / дл, что делает связывающую способность O 2 примерно 20 мл O2 / дл крови при 100% насыщении.
    • Когда концентрация Hb снижается, общее содержание O2 в крови уменьшается, но не изменяется насыщение O2, поэтому оксиметрия не является эффективным тестом для оценки анемии.
    • Например, у пациента с нормально функционирующим гемоглобином, но с концентрацией Hb 8 г / дл, связывающая способность O 2 составляет приблизительно 10,7 мл O 2 / дл. По существу доставляется половина количества кислорода, но показания оксиметра могут показывать 100%.
  • Точно так же, если у пациента аномальные молекулы гемоглобина, например, в случае серповидно-клеточной анемии, когда кривая диссоциации кислорода смещена вправо, пульсоксиметрия является плохим показателем гипоксемии и может привести к гипердиагностике и лечению. .
    • Следовательно, определение газов артериальной крови для PaO 2 и SaO 2 намного точнее у пациентов с аномальными кривыми диссоциации гемоглобина.
  • Пульсоксиметры часто прикладывают к участкам тонкой кожи, таким как мочка уха или кончик пальца.
    • Лак для ногтей и даже различные типы пигментации кожи могут исказить результаты пульсоксиметра.
  • У пациента с карбоксигемоглобином (т. Е. Отравлением угарным газом) или метгемоблобинемией (т.е. гемоглобином с окисленным атомом железа, приводящим к увеличению связывания O 2 и уменьшению разгрузки) этот аномально связанный гемоглобин имеет такой же спектр поглощения, как и при O 2 привязан в конфигурации R.
    • Следовательно, пульсоксиметр может сообщать о высоком уровне насыщения из-за большого количества гемоглобина в конфигурации R, но в действительности ткани не получают достаточного количества кислорода.

Резюме

  • Пульсоксиметрия - ценный неинвазивный инструмент, который предоставляет данные о процентном содержании молекул гемоглобина, загруженных кислородом, в артериальной крови у пациентов с нормальными кривыми диссоциации кислорода.
  • Осведомленность о значении, нюансах и недостатках пульсоксиметрии позволит клиницисту лучше понять истинный статус оксигенации тканей пациента и лучше подготовиться к принятию решений о лечении.
  • У пациентов с аномальной структурой гемоглобина, аномальным уровнем гемоглобина или гемоглобином, аномально связанным с другими молекулами, такими как CO, пульсоксиметрия не является точным представлением оксигенации.

Дополнительная литература

Джубран, А. (2015). Пульсоксиметрия. Critical Care, 19 (1), 272. http://doi.org/10.1186/s13054-015-0984-8

Blaisdell CJ, Goodman S, Clark K, Casella JF, Loughlin GM. Пульсоксиметрия - плохой прогностический фактор гипоксемии у стабильных детей с серповидно-клеточной анемией.Arch Pediatr Adolesc Med. 2000. 154 (9): 900–903. doi: 10.1001 / archpedi.154.9.900

Гибкий органический оксиметр отражательной способности

Гемоглобин, молекула белка в крови, переносит кислород из легких в ткани организма. Оксиметры определяют насыщение тканей кислородом (SO2) путем оптического количественного определения концентрации оксигемоглобина (HbO2) и дезоксигемоглобина (Hb) (1). Пульсоксиметрия, наиболее распространенный неинвазивный метод оксиметрии, выполняет это ратиометрическое оптическое измерение пульсирующей артериальной крови с помощью фотоплетизмографии (ФПГ) на двух разных длинах волн (2).В пульсоксиметрах используются оптоэлектронные датчики, состоящие из светоизлучающих диодов (LED) и фотодиодов (PD), которые работают в красном и ближнем инфракрасном (NIR) диапазонах длин волн, где молярные коэффициенты поглощения HbO2 и Hb значительно различаются. В то время как для пульсоксиметрии можно использовать как проходящий, так и отраженный свет, в пульсоксиметрии в режиме пропускания (SpO2t) светодиоды светят сквозь ткань, а проходящий свет собирается с помощью PD на противоположной стороне ( SI Приложение , рис. S1) - это ограничивает зоны чувствительности только тканями, которые могут быть просвечены, например, мочки ушей и пальцы, а также стопы новорожденных.Напротив, пульсоксиметрия в режиме отражения (SpO2r) использует светодиоды и фотодиоды на одной и той же стороне ткани ( SI Приложение , рис. S1), что позволяет определять различные места, такие как лоб, предплечье, живот, и нога. Кроме того, SpO2r обеспечивает возможность двухмерного картирования оксигенации с помощью набора датчиков, тогда как с помощью SpO2t можно выполнять только одноточечные измерения.

Недавний прогресс в области гибких и растягиваемых датчиков сделал их чрезвычайно перспективными для медицинского зондирования и диагностики, поскольку они улучшают отношение сигнал / шум (SNR) за счет создания конформного интерфейса датчик-кожа (3⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓– 11).Следовательно, новые гибкие датчики, использующие органическую и неорганическую оптоэлектронику для импульсной оксиметрии в режиме передачи и отражения, показывают более высокое отношение сигнал / шум из-за снижения окружающего шума (12–18). Lochner et al. (17) продемонстрировали SpO2t на пальце с помощью полностью органического оптоэлектронного датчика. Yokota et al. (13) продемонстрировали SpO2r на кончиках пальцев с использованием сверхгибкой фотонной кожи. Kim et al. (12) использовали беспроводную оптоэлектронную систему для мониторинга кровотока и оксигенации тканей. Направленность и особенности гибких оксиметров, о которых недавно было сообщено, кратко изложены в приложении SI, приложение , таблица S1.Возможность неинвазивного двухмерного картирования оксигенации может изменить ведение и мониторинг ран, тканей и органов в режиме реального времени и после операции (19–22). Устройство пространственного картирования оксигенации in vivo может помочь в оценке повреждения тканей и предрасположенности к травмам. Один из таких сценариев применения, где гибкая оптоэлектронная матрица датчиков используется для отображения двумерной оксигенации кожного трансплантата, проиллюстрирована на рис. 1 A . На сегодняшний день не было продемонстрировано гибкого оптоэлектронного датчика, способного к пространственному картированию оксигенации.

Здесь мы сообщаем об отражательной матрице оксиметров (ROA), гибкой печатной электронной системе, реализованной путем печати и интеграции матриц органической оптоэлектроники с обычными кремниевыми интегральными схемами для оксиметрии крови и тканей. ROA состоит из четырех красных и четырех органических светодиодов с печатью в ближнем ИК-диапазоне (OLED) и восьми органических фотодиодов (OPD) (рис. 1 B и C ). Мы используем красные (612 нм) и БИК (725 нм) светодиоды, где молярные коэффициенты поглощения HbO2 и Hb существенно различаются (рис.1 D ). Массивы OPD и OLED изготавливаются на отдельных подложках, а затем собираются вместе, чтобы сформировать ROA ( SI Приложение , рис. S2). Поскольку для изготовления сенсора на гибких пластиковых подложках используются органическая оптоэлектроника и методы печати, такие как покрытие лезвий и трафаретная печать, матрица сенсоров удобна в носке и увеличивает SNR за счет создания высокоточного интерфейса сенсор-кожа. Мы применяем оксиметр отражательной способности для измерения SpO2r на лбу с помощью 1.Средняя ошибка 1% по сравнению с коммерческими пульсовыми оксиметрами, работающими в режиме передачи. В случае медицинского шока, низкой перфузии крови или повреждения органа пульсирующий сигнал артериальной крови PPG становится слишком слабым для использования в пульсоксиметрии (23). Для вышеупомянутых случаев и участков тела с низким пульсирующим сигналом PPG мы демонстрируем метод определения оксигенации в отсутствие пульсирующего сигнала артериальной крови. Кроме того, реализация ROA в виде массива позволяет нам создавать двумерное отображение оксигенации области, а не отдельной точки.Используя этот массив, мы наносим на карту значения оксигенации предплечья добровольца в нормальных и ишемических условиях. Кроме того, мы обсуждаем конструкцию датчика, требования к сигналу, изготовление датчика и методологию измерения ROA. Мы полагаем, что инструменты и устройства, разработанные в этой работе, могут быть использованы для медицинских сенсорных приложений, таких как двухмерное картирование оксигенации тканей, ран, кожных трансплантатов или трансплантированных органов in vivo.

Результаты

Аналитические модели для оксиметрии отражательной способности.

Оксиметры используют свойство, заключающееся в том, что коэффициенты молярной экстинкции Hb и HbO2 заметно варьируются в видимом и ближнем ИК-спектрах. Если две области спектра выбраны так, что в одной области Hb имеет более высокую поглощающую способность, чем HbO2, а в другой области Hb имеет более низкую поглощающую способность, чем HbO2, можно выполнить ратиометрическое измерение для получения концентрации HbO2 и Hb. . Насыщение кислородом SO2 - это концентрация HbO2, деленная на сумму концентраций HbO2 (CHbO2) и Hb (CHb): SO2 = CHbO2CHbO2 + CHb.На рис.1 D показаны три области: ( i ) зеленый (εHb / εHbO2 <2), ( ii ) красный (εHb / εHbO2> 6) и ( iii ) NIR (εHb / εHbO2 <3). Следовательно, комбинации красного и зеленого или красного и NIR могут использоваться для оксиметрии из-за разницы в молярных коэффициентах экстинкции. Поскольку величина сигнала PPG для NIR выше, чем для видимого спектра, поскольку ослабление света в ткани для NIR намного меньше, чем для видимого спектра, мы используем красные и NIR OLED.Кроме того, требования к оптическому потоку для оксиметрии менее строги для NIR, чем для видимых цветов - светодиоды NIR, используемые в ROA, обеспечивают поток 0,2 мВт, по сравнению с потоком 0,9 мВт красных OLED в рабочем состоянии 10 мА. ⋅cm −2 ( SI Приложение , рис. S3).

Операция неинвазивной оксиметрии отражения может быть сгруппирована в два режима: ( i ) пульсоксиметрия в режиме отражения (SpO2r), когда присутствует пульсирующий сигнал PPG, и ( ii ) оксиметрия отражения, когда пульсирующий PPG сигнал отсутствует.Если присутствует пульсирующий сигнал PPG, можно использовать модифицированный закон Бера-Ламберта для моделирования распространения света в ткани, как показано на рис. 1 B и формуле. 1 , I (λ) = I0 (λ) e − μa⋅ (λ) ⋅d⋅DPF (λ), [1] где I (λ) - измеренная интенсивность рассеянного отраженного света, I0 (λ) - интенсивность падающего света, μa (λ) - коэффициент поглощения воспринимаемой ткани, d - расстояние между излучателем света и детектором, а DPF (λ) - коэффициент дифференциальной длины пути (DPF), который учитывает многократное рассеяние. света в ткани.Ослабление света в пульсирующей артериальной крови можно использовать для расчета SpO2r в соответствии с законом Бера-Ламберта и эмпирической поправкой в ​​соответствии с формулой 2 (полный вывод приведен в приложении SI ): SpO2r (Ros ′) = ελ1, Hb − ελ2, HbRos ′ (ελ1, Hb − ελ1, HbO2) + (ελ2, HbO2 − ελ2, Hb) Ros ′. [2] Здесь ελ, HbO2 и ελ, Hb - молярные коэффициенты экстинкции оксигемоглобина и дезоксигемоглобина на каждой длине волны. Ros ′ = RosDPFλ1DPFλ2, где Ros = ACλ1 / DCλ1ACλ2 / DCλ2, представляет собой отношение импульсных (переменного тока) к стационарным (постоянным) сигналам на двух длинах волн.

В случае низкой перфузии или отсутствия пульсирующего сигнала артериальной крови невозможно выполнить пульсоксиметрию как в режиме передачи, так и в режиме отражения. В этих сценариях уравнение. 1 можно переписать для измерения изменяющегося во времени ослабления интенсивности света ΔI (λ) в крови и тканях. Здесь Δμa выражает изменение поглощения во время измерения: ΔI (λ) = I0 (λ) e − Δμa⋅ (λ) ⋅d⋅DPF (λ). [3] Δμa (λ) может быть представлена ​​как сумма коэффициенты молярной экстинкции, умноженные на концентрации HbO2 и Hb: Δμa (λ) = εHbO2 (λ) ⋅ΔCHbO2 + εHb (λ) ⋅ΔCHb.[4] Так как существует два канала длины волны, система линейных уравнений может быть установлена ​​с помощью формул. 3 и 4 : εHbO2 (λ1) εHb (λ1) εHbO2 (λ2) εHb (λ2) ⋅ΔCHbO2ΔCHb = lnI0 (λ1) ΔI (λ1) d⋅DPF (λ1) lnI0 (λ2) ΔI (λ2) ⋅DPF (λ2). [5] В уравнении. 5 , молярные коэффициенты экстинкции и DPF (λ) можно получить из литературы (1, 24). Поскольку изменение концентрации HbO2 (ΔCHbO2) и Hb (ΔCHb) можно рассчитать, изменение насыщения кислородом (ΔSO2) можно определить для переходного измерения.Полный вывод уравнения. 5 приведен в приложении SI .

Конструкция и размещение оксиметра отражательной способности на теле.

Расстояние между излучателем и детектором (d) является важным параметром конструкции для оксиметрии отражательной способности. Чтобы найти оптимальное значение d, мы использовали плату датчика режима отражения и измерили влияние d на сигналы переменного и постоянного тока PPG в восьми точках тела, как показано в приложении SI , рис. S4 A и B . Схема датчика, содержащего три кольца из четырех PD, разнесенных на 0.На расстоянии 5 см, 0,8 см и 1,1 см от красных светодиодов и светодиодов ближнего ИК-диапазона в центре показано в приложении SI , рис. S4 C . Величина сигнала как переменного, так и постоянного тока экспоненциально падает с увеличением d. SI Приложение , рис. S4 D и E показывает сигналы переменного и постоянного тока для d = 0,5 см, 0,8 см и 1,1 см, записанные на запястье. При размещении на d <0,5 см сигнал постоянного тока насыщает частичные разряды. Эту проблему можно смягчить, установив оптический барьер между светодиодом и PD, чтобы уменьшить прямое попадание света от светодиода к PD.В то время как d = 0,5 см обеспечило нам наилучшее соотношение сигнал / шум, d может быть другим для других конструкций датчиков. Для однопиксельного датчика отражательной способности необходимо поддерживать минимальный оптический поток, чтобы разрешить пульсирующий сигнал PPG. Мы измерили, что этот минимальный поток составляет ≈0,2 мВт для ближнего ИК-диапазона и ≈0,6 мВт для красного света. Как только обеспечивается минимальный оптический поток, расстояние между излучателем и детектором (d) можно уменьшить, чтобы свет, обнаруживаемый артериями (сигнал), отличался от света, рассеянного поверхностью кожи (шум).В целом, выходной оптический поток светодиодов, внешняя квантовая эффективность (EQE) частичных разрядов, а также активная площадь светодиодов и частичных разрядов влияют на оптимальное значение d для датчика режима отражения. Все упомянутые стратегии уменьшения d можно использовать для уменьшения расстояния между пикселями ROA, что уменьшит размер массива, обеспечивая при этом адекватный уровень сигнала для количественной оценки поглощения света кровью и тканями.

Подход, аналогичный получению оптимального d, используется для поиска оптимального места обнаружения SpO2r - мы размещаем датчик режима отражения в восьми разных местах на теле, как показано в приложении SI , рис.S4 A и B . SI Приложение , рис. S4 A показывает амплитуду пульсирующего (ac) сигнала для красного (Redac) и NIR (NIRac) каналов с расстоянием между излучателем и детектором, d = 0,5 см. Для измерений PPG желательны высокий сигнал переменного тока и низкий сигнал постоянного тока. Лоб обеспечивает самый сильный пик-пик переменного тока сигнала, 20 нА для красного и 60 нА для ближнего инфракрасного диапазона, что делает его наиболее подходящим местом для SpO2r. Уровень сигнала на запястьях падает примерно наполовину. Хотя мы наблюдали явное ухудшение сигнала переменного тока на грудной клетке и ногах, значения частоты сердечных сокращений и оксигенации можно было извлечь из измеренного сигнала.Подобно сигналу переменного тока, лоб обеспечивает самый высокий сигнал постоянного тока, в то время как грудная клетка демонстрирует наименьшую величину сигнала постоянного тока. SI Приложение , рис. S5 предоставляет полный набор данных измерений переменного и постоянного тока в восьми точках считывания для пяти субъектов. Датчик отражательной способности крепится на коже с помощью адгезивной пенной повязки. Фотографии монтажа датчика приведены в приложении SI , рис. S6.

Изготовление и характеристика массивов OLED и OPD.

Мы напечатали органическую оптоэлектронику ROA на отдельных подложках, а затем собрали их, чтобы сформировать матрицу датчиков. При активной области 0,7 × 0,7 см как для OLED, так и для OPD и расстояния 0,5 см между OLED и OPD размер полной ROA составляет 4,3 см как по длине, так и по ширине. Матрицы OLED изготавливаются поверх подложек из полиэтиленнафталата (PEN) с узорчатым оксидом индия и олова (ITO) для контактов. Затем выполняется этап формирования поверхностной энергии (SEP), который создает гидрофильные области, на которых поли (3,4-этилендиокситиофен) -поли (стиролсульфонат) (PEDOT: PSS) покрывается лезвием, что подробно обсуждается Han et al.(15, 25) (Рис.2 A , Левый ). Промежуточный слой и эмиссионный слой наносятся с использованием последующих этапов нанесения покрытия лезвием (рис. 2 B , слева ). Затем диэлектрик и серебряные дорожки печатаются с помощью трафаретного принтера (рис. 2 C , слева ). Целью печати диэлектрика является предотвращение короткого замыкания между нижележащими полосками ITO и серебряными следами. Наконец, термическое испарение используется для осаждения кальция / алюминия для завершения изготовления матриц OLED (рис.2 D , Левый ). Каждый пиксель OLED инкапсулирован УФ-отверждаемой эпоксидной смолой и пластиковой пленкой. Стек устройств OLED показан на рис. 2 G . Одинаковые этапы процесса применяются как для красных, так и для ближних ИК-светодиодов; только активные материалы разные.

Рис. 2.

Процесс изготовления OLED и OPD массивов для ROA. ( A – D ) Этапы изготовления массивов OLED и OPD показаны рядом. Для массива OLED для простоты показан только один цвет, состоящий из 4 пикселей - одинаковые этапы изготовления используются для красных и ближних инфракрасных светодиодов.Для массива OPD полный массив состоит из 8 пикселей. ( A ) PEDOT: PSS - это лезвие, покрытое с использованием структуры поверхностной энергии (SEP) на PEN с рисунком ITO для OLED и на плоском PEN для OPD. ( B ) Активные слои покрыты лезвием - цвет кирпича указывает на активный материал OLED, а розовый цвет указывает на активный материал OPD. ( C ) Серебряные следы наносятся трафаретной печатью как на OLED, так и на OPD. Для OLED требуется дополнительный диэлектрический слой (синий), чтобы предотвратить замыкание анода на катод.( D ) Алюминиевый катод испаряется, что определяет активную область пикселя. D , Вставки показывают увеличенное изображение отдельных пикселей. ( E и F ) Методы нанесения: покрытие лезвия и трафаретная печать схематично показаны, а цветные полосы этапов изготовления в A – C , слева указывают на метод нанесения, используемый для этого соответствующего слоя: небо синий для покрытия лезвия и красный для трафаретной печати.( G и H ) Структура устройства OLED и OPD соответственно.

Массив OPD изготовлен на плоской подложке PEN. PEDOT: анод PSS покрывается лезвием с использованием технологии SEP, как показано на рис. 2 A , справа . Процесс SEP для OPD ранее описан Pierre et al. (26, 27). Анод с рисунком необходим, потому что без рисунка между слоем PEDOT: PSS и корпусом образуется большая паразитная емкость, которая заглушает сигнал шумом.Затем на активный слой наносится покрытие лезвия (Рис. 2 B , Правый ). Затем серебряные дорожки печатаются методом трафаретной печати для подключения анодов и катодов каждого пикселя к внешней схеме, как показано на рис. 2 C , справа . Наконец, алюминиевый катод испаряется, чтобы завершить набор устройств, который показан на рис. 2 H .

Массивы OPD и OLED показаны на рис. 3 A и B соответственно. Массив OPD состоит из восьми пикселей OPD, где каждая строка OPD содержит два пикселя OPD.Коричневые маркеры от более темных до более светлых оттенков используются для маркировки строк 1–4 массива OPD. Те же маркеры используются для представления рабочих характеристик пикселей OPD. Что касается массивов 2 × 2 красного и БИК OLED, строки 1 и 3 содержат четыре красных пикселя OLED, а строки 2 и 4 содержат четыре пикселя OLED в ближнем инфракрасном диапазоне. ROA формируется путем наложения массивов OLED и OPD. Матрицы собраны таким образом, чтобы расстояние между эмиттером и детектором составляло 0,5 см.

Рис. 3.

Фотографии и рабочие параметры массивов OPD и OLED.( A ) Массив OPD, состоящий из 8 пикселей по 2 пикселя в каждой строке. Строки отмечены с помощью различных оттенков коричневых маркеров, которые представляют собой легенды данных производительности, представленных в C и D . ( B ) Красный и БИК OLED-массивы: красный OLED-массив 2x2 в строках 1 и 3 и 2x2 NIR OLED-массив в строках 2 и 4. Строки отмечены красными и серыми маркерами, которые представляют собой легенды Данные производительности представлены в F и G .( C ) График зависимости плотности тока от смещения напряжения (СП) для массива OPD. Здесь каждая кривая представляет собой среднее значение данных в этой строке, а заштрихованная область показывает диапазон данных. ( D ) EQE пикселей OPD в массиве, как обозначено позицией строки в соответствии с цветами в A . ( E ) Частотная характеристика пикселя OPD. Отсечка по 3 дБ составляет более 5 кГц. ( F ) Характеристики СП для красного и БИК OLED-массивов, обозначенные позицией строки в соответствии с цветами в B .( G ) EQE как функция плотности тока матриц OLED. ( H ) Спектры излучения массивов OLED в красном и ближнем ИК-диапазоне.

Рабочие параметры массива OPD показаны на рис. 3 C - E . Оттенок коричневых линий указывает положение строки пикселей в массиве, как показано на рис. 3 A . Среднее значение EQE 30% наблюдается по спектру поглощения (рис.3 D ) с темновыми токами в несколько наноампер на квадратный сантиметр (рис.3 С ). Частота среза для OPD измеряется на уровне более 5 кГц, как показано на рис. 3 E . Поскольку рабочая частота пульсовых оксиметров обычно меньше 1 кГц, этой полосы достаточно для оксиметрии. Линейный динамический отклик OPD показан в Приложении SI , рис. S7.

Светодиоды OLED показывают напряжение включения около 3 В, как указано в J-V характеристиках на рис. 3 F . Светодиоды OLED работают при 10 мА⋅см -2 для оксиметрии, где красные светодиоды обеспечивают 0.9 мВт потока, в то время как светодиоды в ближнем ИК-диапазоне обеспечивают поток 0,2 мВт. Значения EQE в рабочих условиях составляют ∼8–10% для красных OLED и ∼2–3% для NIR OLED (рис. 3 G ). OLED демонстрируют изменение рабочих параметров в зависимости от положения ряда из-за уменьшения толщины активного слоя в направлении покрытия лезвия; Эта изменчивость может быть уменьшена путем непрерывной подачи чернил перед устройством для нанесения покрытий с лезвием (15, 28). Различия в характеристиках OLED и OPD можно компенсировать путем проведения калибровочного измерения перед использованием массива для оксиметрии.Спектр излучения OLED показан на рис. 3 H , где красный OLED имеет максимум излучения при 612 нм, а OLED в ближней инфракрасной области имеет максимум излучения при 725 нм.

Настройка системы и импульсная оксиметрия в режиме однопиксельного отражения.

Полная реализация системы требует адресации отдельных пикселей оксиметра. Поэтому аппаратное и программное обеспечение для ROA разработано для поддержки как однопиксельных, так и матричных измерений (рис. 4 A ). Напечатанный ROA соединяется с управляющей электроникой с помощью разъемов гибкого плоского кабеля (FFC).Каждый пиксель ROA состоит из одного красного, одного NIR OLED и двух OPD. Сигналы из красного и ближнего инфракрасного каналов считываются последовательно с помощью двух OPD, а среднее значение OPD используется для обработки сигнала. При использовании этого формата массив устройств 4 × 4 (OLED и OPD) обеспечивает считываемые пиксели размером 3 × 3. Пиксели выбираются с помощью аналоговых переключателей. Аналоговый интерфейс (AFE) последовательно управляет OLED и считывает сигнал OPD. AFE управляется микроконтроллером. Программное управление AFE обеспечивает гибкость в выборе параметров управления OLED, а также дает доступ к схемам переменного усиления OPD.Фотография управляющей электроники показана в приложении SI , рис. S8, а фотографии графического интерфейса пользователя (GUI) программного обеспечения показаны в приложении SI , рис. S9.

Рис. 4.

Конструкция системы для отражательной оксиметрии и результатов однопиксельной импульсной оксиметрии в режиме отражения (SpO2r). ( A ) Конструкция системы оксиметра отражения. Каждый пиксель ROA (один красный и один NIR OLED и два OPD) подключен к AFE с помощью аналоговых переключателей, как для работы с одним пикселем, так и для работы с массивом.AFE управляет светодиодами и считывает сигнал OPD. AFE управляется микроконтроллером Arduino Due. Затем данные собираются с помощью интерфейса универсальной последовательной шины (USB) и обрабатываются с помощью специального программного обеспечения. ( B ) Установка для изменения сатурации кислорода у людей-добровольцев. Высотный симулятор изменяет содержание кислорода в воздухе, которым доброволец дышит через лицевую маску. SpO2 регистрируется с помощью коммерческого датчика на пальце и оксиметра отражательной способности на лбу.( C и D ) Результаты промышленного оксиметра с датчиком на пальце (SpO2t) и оксиметра отражательной способности (SpO2r), где концентрация кислорода изменяется с 21% до 15%. Показаны концентрация кислорода в воздухе ( C и D , верхний , синяя кривая) и расчетное насыщение кислородом с использованием SpO2t и SpO2r ( C и D , низ , фиолетовая кривая). ( E и F ) Увеличенные данные для SpO2t в C и SpO2r в D в течение 240 с

Для проверки оксиметра отражательной способности в однопиксельном режиме мы использовали установку, в которой оксигенацию добровольца можно изменить, изменяя концентрацию кислорода во вдыхаемом воздухе (рис. 4 B ). Высотный симулятор используется для изменения концентрации кислорода в воздухе, который доброволец вдыхает через лицевую маску. В зависимости от концентрации кислорода в воздухе оксигенация добровольца меняется. Это изменение оксигенации затем улавливается коммерческим датчиком пальца и датчиком режима отражения на лбу.Расчетное насыщение кислородом с использованием коммерческого датчика (SpO2t) и датчика отражательной способности (SpO2r) показано на рис. 4 C и D . Мы варьировали концентрацию вдыхаемого кислорода (O2%) от 21% до 15% в течение 8 минут. В течение первых 30 с устанавливалась базовая концентрация кислорода 21%, а затем снижалась до 17,5% при t = 30 с; после удержания O2% на уровне 17,5% в течение 120 с, процент O2 был дополнительно снижен до 15% при t = 150 с и оставался на этом уровне в течение 150 с. Затем O2% был возвращен к базовому уровню 21%.

Для датчика, работающего в режиме передачи, насыщение кислородом (SpO2t) снижается с 96% до 90,5%, а затем возвращается до 94,5%. Для датчика режима отражения на лбу насыщение кислородом (SpO2r) изменяется с 98% до 90,4%, а затем возвращается до 93,5%. Мы наблюдали среднюю ошибку 1,1% между SpO2t и SpO2r за период 8 мин. Сигналы PPG для зондов в режиме передачи и отражения при 240 с E и F . Пики сигнала PPG и рассчитанная частота сердечных сокращений из пиков PPG показывают почти идентичные результаты как для SpO2t, так и для SpO2r.Здесь наблюдается ошибка 0,85% между SpO2t и SpO2r, которая находится в пределах погрешности от 1% до 2%, присущей пульсовой оксиметрии.

Время прихода импульса на лоб и пальцы разное; задержка составляет порядка 50 мс (29), что может незначительно повлиять на расчет импульсной оксигенации. Поэтому для более прямого сравнения импульсной оксиметрии в режиме пропускания и отражения мы собрали данные пульсовой оксиметрии как в режиме пропускания, так и в режиме отражения от пальцев одной руки, как показано в приложении SI, приложение , рис.S10. В этом эксперименте напечатанный датчик отражательной способности помещается под один палец, а промышленный контактный датчик, работающий в режиме передачи, надевается на другой палец. Коммерческие и отражающие пальцевые датчики обеспечивают практически идентичное изменение SpO2 при различных концентрациях вдыхаемого кислорода. Мы наблюдали среднюю ошибку 0,41% между промышленным датчиком на пальце, работающем в режиме пропускания, и напечатанным оксиметром отражательной способности.

Чтобы исследовать температурные эффекты датчика отражательной способности, мы задействовали OLED-светодиоды устройства при различных условиях движения и записали соответствующие температуры датчика на предплечье добровольца ( SI Приложение , рис.S11). Мы наблюдали незначительное изменение температуры - температура датчика оставалась в пределах 32 ± 0,5 ° C при различных напряжениях возбуждения OLED от 0 В до 9 В. Более того, чтобы изучить влияние внешнего давления на датчик отражения, мы собрали отражение -режимный сигнал с внешним давлением 0,7 кПа и без него ( SI Приложение , рис. S12 A ). При внешнем давлении базовая линия сигнала изменяется как для красного, так и для ближнего инфракрасного каналов, а величина переменного сигнала PPG улучшается для красного канала ( SI Приложение , рис.S12 B ) по сравнению с сигналом PPG переменного тока без внешнего давления ( SI Приложение , рис. S12 C ). Однако для расчетов пульсоксиметрии используется отношение пульсирующего (переменного тока) к стационарному (постоянному току) сигналов на двух длинах волн, которое остается почти таким же: Ros ′ = 0,65 с внешним давлением и Ros ′ = 0,67 без внешнего давления.

Мониторинг насыщения кислородом In Vivo 2D.

Модель пульсоксиметрии применима при наличии пульсирующего сигнала артериальной крови.В отсутствие пульсирующего сигнала артериальной крови мы используем модифицированную модель (уравнение 5 и SI Приложение ) для мониторинга локальных изменений оксигенации тканей руки добровольца в нормальных и ишемических условиях. Ограничивая кровоснабжение руки с помощью манжеты, мы вызываем временную ишемию руки, раздувая манжету до 50 мм рт.ст. выше систолического давления. Мы используем ROA для отслеживания изменения насыщения кислородом (ΔSO2) в нормальных условиях и при ишемии, вызванной давлением манжеты, с помощью ROA.Схема измерения показана на рис. 5 A , где ROA используется для измерения ΔSO2 на предплечье, в то время как манжета используется для контроля кровоснабжения руки, впоследствии изменяя ΔSO2 измеряемой ткани. В нормальных условиях имеется пульсирующий сигнал артериальной крови ( SI Приложение , рис. S13), который можно использовать с моделью пульсоксиметрии. Однако, когда кровоснабжение ограничено, для измерения ΔSO2 может быть проведена только оксиметрия отражательной способности.

Фиг.5.

Двухмерный мониторинг насыщения кислородом in vivo с помощью ROA. ( A ) ROA помещается на предплечье добровольца для отслеживания изменения насыщения кислородом (ΔSO2). Кровоснабжение предплечья контролируется манжетой. Устройства 4 × 4 ROA обеспечивают пиксели оксиметра 3 × 3. ( B ) Переключение пикселей оксиметра во время работы массива. Каждый пиксель состоит из одного красного, одного NIR OLED и двух OPD. Растровое сканирование от пикселя 1 (Px1) до пикселя 9 (Px9) используется для сбора данных из ткани.( C ) ΔSO2 для ишемии, вызванной манжетой, для записи 300 с. Красные, NIR и ΔSO2 данные показаны в виде красных, черных и пурпурных пунктирных линий (пунктирные линии представляют собой средние значения для девяти пикселей оксиметра, а полосы ошибок представляют SD данных). С помощью манжеты перекрывается и восстанавливается кровоснабжение предплечья. В первые 30 с измеряется исходное значение без ишемии. Затем манжету накачивают до 50 мм рт. Ст. Сверх систолического давления при 30 с D ) Двумерные контурные карты красного, ближнего инфракрасного излучения и ΔSO2 в нормальных условиях (t = 0 с), при ишемии (t = 60 120 с) и после снятия манжеты (t = 180 240 300 с).

Устройства OLED и OPD 4 × 4 обеспечивают пиксели оксиметра 3 × 3. Эти пиксели индексируются как пиксели 1–9 (Px1 – Px9) и показаны на рис. 5 B . Растровое сканирование от Px1 до Px9 используется для сбора данных о ткани.Мы использовали скорости сканирования растра от 100 мс⋅Px −1 до 1 с⋅Px −1 . В этом диапазоне мы не наблюдали утечки канала аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Для каждого пикселя образцы собираются с частотой 500 Гц, а затем собранные данные усредняются. При частоте дискретизации более 50 мс⋅Px -1 мы наблюдали утечку канала АЦП. Ограничивающими факторами для достижения более высокой скорости сканирования являются 3 дБ отсечки OPD, сопротивление и емкость, связанные с каждым каналом, и время установления аналоговых переключателей.После сбора данных со всех 9 пикселей создаются двухмерные контурные карты красного и ближнего инфракрасного каналов и ΔSO2. Для двухмерного теста мониторинга насыщения кислородом in vivo данные в течение первых 30 секунд собираются при нормальных условиях и считаются исходными. Затем манжета используется для индукции ишемии; поэтому амплитуда сигнала в каналах красного и ближнего ИК сигналов постепенно уменьшается. Как только давление сбрасывается, сигналы выходят за пределы базовой линии (Рис. 5 C ). Инжир.5 D показывает двухмерные карты каналов сигналов красного и ближнего ИК-диапазона и ΔSO2 во время теста в нормальных условиях (t = 0 с), при ишемии (t = 60,120 с) и после отпускания манжеты (t = 180,240,300 с). . Поскольку это временное измерение, ΔSO2 остается на исходном уровне (ΔSO2 = 0%) в t = 0 с, при ишемии ΔSO2 падает до -9,3% при t = 150 с, а после отпускания манжеты ΔSO2 увеличивается до + 8,4%. при t = 180 с и возвращается к исходному + 0,7% при t = 300 с. 2D контурные карты через каждые 30 с представлены в приложении СИ , рис.S14. Мы также наблюдали, как различная продолжительность ишемии влияет на ΔSO2. SI Приложение , рис. S15 обеспечивает мониторинг ΔSO2 в течение 1 мин, 2 мин и 2,5 мин ишемии, а ΔSO2 падает до –6%, –9,5% и –11,3% соответственно во время этих экспериментов. Результаты, полученные в этих тестах, согласуются с исследованиями, описанными в литературе по ишемии, вызванной давлением манжеты (20, 24, 30, 31).

В экспериментах по двухмерному картированию оксигенации мы отслеживали оксигенацию тканей предплечья с ишемией, индуцированной манжетой давления, и без нее.Когда кровоснабжение руки перекрывается с помощью манжеты, насыщенная кислородом кровь не может циркулировать к предплечью, что приводит к снижению оксигенации тканей. Мы зафиксировали это изменение оксигенации с помощью ROA. При существующем статусе, то есть пульсоксиметрии в режиме передачи, это изменение оксигенации невозможно наблюдать, потому что, когда кровообращение прекращается, пульсирующий сигнал артериальной крови исчезает, что важно для расчета пульсовой оксигенации с использованием пульсоксиметрии в режиме передачи. .ROA может измерить изменение SO2. Более того, с возможностью 2D-картирования ROA может контролировать оксигенацию области, а не отдельной точки, что многообещающе для мониторинга оксигенации тканей, ран и недавно пересаженных органов. Кроме того, ROA может быть интегрирован в мультимодальную систему ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS), где ROA подключается к печатным электродам электромиографии (ЭМГ) или электрокардиографии (ЭКГ) на гибкой подложке, чтобы обеспечить легкий, удобный и пригодный для носки. сенсорная платформа для оценки мышц во время обычных занятий и упражнений (32–34).

Обсуждение

Существующие методы измерения концентрации кислорода в крови в значительной степени зависят от неинвазивной пульсовой оксиметрии в режиме передачи (SpO2t), которая имеет два фундаментальных ограничения: ( i ) Места обнаружения ограничены только тканями, которые могут быть просвечены и ( ii ) только одноточечные измерения могут выполняться с SpO2t из-за конфигурации датчика. Здесь мы представили гибкую печатную электронную систему, реализованную путем печати и интеграции массивов органической оптоэлектроники для измерения насыщения кислородом в режиме отражения.Обсуждаются два различных режима работы оксиметра: ( i ) пульсоксиметрия в режиме отражения (SpO2r), когда присутствует пульсирующий сигнал PPG, и ( ii ) оксиметрия отражения, когда пульсирующий сигнал PPG отсутствует. Кроме того, мы изучили конструкцию датчика и его размещение на теле. Лоб давал сильнейший пульсирующий сигнал. С помощью оксиметра отражательной способности мы контролировали сатурацию кислорода на лбу добровольца и успешно измерили SpO2r со средней ошибкой 1.1%. Использование имитатора высоты для изменения концентрации кислорода подтвердило эффективность оксиметра отражательной способности как при гипоксии, так и в нормальных условиях. Наконец, в случае медицинского шока, низкой перфузии крови или участков тела с низким сигналом PPG мы демонстрируем метод определения ΔSO2 в отсутствие пульсирующего сигнала крови. ROA использовался для пространственного картирования значений оксигенации предплечья добровольца в нормальных и ишемических условиях.

Гибкая органическая и неорганическая оптоэлектроника улучшает отношение сигнал / шум оксиметрии за счет уменьшения сигнала окружающего шума.Наша демонстрация ROA в этой статье увеличивает количество чувствительных участков оксиметрии и позволяет измерять оксигенацию в отсутствие пульсирующего сигнала артериальной крови. Кроме того, использование таких методов печати, как нанесение покрытия на лезвие и трафаретная печать для изготовления датчика на гибких пластиковых подложках, делает датчик удобным для ношения и эффективным при извлечении высококачественного биосигнала. Эта работа продемонстрировала беспрецедентный уровень контроля и интеграции в печатные электронные системы.Мы надеемся, что наша демонстрация гибкой матрицы отражающего оксиметра с возможностью двухмерного пространственного картирования будет стимулировать создание новых схем измерения и помощь в медицинских приложениях, таких как двухмерное картирование оксигенации в тканях, кожных трансплантатах, ранах и пересаженных органах.

Материалы и методы

Изготовление и определение характеристик матриц OLED.

Матрицы OLED были напечатаны на подложках PEN с рисунком ITO толщиной 125 мкм. Были размещены две полоски ITO шириной 1 см 1.На расстоянии 1 см друг от друга для создания двух столбцов OLED. Подложку помещали на плиту при 80 ° C на 3 ч в вакууме. Затем образец вынимали на воздухе и помещали на плиту при 180 ° C на 1 ч. Затем подложку обрабатывали плазмой в течение 10 с и всю поверхность обрабатывали (гептадекафтор-1,1,2,2-тетрагидродецил) (Gelest SIH5841.0) в течение 20 минут в легком вакууме (0,1–1 Торр) для придания поверхности гидрофобный. Обработанный субстрат выдерживали в камере, заполненной азотом, в течение ночи.На подложке был нанесен рисунок, обнажая активную область OLED с помощью плазмы для избирательного стравливания гидрофобного слоя. Затем на лезвие PEDOT: PSS (Clevios AI4083; Heraeus), промежуточный слой и полупроводниковые полимеры (Cambridge Display Technologies Ltd.) было нанесено покрытие, чтобы сформировать излучающий слой OLED. Для промежуточного и эмиссионного слоя использовались концентрации 6 мг⋅мл-1 и 20 мг⋅мл-1 соответственно. После того, как все слои были покрыты лезвием, образцы были извлечены из перчаточного бокса для трафаретной печати.После трафаретной печати диэлектрика и серебряных следов образцы были перенесены в термический испаритель в перчаточном боксе для испарения кальция (99,5%; Strem Chemicals) и алюминия (99,999%; сплавы ACI) для окончательной отделки стопки OLED. Окончательный набор устройств состоял из 70 нм PEDOT: PSS, 100 нм эмиссионного слоя OLED, 10 нм кальция и 100 нм алюминия. Каждый пиксель был инкапсулирован лицевой изоляцией с использованием УФ-отверждаемой эпоксидной смолы (Delo Katiobond LP612) и пластиковой пленки (PQA1) сверху. Блок источника питания (Keithley 2600) использовался для качания напряжения на устройствах, а интегрирующая сфера (спектрометр Orb Optronix SP-75) использовалась для измерения потока, выходящего из OLED.

Изготовление и характеристика массива OPD.

Массив OPD был напечатан поверх плоских подложек PEN (TeiJin PQA1) с использованием техники нанесения покрытия лезвием. Подложка сначала подвергалась плазменной обработке в Tegal Plasmod при 50 Вт в течение 10 с. Затем субстрат помещали в вакуум с 40 мкл гептадекафторполимера на 20 мин, чтобы сделать субстрат гидрофобным. Трафарет из нержавеющей стали с вырезами желаемой области PEDOT: PSS был помещен поверх подложки и затем обработан в течение 1.2 мин с кислородной плазмой в плазменной системе Diener Nano. В общей сложности 30 мкл PEDOT: PSS было равномерно распределено перед лезвием. Затем чернила были покрыты лезвием с высотой лезвия 100 мкм и скоростью 1 см⋅с-1. Затем подложку отжигали в течение 10 мин при 120 ° C. Затем подложку обрабатывали плазмой в Tegal Plasmod при 50 Вт в течение 10 с. Всего 50 мкл донора CDT 1: 2: PC71BM в 95: 5 3,3 ', 5,5'-тетраметилбензидин: бензилбензоат (TMB: BB) было распределено в верхней части массива. Затем чернила были покрыты лезвием с высотой лезвия 200 мкм и скоростью 2.5 см⋅с −1 . Затем подложку отжигали в течение 1,5 ч при 120 ° C. Затем паста из чешуек серебра была нанесена трафаретной печатью поверх массива и затем отожжена в перчаточном ящике в течение 5 минут при 120 ° C. Наконец, алюминиевый катод при базовом давлении 5⋅10−6 Торр со скоростью 3–5 Å⋅s − 1 был испарен, чтобы закончить стопку OPD. Окончательный набор устройств состоял из 50 нм PEDOT: PSS, активного слоя OPD 150 нм и алюминия 60 нм.

Управляющая электроника для ROA.

Управляющая электроника была разработана для поддержки оксиметрии отражательной способности в однопиксельном и матричном режимах.Кроме того, система была разработана для измерения оксигенации с пульсирующим сигналом артериальной крови или без него. Мы использовали AFE Texas Instruments (AFE4490) для последовательного управления OLED-светодиодами и считывания сигнала OPD. Массивы OLED и OPD были подключены к управляющей электронике с помощью разъемов FFC. Пиксели в массиве выбирались с помощью аналоговых переключателей (Analog Devices ADG1608). AFE управлялся микроконтроллером Arduino Due. Программное управление AFE позволило гибко выбирать параметры управления OLED и регулировать схему переменного усиления OPD.Светодиоды питались током 10 мА · см −2 от батареи 9 В в двухтактном режиме. Для усиления фототока использовалась двухкаскадная схема усиления OPD. В первом каскаде использовался резистор обратной связи 100 кОм, во втором - единичное усиление. Наконец, данные были собраны с использованием интерфейса USB и обработаны с использованием собственного программного обеспечения.

Сбор и обработка данных импульсной оксиметрии в отраженном режиме (SpO2r).

Для мониторинга оксигенации при наличии пульсирующего сигнала оксигенацию добровольца изменяли с помощью симулятора высоты (Everest Summit II Altitude Generator).Высота 5 000 футов и 8 000 футов соответствует концентрации кислорода 17,5% и 15% соответственно. Изменение концентрации кислорода изменило насыщение кислородом добровольца, которое контролировалось с помощью датчика оксиметра пропускающего режима на пальце (SpO2t) и напечатанного датчика отражательной способности на лбу (SpO2r). Данные для красного и ближнего инфракрасного каналов были собраны одновременно для SpO2t и SpO2r с помощью управляющей электроники. Были вычислены пики PPG, частота сердечных сокращений и соотношение соотношений красного и NIR PPG сигналов, а затем был рассчитан модифицированный закон Бера-Ламберта (уравнение. 2 ) в дополнение к эмпирической поправке использовалась для расчета как SpO2t, так и SpO2r.

Сбор и обработка данных оксиметрии отражения.

Для измерения оксигенации в отсутствие пульсирующего сигнала артериальной крови у добровольцев вызывали ишемию предплечья с помощью манжеты. После выполнения базового измерения манжета была использована для индукции ишемии, используя давление на 50 мм рт.ст. выше систолического давления. Манжету сняли через 2 мин ишемии.Данные записывали в течение 5 минут для наблюдения за изменением оксигенации с помощью ROA. Растровое сканирование от Px1 до Px9 использовалось для сбора данных о ткани. Модифицированная модель, как описано в формуле. 5 использовался для мониторинга оксигенации тканей. Данные из 9 пикселей были построены с использованием интерполяции ближайшего соседа для создания 2D пространственных карт красного и NIR каналов и изменения оксигенации.

Все эксперименты по отражательной оксиметрии, выполненные на людях, проводились с информированного согласия и одобрения Институционального наблюдательного совета Беркли Калифорнийского университета, идентификатор протокола 2014-03-6081.

Пульсоксиметрия | Измерение состояния кислорода

Пульсоксиметр, который используется для оценки кислородного статуса пациентов в различных клинических условиях, становится все более распространенным оборудованием для мониторинга.

Обеспечивает непрерывный неинвазивный мониторинг насыщения гемоглобина кислородом артериальной крови. Его результаты обновляются с каждой пульсовой волной.

Пульсоксиметры

не предоставляют информацию о концентрации гемоглобина, сердечном выбросе, эффективности доставки кислорода к тканям, потреблении кислорода, достаточности оксигенации или адекватности вентиляции.Однако они дают возможность незамедлительно заметить отклонения от исходного уровня кислорода у пациента в качестве раннего предупреждающего сигнала для клиницистов, чтобы помочь предотвратить последствия десатурации и выявить гипоксемию до того, как она вызовет цианоз.

Было высказано предположение, что увеличение использования пульсоксиметров в общих палатах может сделать их таким же обычным явлением, как термометр. Однако сообщается, что персонал имеет ограниченное образование в области эксплуатации устройства и ограниченные знания о том, как оно работает и какие факторы могут влиять на показания (Stoneham et al, 1994; Casey, 2001).

Этот документ направлен на повышение осведомленности о важности наличия соответствующей базы знаний перед использованием пульсоксиметрии, а также на предоставление источника образования и справочной информации для учебных целей. См. Мероприятие 1.

Как работает пульсоксиметр?

Пульсоксиметры измеряют поглощение света определенной длины волны оксигенированным гемоглобином по сравнению с поглощением восстановленного гемоглобина. Обогащенная кислородом артериальная кровь имеет красный цвет из-за качества содержащегося в ней оксигемоглобина, заставляющего ее поглощать свет определенных длин волн.Датчик оксиметра имеет два светодиода (светодиода), красный и инфракрасный, которые расположены на одной стороне датчика. Зонд помещают на подходящую часть тела, обычно на кончик пальца или мочку уха, и светодиоды пропускают световые волны через пульсирующую артериальную кровь к фотодетектору на другой стороне зонда. Инфракрасный свет поглощается оксигемоглобином; красный свет из-за пониженного гемоглобина. Пульсирующая артериальная кровь во время систолы вызывает приток оксигемоглобина к ткани, поглощая больше инфракрасного света и позволяя меньше света достигать фотодетектора.Насыщение крови кислородом определяет степень поглощения света. Результат обрабатывается в цифровом отображении насыщения кислородом на экране оксиметра, который обозначается как SpO2 (Jevon, 2000).

Доступны пульсоксиметры различных производителей и моделей (Lowton, 1999). Большинство из них обеспечивает визуальное цифровое отображение формы волны, звуковое отображение артериальной пульсации и частоты сердечных сокращений, а также различные датчики, подходящие для людей независимо от возраста, размера или веса. Выбор зависит от настройки, в которой он используется.Весь персонал, использующий пульсоксиметр, должен знать о его функциях и правильном использовании.

Анализ газов артериальной крови более точен; однако пульсоксиметрия считается достаточно точной для большинства клинических целей, учитывая наличие ограничений.

Факторы, влияющие на точность показаний

Состояние пациента - Чтобы рассчитать разницу между полными и пустыми капиллярами, оксиметрия измеряет поглощение света по количеству импульсов, обычно пяти (Harrahill, 1991).Для обнаружения пульсирующего кровотока в контролируемой области должна быть достаточная перфузия. Если у пациента слабый или отсутствующий периферический пульс, показания пульсоксиметра не будут точными. Наибольшему риску снижения перфузии подвержены пациенты с гипотонией, гиповолемией и гипотермией, а также пациенты с остановкой сердца. У холодных пациентов, у которых отсутствует переохлаждение, может наблюдаться сужение сосудов пальцев рук и ног, что также может нарушить артериальный кровоток (Carroll, 1997).

Неартериальный пульс может быть обнаружен, если датчик закреплен слишком плотно, что создает венозную пульсацию в пальце.Венозная пульсация также вызывается правосторонней сердечной недостаточностью, трехстворчатой ​​регургитацией (Schnapp and Cohen, 1990) и эффектом жгута манжеты для измерения кровяного давления над датчиком.

Сердечная аритмия может привести к очень неточным измерениям, особенно при наличии значительного апекса / лучевого дефицита (Woodrow, 1999).

Внутривенные красители, используемые в диагностических и гемодинамических исследованиях, могут вызывать неточные, обычно более низкие оценки насыщения кислородом (Jenson et al, 1998). Также следует учитывать эффекты сильно пигментированной кожи, желтухи или уровня билирубина.

Правильное использование пульсоксиметрии требует большего, чем просто чтение числового дисплея, поскольку не все пациенты с одинаковым SpO2 имеют одинаковое количество кислорода в крови. Насыщение 97% означает, что 97% от общего количества гемоглобина в организме заполнено молекулами кислорода. Следовательно, интерпретация сатурации кислорода должна производиться в контексте общего уровня гемоглобина пациента (Carroll, 1997). Еще один фактор, влияющий на показания оксиметра, - это то, насколько тесно связаны гемоглобин и кислород, что может меняться в зависимости от различных физиологических условий.

Внешние воздействия - Поскольку пульсоксиметр измеряет количество света, проходящего через артериальную кровь, яркий свет, падающий непосредственно на датчик, искусственный или естественный, может повлиять на показания. Грязные датчики (Sims, 1996), темный лак для ногтей (Carroll, 1997) и засохшая кровь (Woodrow, 1999) могут повлиять на точность показаний, затрудняя или изменяя поглощение света контактными датчиками.

Оптическое шунтирование влияет на точность и возникает, когда датчик неправильно расположен, так что свет проходит напрямую от светодиода к фотодетектору, не проходя через сосудистое русло.

Перемещение и смещение датчика, которое может быть вызвано ритмичным движением, таким как тремор при паркинсонизме, судороги или даже дрожь, может привести к неточным показаниям. Физические упражнения и вибрация также могут затруднить определение пульсоксиметром, какая ткань пульсирует.

Ложно завышенные показания - Пульсоксиметры могут давать ложно завышенные показания в присутствии окиси углерода. Окись углерода связывается с гемоглобином примерно в 250 раз сильнее, чем кислород, и, оказавшись на месте, препятствует связыванию кислорода.Он также окрашивает гемоглобин в ярко-красный цвет. Пульсоксиметр не может отличить молекулы гемоглобина, насыщенные кислородом, от молекул, несущих оксид углерода (Casey, 2001). Ложно завышенные показания также всегда получаются от курильщиков - на показания влияют до четырех часов после выкуривания сигареты (Dobson, 1993). К другим источникам окиси углерода относятся пожары, вдыхание выхлопных газов автомобилей и продолжительное пребывание в условиях интенсивного движения.

Есть также некоторые свидетельства того, что анемия приводит к ложно завышенным показаниям (Jensen et al, 1998).

Опасности использования пальца

Продолжительное использование датчика может вызвать образование волдырей на подушечке пальца или повреждение кожи или ногтевого ложа при надавливании. Ожоги также представляют опасность при постоянном использовании зонда, который следует менять каждые два-четыре часа (MDA, 2001; Place, 2000).

Woodrow (1999) предполагает, что если датчик поместить на парализованную конечность, пациент не сможет предупредить персонал о дискомфорте и возможных ожогах.

Пульсоксиметрия, как и любой другой вид мониторинга, является дополнением к лечению.Внимание должно быть сосредоточено на человеке, а не на машине. Точность рутинной пульсоксиметрии не следует воспринимать как должное, и медперсонал и медицинский персонал должны знать, что технология приносит пользу пациентам только в том случае, если персонал, использующий ее, может правильно использовать оборудование и со знанием дела интерпретировать результаты.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ 1

Прежде чем читать дальше, рассмотрите свои текущие знания и навыки в области использования пульсоксиметрии:

  • Как работает пульсоксиметр?
  • Что он измеряет?
  • Какие факторы влияют на точность показаний?

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ 2

Вспомните, когда вы в последний раз использовали пульсоксиметрический мониторинг в своей клинической области:

  • Какие аспекты состояния пациента вы должны были учитывать, прежде чем определять точность показаний?
  • Какие внешние или технические факторы, если таковые имеются, вы учли для определения точности показаний?

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ 3

Поразмыслив над предыдущим занятием, есть ли какие-либо факторы, которые, по вашему мнению, могли повлиять на точность показаний в последний раз, когда вы использовали пульсоксиметрию?

Авторы

Мэнди Хауэлл, бакалавр (с отличием), RN, OND, FETC, DPSN, DMS, Dip Asthma, Dip Resp Management

Старшая клиническая медсестра, Общая внутренняя медицина, Городская больница Сандерленд NHS Trust, Королевская больница Сандерленда, Сандерленд

Кэрролл , П.(1997) Пульсоксиметрия у вас под рукой. РН 60: 2, 22-27.

Кейси , Г. (2001) Транспорт кислорода и использование пульсоксиметрии. Стандарт медсестер 15: 47, 46-53.

Добсон , Ф. (1993) Проливая свет на пульсоксиметрию. Стандарт медсестринского дела 7: 46, 4-11.

Harrahill , M. (1991) Записная книжка травм. Пульсоксиметрия: жемчуг и подводные камни. Журнал неотложной медицинской помощи 17: 6, 437-439.

Дженсен , Л.A., Onyskiw, J.E., Prasad, N.G.N. (1998) Метаанализ мониторинга сатурации артериальной крови кислородом с помощью пульсоксиметрии у взрослых. Сердце и легкие 27: 6, 387-408.

Jevon , P. (2000) Пульсоксиметрия: 1. Практические процедуры для медсестер. Время ухода 96: 27, 43-44.

Lowton , K. (1999) Пульсоксиметры для обнаружения гипоксемии. Профессиональная медсестра 14: 5, 343-350.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *