Пульсоксиметер

polet_fantazii — 16.10.2021 Давайте я вам расскажу про пульсоксиметр, давно собиралась, вдруг кому интересно.
Начнем с азов.
Как вы, наверное, знаете, людям для жизнедеятельности нужен кислород. Кислород находится в нашей атмосфере, составляя на уровне моря примерно 21%. Мы его вдыхаем, вместе с остальными составляющими, при помощи легких.





Легкие представляют собой сложную систему пузырьков-альвеол с очень тонкой стенкой. Пузырьки поддерживаются в "надутом" состоянии за счет специально антислипающего вещества. Из-за пузыристости, легкие имеют очень большую внутреннюю поверхность, у некоторых людей доходящую до 50 квадратных метров, то есть, площадь соприкосновения с кислородом имеет размер в жилплощадь!

Эта поверхность снаружи плотно контактирует с тонюсенькими кровеносными сосудами-капиллярами, площадь которых тоже очень велика. Кислород пассивно мигрирует (диффузирует) через эту площадь (легкость диффузии коррелирует с толщиной альвеолярных стенок) и растворяется в крови. Этот процесс описывается различными химическими и физическими законами про состояние и поведение газов при разных температуре, давлении и прочая. После диффузии, общее количество доступного кислорода в крови получается совсем небольшим, недостаточным для жизни большинства организмов. Поэтому хитрые организмы научились вырабатывать белок, называемый гемоглобином. Гемоглобин бывает разных подвидов, но для простоты мы будем называть наиболее распространенный его вид у взрослых здоровых людей просто гемоглобином.

Гемоглобин находится в красных кровяных тельцах (эритроцитах). Каждая молекула гемоглобина имеет, схематично, четыре хвоста, к которым прицепляются молекулы кислорода. Один эритроцит содержит примерно 270 миллионов молекул гемоглобина. В теле взрослого человека в среднем содержится 25 триллионов эритроцитов, с поправкой на пол, рост, возраст и разное другое. Надо ли говорить, что наличие гемоглобина очень сильно увеличивает количество кислорода, доступного для клеточного дыхания!

Но просто наличия гемоглобина еще недостаточно, он должен разгружать несомый кислород и отдавать его клеткам. Прочность связи кислорода с гемоглобином - величина непостоянная. Чем нужнее кислород клеткам, тем легче он "спрыгивает" с гемоглобина. Если здоровый человек дышит кислородом из баллона, то кислорода у организма больше, чем надо, и он не спешит отсоединиться от носителя. Если тот же человек быстро бежит за автобусом безо всякого баллона, то кислорода нужно больше, и он отсоединяется от гемоглобина куда охотнее. Таким образом, насыщение (или сатурация) гемоглобина кислородом в разных участках кровеносной системы постоянно разная, в артериях она одна, в венах другая.

Поэтому сатурация, о которой мы говорим, относится исключительно к тому гемоглобину, который только-только получил кислород из легких. В идеале, это означает, что все четыре "хвоста" гемоглобина имеют на себе по молекуле кислорода, готового "соскочить" к клеткам тела. Сатурация не особенно зависит от количества гемоглобина, она означает только количество молекул кислорода, связанного с молекулами гемоглобина. Много гемоглобина или мало, на сатурации это не скажется (до определенного предела. В живом организме все идет до определенного предела). Человек может потерять два литра крови, но сатурация гемоглобина на выходе из легких все равно будет 100%. Упадет - и значительно - сатурация гемоглобина в венах, потому что "голодные" клетки будут стараться использовать все возможные ресурсы, но ту сатурацию можно измерить непосредственно анализом капли крови, а не прибором пульсоксиметром, и мы говорим не о ней.

Сатурация гемоглобина на выходе из легких зависит, в основном, от количества кислорода в легких и от того, насколько легко этот кислород может проникнуть в кровь. Количество кислорода в легких меняется, допустим, на высоте. В прошлом году мы ездили погулять по окрестным горам, куда практически до вершины можно доехать на машине. Парковка где-то 1500 метров над уровнем моря, и дышится там нормально. Оттуда мы проползли еще вверх, и вот там было высоко, холодно, снег в конце июля и разреженный воздух. Сатурация у Дэвида, если верить датчику в телефоне-андроиде, была 92%. Мне на такой высоте идти было уже тяжеловато, мне этого кислорода не хватало.
Точно так же количество кислорода в легких падает при, допустим, самоубийстве выхлопными газами в салоне машины.
А вот попадание кислорода в кровь зависит от разных причин. Бывают заболевания легких - фиброз, муковисцидоз, при которых затрудняется переход кислорода через легочную стенку. Бывают заболевания сердца, когда оно не в состоянии обеспечить достаточный кровоток. Ну и, разумеется, пневмонии, включая ковидную.

А вот сейчас пойдет сложное.

Гемоглобин, насыщенный кислородом (оксигенированый), цвет имеет красный, а гемоглобин, потерявший кислород (деоксигенированый) , окрашен темнее. Если вы помните, цвет определяется длиной волн, которые поглощает тот или иной субстрат. Деоксигемоглобин поглощает волны в спектре красного цвета, а оксигемоглобин - в инфракрасном спектре, который мы не видим. Если взять источники красного и инфракрасного излучения, пропустить через, допустим, палец, а на другой стороне поставить детектор, то можно определить, сколько красных и инфракрасных волн прошло через палец, а сколько было задержано гемоглобином с кислородом и без кислорода.
Но живой организм динамичен. Пальцы бывают разной толщины, с разным количеством гемоглобина, световые волны подвергаются дифракции, проходя через поток эритроцитов. Поэтому измерение постоянного излучения достоверного результата не даст.
Пульсоксиметер устроен так, что он определяет излучение, проходящее через пульсирующую составляющую тела, то есть, через артериальную кровь. На одном конце - два диода, излучающие пульсирующие волны в диапазоне 600 и 900 нм, здесь могут быть небольшие вариации у разных производителей, на другом конце - детектор, и анализатор, вносящий поправку на наличие венозной крови, кожи, костей, жира. Качественные пульсоксиметры с хорошими анализаторами, используемые в больницах, способны выстроить плетизмографическую кривую на основании пульсовой волны. Эта кривая выводится на экран монитора, и из нее можно почерпнуть много других данных, помимо сатурации гемоглобина. Можно определить частоту и наполнение пульса, например. Но даже такие качественные приборы имеют погрешности. Например, если оставить датчик-прищепку на столе под источником переменного света, он вполне может нарисовать какую-то кривую и выдать какие-то резонные цифры, померить, так сказать, сатурацию у потолочной лампы. При том, что погрешность на наружный свет в алгоритм введена. Старшие врачи любят озадачивать этим примером студентов - а ну-ка, что это сейчас измеряет наш прибор?
Пульсоксиметры консьюмерского уровня погрешностей, наверное, имеют больше, но о них я знаю немного.

Другая погрешность может быть связана со снижением кровотока в том же пальце. Например, если палец замерз, стал холодным и синим, то капилляры в нем сужены, пульсовая волна определяется плохо, и сатурация будет определена неверно.
Поэтому во время операции при большой кровопотере иногда приходится использовать датчик не для пальца, а для мочки уха, например - на пальце не ловит.
Анестезиологи старой закалки любят говорить, что лак на ногтях затрудняет прохождение сигнала и искажает результат. Сейчас, с появлением более современной техники, это все менее и менее релевантно, и в большинстве случаев лак ничего не меняет. Опять-таки, я говорю про высококачественные приборы; датчик в телефоне на лак, может, и среагирует, я не знаю. Если вы измеряете сатурацию дома, то, наверное, лучше перестраховаться и измерить ее на пальце с ненакрашеными ногтями.
Нормальная сатурация обычно составляет 96-97% и выше. При более низких показателях может возникнуть нужда в дополнительной подаче кислорода. Если сатурация снижается ниже 92%, то это тревожный знак. Сатурация ниже 90% означает, что приближается грань, за которой кислородных резервов почти не осталось, и нужна поддержка дыханию, высококислородная маска или даже ИВЛ. При такой сатурации уже можно заметить изменения цвета губ у людей со светлой кожей - губы приобретают серовато-синеватый оттенок. Но это поздний знак, который легко можно просмотреть, и лучше ориентироваться на показания датчика.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив