Принцип работы пульсоксиметра на палец кратко

Обновлено: 05.07.2024

Из-за пандемии коронавируса многие узнали о насыщении крови кислородом и что с показателем менее 92% человека ждет госпитализация. Для измерений используют пульсоксиметры (это может быть отдельный прибор или функция в смарт-часах). Разберемся, как они работают.

На чем основан метод пульсоксиметрии

Немного теории. Наша кровь примерно на 55% состоит из плазмы — желтовато-белой жидкости, состоящей из воды, белков, солей, микроэлементов и витаминов. Около 45% занимают эритроциты (красные кровяные тельца), менее одного процента приходится на лейкоциты (белые кровяные тельца) и тромбоциты (кровяные пластинки).

Существуют вены, которые несут насыщенную кислородом кровь. Например, легочные вены. Но это всё частности.

С теорией покончено, поговорим о принципе работы пульсоксиметра. Диоды с одной стороны устройства просвечивают палец красным и инфракрасным светом, а чувствительный элемент с противоположной стороны улавливает этот свет. Фотодетектор регистрирует изменения цвета крови, который как раз зависит от насыщения кислородом.

Медицинские пульсоксиметры для взрослых чаще всего напоминают прищепку, которую надевают на палец (или ухо), а специальную прищепку для младенцев — на стопу. В среднем пульсоксиметры показывают результат примерно за 10–20 секунд.

После измерения на экране появляются проценты — насыщение гемоглобина кислородом (или сатурация). Если прибор показывает 96% — значит, 96% гемоглобина переносит кислород, а 4% — нет, то есть несет углекислоту.

Кроме того, пульсоксиметр определяет частоту пульса, а некоторые приборы показывают пульсовую волну. Она определяет, правильно ли работает сердечно-сосудистая система.

Как работают пульсоксиметры в умных часах?

В отличие от медицинских пульсоксиметров умные часы не могут просветить запястье, поэтому измеряют отражение света от части тела. Отраженные лучи передают данные лишь в некоторых частях запястья, а изменение положения часов влияет на точность датчика.

Есть ли норма для сатурации?

У здорового человека нормальная сатурация — 95–99% (у курильщика этот показатель может составлять 95–96%). Это означает, что ткани организма не страдают от нехватки кислорода — гипоксии. Если показатель опускается ниже 95% или приближается к 90%, это повод незамедлительно обратиться ко врачу.

Чем опасна гипоксия?

Острая гипоксия, при которой сатурация снижается в течение нескольких минут, в первую очередь угрожает мозгу человека. Длительная нехватка кислорода ухудшает усвоение, становится сложнее запоминать информацию и решать простые задачи. Отсутствие дыхания и сердцебиения в течение пяти-шести минут приводит к необратимым изменениям мозга.

Существует также хроническая гипоксия, которая может развиваться в течение месяцев или даже лет. Если насыщение гемоглобина кислородом снижается в медленном темпе, то организм больного адаптируется к изменениям, и человек не ощущает нехватки кислорода. Например, за два месяца сатурация может измениться на 8% (при некоторых хронических болезнях достигает 88%).

Кстати, мы провели эксперимент и выяснили, что точнее — пульсоксиметр или умные часы .

Пульсоксиметры — это приборы, с помощью которых измеряется уровень насыщения гемоглобина кислородом, а также частота пульса.

Кислород — жизненно необходимый элемент, поскольку практически все процессы жизнедеятельности организма требуют его присутствия. Если уровень кислорода в организме падает, такое состояние называют гипоксией. А его острая нехватка в течение всего нескольких минут может привести к гибели человека.

Кислород переносится в ткани гемоглобином — особым белком, содержащимся в эритроцитах (красных кровяных тельцах). Собственно, за счет гемоглобина кровь и имеет красный цвет. Чтобы ткани получили достаточный уровень кислорода, необходимо сочетание сразу нескольких факторов:

Кислород должен попасть в легкие, т.е. человек должен дышать.
Из альвеол кислород должен попасть в кровь, т.е. необходим альвеолярный газообмен.
Кровь должна содержать достаточное количество гемоглобина.
Должно адекватно работать сердце, чтобы кровь перекачивалась в достаточном объеме.
И должен быть адекватным циркулирующий объем крови (не должно быть кровотечения).

Нарушение хотя бы на одном из этих этапов может привести к гипоксии и даже гибели пациента. Пульсоксиметры позволяют в режиме реального времени оценивать насыщение кислородом артериальной крови и обнаруживать гипоксию на самых ранних этапах, еще до развития клинических симптомов.

Как работает пульсоксиметр

Пульсоксиметр имеет две части: датчик и монитор. Остановимся на каждой из них подробнее.

Датчик пульсоксиметра
Он образован двумя частями:

светоизлучающие диоды;
детектор света.

Датчик располагается в местах, где легко определяется пульс, при этом светодиоды находятся напротив фотодетектора, чтобы улавливать разницу проходящего света. При включении пульсоксиметра диоды светятся красным. Они излучают свет, который направляется через биологические ткани. В зависимости от уровня насыщения крови кислородом, часть этого излучения поглощается. Фотодетектор улавливает эту разницу излучения, и микропроцессор на этом основании рассчитывает уровень сатурации, который на мониторе отображается как SpO₂. Обычно диапазон измерения SpO₂ составляет от 70 до 100 %.

В зависимости от особенностей конфигурации, датчики аппарата могут крепиться к пальцам, мочке уха и другим частям тела. Чаще всего они имеют вид прищепки.

Монитор
Монитор в свою очередь также состоит из двух частей:

Микропроцессор — переводит данные, полученные датчиком в визуальную информацию.
Экран — отображает полученную информацию. Обычно на мониторе в режиме реального времени регистрируется частота пульса, кривая пульса и уровень оксигенации SpO₂.

Некоторые модели пульсоксиметров оснащены звуковыми сигналами тревоги, которые реагируют на изменение сатурации и пульса. Например, звук может менять свою высоту, в зависимости от уровня сатурации. Это позволяет оценивать динамику не глядя на монитор, что очень удобно во время проведения реанимационных мероприятий или во время анестезии.

Виды пульсоксиметров

В зависимости от особенностей конструкции, пульсоксиметры могут быть стационарными или портативными. Стационарные медицинские приборы представляют собой довольно большое оборудование, которое устанавливается в отделениях реанимации, операционных и других отделениях лечебных учреждений. Портативные приборы — это легкие мобильные устройства, которые могут быть поясными, наручными, напалечными и др. Их используют не только в медицине, но и в домашних условиях, например, для контроля состояния больного человека. А есть версии напалечного пульсоксиметра с оригинальным дизайном для детей, например, пульсоксиметр Topmed FP-10.

Некоторые модели обладают встроенной памятью, что позволяет переносить полученные данные на компьютер и в архив. Это удобно, если пользоваться пульсоксиметром дома, а потом предоставлять результаты своему врачу.

Инструкция по применению

Портативные модели пульсоксиметров легко применять в домашних условиях. Работают они от батареек или аккумуляторов, которые заряжаются от сети. Использовать их можно как самостоятельно, так и с помощью других людей. Перед первым применением важно ознакомиться с инструкцией к конкретному прибору. Существуют основные правила:

Перед применением необходимо оценить уровень заряда батареи. Если он очень низкий, данные искажаются.
Если прибором долго не пользовались, желательно протереть датчики сухой салфеткой.
После включения пульсоксиметра необходимо выждать 1–2 минуты, пока произойдет загрузка.
Пульсоксиметр может устанавливаться на палец, ухо или крылья носа. При измерении на пальце желательно, чтобы ноготь был без лака, во избежание искажения результатов.
Время измерения должно быть не менее 25 секунд, при этом желательно соблюдать неподвижность (не касается неонатальных датчиков).
После окончания измерения пульсоксиметр необходимо выключить и хранить вдали от влаги и прямых солнечных лучей.

Результаты

Нормальными показателями SpO₂ считается 95–98 %. Если уровень выше 98 %, данные необходимо перепроверить. Снижение сатурации до 94 % является опасным состоянием и требует обращения к врачу. При бессимптомном снижении сатурации ниже 90 %, необходимо проверить заряд батареи. Нормальный уровень пульса у взрослых находится в пределах 60–90 ударов в минуту, у детей он выше и зависит от возраста.

В каталоге МедКомплекса А.В.К. представлен широкий выбор портативных пульсоксиметров для детей и взрослых, в том числе есть модель с неонатальным датчиком — PM-60 Mindray, который можно использовать для новорожденных. Этот пульсоксиметр работает от аккумулятора, а также от батареек. Все остальные модели работают от батареек, которые идут в комплекте.

Пульсоксиметрия – это простой и безболезненный метод измерения насыщения, или сатурации гемоглобина крови кислородом, или оперативный неинвазивный (без введения инструмента в полости организма) способ контроля сатурации (насыщенности гемоглобина крови кислородом).

Зачем нужен пульсоксиметр?

Для измерения частоты пульса (удары в минуту в среднем за 5-20 секунд) и насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом – среднее количество кислорода, связанное с каждой молекулой гемоглобина. Данные выдаются в виде процента насыщения и звукового сигнала, высота которого изменяется в зависимости от сатурации.

Пульсоксиметр не дает информации о содержании кислорода в крови, о количестве растворенного в крови кислорода, о дыхательном объеме, частоте дыхания, о сердечном выбросе или артериальном давлении.

Применение пульсоксиметров целесообразно при обследовании состояния пациента в клиниках и в ходе процедур с седацией пациентов. Это также необходимо при оперативной транспортировке пациента или после анестезии при непрерывном контроле процесса пробуждения. При помощи этих приборов проводится и измерении уровня SaO2 и ЧСС во время анестезии.

Источниками излучения в пульсоксиметрическом датчике являются два встроенных светоизлучающих диода. Излучаемый ими свет проникает сквозь мягкие ткани и принимается фотоприемником, от которого результат замера передается вычислительному блоку (микропроцессору).

Пульсоксиметр, как правило, включает в себя вычислительный (компьютерный) блок и специализированный датчик, фиксирующийся на мочке уха пациента или на пальце.

При нарушении функции легких им не удается извлекать из воздуха достаточное количество кислорода, и сатурация падает. Если болезнь развивается постепенно, в течение месяцев и лет, человек может не замечать снижение сатурации до 92-95%. Однако уже на этом этапе ухудшается переносимость физической нагрузки. При снижении сатурации до 89-92% следует задуматься о необходимости кислородотерапии и/или неинвазивной вентиляции легких.

Для определения каких заболеваний используется?

Для заболеваний сердечно-сосудистой либо дыхательной системы.

К сведению:

Гемоглобин — белок, ответственный за перенос кислорода. В артериальной крови (той, которая идет от легких к органам) гемоглобин в норме почти весь связан с кислородом. Иначе говоря, нормальная сатурация артериальной крови — 97-100%.

Пульсоксиметрия может осуществляться как с помощью многофункциональных реанимационных мониторов, так и с помощью портативных пульсоксиметров, работающих от батарейки. Последние очень удобны для домашнего использования. Пульсоксиметр представляет собой прибор размером со спичечный коробок, который надевается на палец руки пациента. Метод абсолютно безопасный и безболезненный.

Для диагностики нарушений сна используют компьютерные пульсоксиметры. Больной надевает такой пульсоксиметр на палец вечером и снимает — утром. В течение ночи прибор записывает показатели. На следующий день врач может получить данные с пульсоксиметра и выявить характерное снижение сатурации.

Пульсоксиметр состоит из датчика, предназначенного для сбора показателей, микропроцессора, обрабатывающего показатели, и дисплея, отображающего результат измерения.

Датчик прибора, закрепляющийся на пальце, мочке уха или крыле носа, имеет два светодиода: красный и инфракрасный.

Проходя через кровь и ткани, свет, излучаемый светодиодами, улавливается светочувствительным элементом, расположенным на противоположной стороне датчика. Степень поглощения световых волн зависит от степени насыщения гемоглобина крови кислородом. Также кровь и ткани изменяют цвет проходящего через них света. По этим параметрам вычислительный механизм пульсоксиметра определяет степень насыщения крови кислородом.

Проходя через кровь и ткани, световой сигнал приобретает пульсирующий характер, т.к. с каждым сердечным сокращением, изменяется объем кровеносных сосудов. По количеству колебаний прибор определяет пульс пациента.

Остальные показатели рассчитываются при помощи микропроцессора.

Таким образом, пульсоксиметр представляет собой простой в использовании прибор позволяющий проводить измерения быстро, с высокой точностью и без каких-либо неудобств для пациента.

Читайте также: