脉搏血氧仪能丈量血氧饱和度的原理是什么？智能手表能够 ...

脉搏血氧仪能丈量血氧饱和度的原理是什么？智能手表能够替代吗？

有的朋友对脉搏血氧仪丈量血氧饱和度的原理特别感兴味，并问能不能运用智能手表替代。

今天，我们就细致说说这事。

脉搏血氧仪能够精确丈量血氧饱和度的关键点有两个：

分辨氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白

上一次在 指夹式血氧仪准吗？新冠疫情当前，哪些人需求它？ 一文中，我曾经引见一些相关基础学问和概念。

我们曾经学习到，吸入的氧气从肺泡进入血液，主要与血液红细胞中的血红蛋白分子分离成氧合血红蛋白[HbO2]，血液就变成鲜红色的动脉血，沿着动脉输送到全身为组织细胞供给代谢所需求的氧气。

在组织内，氧气从氧合血红蛋白上解离下来供给细胞代谢运用，氧合血红蛋白就变成脱氧血红蛋白(HHb），血液也从鲜红色的动脉血变成暗红色的静脉血。

血液中氧合血红蛋白的浓度与血液中总（氧合+脱氧）血红蛋白浓度的比值，就是血氧饱和度。

我们今天要谈的主要是动脉血的氧饱和度(SaO2)，以及如何应用无创技术测定脉搏血氧饱和度（SpO2）来替代动脉血的氧饱和度的基本原理。

从动脉血到静脉血，血液颜色为什么会改动呢？

这就触及脉搏血氧仪的第一个基本原理，氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对红光和近红外光（near-infrared ray，IR）的吸收存在显著的差别，氧合血红蛋白比脱氧血红蛋白能够吸收更多的红外光和更少的红光——吸收更少的红光，就意味着散射更多的红光，这正是动脉血看起来呈鲜红色的缘由；

另一方面，脱氧血红蛋白能够吸收更多的红光，因而看起来就呈现暗红色。

我们知道，红光和红外线具有更长的波长，因而具有更强的组织穿透才干；而蓝光、绿光、黄光等更容易被血管组织以外的组织和水更多地吸收。

正是应用以上氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白之间光吸收特性上的差别，脉搏血氧仪从置于手指一侧探臂上一个小型发光二极管发出波长为660 nm的红光和940 nm的近红外光；再应用置于手指另一侧探臂上的光电二极管接纳穿过的光线，就能够检测到被吸收的红光和红外光的相对量，从而计算出血液中分离和未分离氧气的血红蛋白的比例，最终肯定血氧饱和度的。

分辨动脉与静脉部分的血氧饱和度,提取动脉血氧饱和度

以上过程计算出的仅仅是测定部位动静脉混合血液的血氧饱和度，而不是我们最终想要得到的动脉血的血氧饱和度。

这就触及另外一个问题，如何分辨手指部位分别来自动脉和静脉血液的血氧饱和度，并从中提取出能够较为精确地替代动脉血氧饱和度。

脉搏血氧仪能够只“提取”检测动脉血的脉搏血氧饱和度，是基于以下原理:

我们知道，所谓动脉是指能够随心脏搏动而搏动的血管，留意脏收缩时动脉舒张，其中血容量增加；心脏舒张时动脉收缩，其中血容量减少；进而其所吸收的红光和红外光的量也随着心动周期而动摇。

相反，静脉和毛细血管却不能随心动周期而搏动，其中的血量与周围皮肤、脂肪、骨骼等组织的体积均坚持相对恒定。

这也就意味着，假如连续探测心动周期中透射过手指的红光和红外光线的量，脉搏血氧仪就能够应用心动周期中对两种光吸收幅度变更曲线，“剔除”出周期中坚持不变的部分，改动的部分就全部来自其中的动脉血。

如何将脉搏血氧仪测定的数值与真实的动脉血氧饱和度对应

往常还剩下最后一个问题，那就是如何将运用脉搏血氧仪测定的脉搏血氧饱和度数值与真实的动脉血氧饱和度对应。

处置这个问题的措施也跟肯定其他生理参数一样，就是招募大量意愿者，经过动脉穿刺获取动脉血液中止血氧剖析，以取得真实的动脉血氧饱和度；同时应用脉搏血氧仪测定同时期的脉搏血氧饱和度，获取一个阅历系数中止校准。

由于开发协议允许招募的是动脉血氧饱和度从100%到大约70%的意愿者，取得阅历系数不能用于血氧饱和度低于70%所检测到的脉搏血氧饱和度。

这也是一切制造商都强调脉搏血氧仪只适用于监测血氧饱和度介于70%到100%人群脉搏血氧饱和度监测的缘由。

如何正确运用脉搏血氧仪

由此我们也可知，运用脉搏血氧仪取得的只是真实动脉血氧饱和度的一个估值，其精确性必定会遭到很多要素的影响。

研讨表明，检测部位血液循环状况，皮肤色素冷静，皮肤厚度，皮肤温度，吸烟（收缩血管），以至涂指甲油都可能会影响脉搏血氧饱和度测定的精确性。

因而，在家中运用脉搏血氧仪需求遵照以下倡议：

• 运用经过药监部门批准上市的脉搏血氧仪；
• 严厉遵照制造商提供的运用阐明中止操作；
• 丈量时保障手的暖和，并坚持放松；
• 丈量时手指不能高于心脏水平面；
• 去除手指上的任何指甲油；
• 丈量时要坚持静坐，不要移动脉搏血氧仪所在的身体部位；
• 等候几秒钟，直到读数中止变更，以获取一个稳定的数字；
• 记载下所测得脉搏血氧饱和度数值，以及丈量日期和细致时间，以便动态察看。

同时，还需求留意，不能完整依赖于脉搏血氧仪丈量的数据，还应该 熟习呈现低氧水平的其他迹象:

• 脸、嘴唇或指甲呈蓝色；
• 气短、呼吸艰难或咳嗽加重；
• 焦躁不安和明显不适；
• 胸痛或胸闷；
• 呼吸和脉搏加快。

只需察看到呈现以上迹象中的任何一个，就都可能提示呈现了低氧血症，要及时就医，而不要单纯依赖脉搏血氧仪的数据，构成救治延误。

智能手表能够替代脉搏血氧仪吗？

人体可供监测脉搏血氧饱和度的部位不止手指，还包含耳垂、鼻子和前额，由于这些区域皮肤皮肤血管密度比其他部位要高得多。

但是，不同部位丈量运用的探头以及原理并不完整相同，适用于不同部位的探头不能混用。

适用于前额部位的探头应用的不是光线的透射而是反（散射）射原理，更不能与上述几种应用透射原理的“夹式”双探头混用。

而智能手表监测脉搏血氧饱和度的原理也是应用氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白对对红光和红外光不同吸收的原理，但检测的不是透射过检测部位的光线，而是散射回来的光线。

而且，像智能手表这种可穿戴电子设备究竟不是受药物监管部门监视和管理的医学设备，固然理论上也是能够获取检测部位的脉搏血氧饱和度。

但是，结果的精确度和精度（可重复度）都距离作为医疗设备的脉搏血氧仪有很大差距。

好比，脉搏血氧仪制造商都宣称自己的设备丈量精确度仅与实践的动脉血氧饱和度之间存在±2%的误差，实践允许误差在±5%以内。

而智能手表测得的脉搏血氧饱和度与实践的动脉血氧饱和度之间能够相差达20%。

因而， 智能手表等可穿戴电子产品绝对不能替代脉搏血氧仪用于血氧饱和度的医学监测。