Пульсоксиметр: назначение и принцип работы¶

Пульсоксиметр — это медицинский прибор неинвазивного типа, предназначенный для измерения насыщения (сатурации) гемоглобина артериальной крови кислородом (SpO₂) и частоты пульса. Прибор применяется в клинической практике, при мониторинге состояния пациентов, а также в бытовых условиях для самостоятельного контроля дыхательной функции. Основным методом работы устройства является пульсовая оксиметрия — оптический способ оценки степени оксигенации крови без забора биологических проб.

¶Принцип работы

В основе работы пульсоксиметра лежит закон Бугера — Ламберта — Бера, описывающий ослабление света при прохождении через поглощающую среду. Гемоглобин в оксигенированной форме (HbO₂) и дезоксигенированный гемоглобин (Hb) по-разному поглощают свет в красной и инфракрасной областях спектра:

• оксигенированный гемоглобин сильнее поглощает инфракрасное излучение (около 940 нм);
• дезоксигенированный гемоглобин сильнее поглощает красный свет (около 660 нм).

Прибор содержит два светодиода, излучающих свет на этих длинах волн, и фотодетектор, регистрирующий прошедший через ткань сигнал. По соотношению поглощения на двух длинах волн вычисляется процент сатурации.

Дополнительно используется принцип фотоплетизмографии: артериальная кровь пульсирует, поэтому поглощение света меняется во времени. Пульсоксиметр выделяет переменную (пульсовую) составляющую сигнала, что позволяет отличать артериальную кровь от венозной и других тканей и одновременно определять частоту сердечных сокращений.

¶Устройство и типы

Конструктивно типичный пульсоксиметр включает:

• датчик с двумя светодиодами и фотодетектором;
• микропроцессор для обработки сигнала;
• дисплей для отображения SpO₂ и пульса;
• элемент питания.

По форме выпуска различают несколько видов:

¶История

Метод оксиметрии начал развиваться в 1930-х годах, когда немецкий врач Карл Маттес создал первый прибор для измерения кислородной насыщенности тканей с использованием красного и инфракрасного света. В 1940-х годах Гленн Миллікен разработал оксиметр для военной авиации, позволявший пилотам контролировать оксигенацию на высоте. Существенный вклад внёс японский инженер Тосио Аояги, который в 1972 году совместно с компанией Nihon Kohden создал первый пульсоксиметр, работавший по принципу двух длин волн с учётом пульсации. В 1970–1980-х годах технология вошла в клиническую практику, а с 2000-х годов получила массовое распространение в виде бытовых напальцевых моделей.

¶Нормальные показатели

Сатурация выражается в процентах. Ориентировочные значения у здорового человека:

• 95–100 % — норма;
• 90–94 % — умеренная гипоксемия, требует внимания;
• ниже 90 % — выраженная гипоксемия, показание для срочной медицинской оценки.

Показатели могут зависеть от возраста, высоты над уровнем моря, наличия хронических заболеваний лёгких и сердца. У курильщиков и пациентов с хронической обструктивной болезнью лёгких (ХОБЛ) базовый уровень может быть ниже нормы.

¶Применение

Пульсоксиметры используются в следующих областях:

• Анестезиология и реанимация — непрерывный контроль оксигенации во время операций и в послеоперационном периоде.
• Пульмонология — оценка дыхательной недостаточности, контроль терапии.
• Педиатрия и неонатология — скрининг врождённых пороков сердца у новорождённых.
• Кардиология — мониторинг при сердечной недостаточности.
• Спортивная медицина — контроль нагрузок и адаптации к высокогорью.
• Домашний мониторинг — при хронических заболеваниях, во время респираторных инфекций.

¶Ограничения и источники погрешности

Точность измерения может снижаться под влиянием ряда факторов:

• низкая перфузия (плохое кровоснабжение) тканей;
• движение пациента;
• яркое внешнее освещение;
• наличие лака на ногтях или искусственных ногтей;
• отравление угарным газом (карбоксигемоглобин искажает показания);
• гипотермия;
• выраженная анемия.

Пульсоксиметр не измеряет вентиляцию напрямую и не заменяет анализ газов крови. При пограничных или сомнительных значениях требуется дополнительное обследование.

¶Технические характеристики

Современные модели обычно имеют:

• диапазон измерения SpO₂ — от 70 до 100 %;
• точность — в пределах ±2 % в диапазоне 80–100 %;
• диапазон пульса — от 30 до 250 уд/мин;
• время отклика — несколько секунд;
• звуковую и визуальную сигнализацию при выходе за пределы нормы.

¶Значение

Пульсоксиметрия стала одним из базовых методов неинвазивной диагностики. Массовое распространение бытовых приборов позволило пациентам самостоятельно отслеживать состояние дыхательной системы, что особенно проявилось в период респираторных эпидемий. В клинических условиях пульсоксиметр входит в стандарт мониторинга при анестезии и интенсивной терапии.