Пульсоксиметр: устройство и принцип работы¶

Пульсоксиметр — это медицинский прибор, предназначенный для неинвазивного измерения насыщения крови кислородом (сатурации, SpO₂) и частоты пульса. Наиболее распространённая разновидность — портативный датчик, надеваемый на палец, который работает по принципу оптической спектрофотометрии. Прибор применяется в клинической практике, при мониторинге пациентов с дыхательной и сердечно-сосудистой патологией, а также в быту для самоконтроля.

¶Принцип работы

В основе метода лежит различное поглощение света гемоглобином в зависимости от его насыщения кислородом. Оксигенированный гемоглобин (HbO₂) и восстановленный гемоглобин (Hb) по-разному поглощают свет в красной и инфракрасной областях спектра. Излучатели прибора испускают свет с двумя длинами волн — обычно около 660 нм (красный) и 940 нм (инфракрасный). Фотодетектор с противоположной стороны пальца регистрирует прошедший через ткани сигнал.

Насыщение вычисляется по соотношению поглощения на двух длинах волн. Дополнительно прибор анализирует пульсации кровотока: объём артериальной крови в тканях меняется с каждым сокращением сердца, что позволяет выделить артериальную компоненту и рассчитать частоту пульса. Этот метод называется пульсовой оксиметрией.

¶Устройство

Типичный пальцевой пульсоксиметр включает:

• Датчик — зажим с двумя рабочими поверхностями: на одной расположены светодиоды, на другой — фотодетектор.
• Микропроцессор — обрабатывает сигнал и вычисляет показатели.
• Дисплей — обычно жидкокристаллический или OLED, отображает сатурацию, пульс и иногда плетизмограмму.
• Источник питания — батарейки или аккумулятор.
• Корпус — пластиковый, с фиксацией на пальце.

Существуют также настольные и прикроватные модели с выносными датчиками для длительного мониторинга, в том числе для новорождённых.

¶Показатели и нормы

Основной измеряемый параметр — SpO₂, выражаемый в процентах. У здорового человека в покое на уровне моря норма составляет 95–100 %. Значения 90–94 % могут указывать на умеренную гипоксемию, ниже 90 % — на выраженную дыхательную недостаточность, требующую медицинской оценки. Второй показатель — частота пульса, измеряемая в ударах в минуту; норма для взрослого в покое — примерно 60–100.

Следует учитывать, что пульсоксиметр измеряет не парциальное давление кислорода, а процент насыщения гемоглобина, и не заменяет анализ газов крови.

¶Факторы, влияющие на точность

Достоверность показаний снижается при ряде условий:

• Периферическая вазоконстрикция — спазм сосудов, холодные конечности.
• Движение — тремор, двигательная активность создают артефакты.
• Плохое кровенаполнение — низкое артериальное давление, шок.
• Лак на ногтях и искусственные ногти — могут искажать прохождение света.
• Отравление угарным газом — карбоксигемоглобин поглощает свет подобно оксигемоглобину, завышая показания.
• Анемия — при низком уровне гемоглобина сатурация может выглядеть нормальной при недостатке кислорода в тканях.
• Метгемоглобинемия — искажает результат.

Для повышения точности рекомендуется измерять на тёплом пальце, в покое, снимать лак.

¶История

Исследования оксигенации крови оптическими методами начались в 1930-х годах. В 1940-х Гленн Миллікен разработал первый оксиметр для авиации. В 1970-х Такуо Аояги и японская компания Nihon Kohden создали пульсовой оксиметр, учитывающий пульсации кровотока, что позволило отказаться от калибровки. В 1980-х приборы вошли в клиническую практику, а позднее появились компактные пальцевые модели.

¶Применение

Пульсоксиметры используются в анестезиологии, реанимации, пульмонологии, педиатрии, при операциях и в послеоперационном периоде. В период пандемии COVID-19 домашние пальцевые модели получили широкое распространение для контроля состояния пациентов с дыхательными нарушениями. Также приборы применяются в спортивной медицине, при подъёме в горы для оценки высотной гипоксии и в авиации.

¶Классификация

По назначению выделяют:

¶Ограничения

Прибор не измеряет вентиляцию лёгких и не отражает уровень углекислого газа. Нормальная сатурация не исключает дыхательной недостаточности по гиперкапническому типу. Пульсоксиметрия — вспомогательный метод, требующий клинической интерпретации.