Пульсоксиметрия. Принцип действия, правила выполнения пульсоксиметрии, ошибки определения сатурации.

Пульсоксиметрия (ПО) — неинвазивный метод чрескожного определения насыщения гемоглобина кислородом - сатурации. Показатель насыщения крови кислородом при ПО обозначается как SpO2 (oxygen saturation by pulse oximetry - сатурация). Метод широко используется для диагностики дыхательной недостаточности (ДН) в пульмонологии, анестезиологии и реаниматологии в мониторном режиме, при нагрузочных тестах (в том числе в тесте с 6-минутной ходьбой), в неонатологии и других областях, позволяя неинвазивно оценить выраженность артериальной гипоксемии (гипоксемия — сниженное содержание кислорода в крови). В условиях пандемии COVID-19 показатель SpO2 стал важнейшим критерием оценки тяжести ДН, определения тактики ведения пациента, наблюдения за его состоянием, а также восстановления состояния функции дыхания в период выздоровления. Длительный многочасовой мониторинг SpO2 может быть использован для выявления периодов ночного апноэ, сопровождающихся гипоксемией.

Пульсоксиметрическое определение насыщения крови кислородом основано на пропускании через ткань человека двух пучков света или более при разных длинах волн, чаще всего в красной и инфракрасной областях спектра (может использоваться зеленый свет), проходящих через поверхностные ткани человека с богатым капиллярным кровоснабжением. Поскольку окисленный (связанный с кислородом) гемоглобин больше поглощает в инфракрасной части спектра (910‒940 нм), а восстановленный гемоглобин — в красной области (650‒700 нм), то сравнение поглощения при этих двух длинах волн позволяет рассчитать соотношение окисленного и восстановленного гемоглобина.

Датчик пульсоксиметра чаще всего помещают на безымянном или среднем пальце руки, на пальце ноги или стопе (в детской практике) или на мочке уха (рис. 1.1). Имеются датчики отражающего типа, помещаемые над костными образованиями. При пропускании света через ткани тела человека, кроме SpO2 (сатурации), определяется частота пульса, может регистрироваться фотоплетизмограмма — кривая пульсового кровенаполнения изучаемого участка (рис. 1.2). Кривая фотоплетизмограмма имеет форму, похожую на реограмму.

 
Рис. 1.1. Схема размещения датчика пульсоксиметрии: слева — на пальце руки, в центре — на мочке уха, справа — на стопе новорожденного. На индикаторе пульсоксиметрии (слева) представлен пример измерения: значение сатурации SpO2 — 97%, частота пульса — 66 в минуту

 
Рис. 1.2. Вариант представления результатов пульсоксиметрии на экране пульсоксиметра. ФПГ — фотоплетизмограмма, слева — столбиковая диаграмма изменения амплитуды ФПГ при прохождении пульсовой волны. Внизу представлены показатели SpO2 (в данном примере — 96%) и частоты пульса (Pulse rate) (в данном примере — 72 в минуту). Масштаб экрана может меняться для более удобного представления результатов

Конструктивно пульсоксиметры состоят из источника питания, основного вычислительного блока и датчика.

Датчики пульсоксиметров различаются по конструкции («прищепка», «на липучке» и т.п.) и по возрастной категории пациентов (для новорожденных, детей, взрослых). Имеются датчики однократного применения, прежде всего, для новорожденных.
Датчик должен соответствовать возрасту пациента, чтобы обеспечить плотную фиксацию без пережатия тканей. При работе с пациентами разных возрастов необходимо иметь соответствующий набор датчиков.

Датчик должен подходить к прибору (похожесть разъемов не является критерием). Всегда следует применять датчики, рекомендованные производителем. Создать «универсальные» датчики невозможно, поскольку свойства их элементов должны учитываться измерительной программой прибора при расчете.
Фиксация датчика пульсоксиметра должна быть плотной, но при этом не вызывать сдавления тканей. При длительном мониторировании датчик необходимо периодически перекладывать. Период непрерывного наложения датчика определяется его конструкцией и состоянием пациента.
Точность определения насыщения крови кислородом при ПО, как правило, составляет ±2%, при значениях SpO2 менее 80% точность значительно снижается. Воспроизводимость показаний SpO2 при повторных измерениях у одного пациента составляет 1‒2%. В норме значение SpO2 составляет 95% и выше. Значения SpO2 при разных степенях дыхательной недостаточности в сопоставлении со значениями напряжения кислорода в артериальной крови представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Значения сатурации SpO2 и напряжения кислорода в артериальной крови (рaO2) в норме и при разных степенях дыхательной недостаточности

Для диагностики дыхательной недостаточности при исходно нормальном значении SpO2 может быть использована проба с физической нагрузкой: 6-минутный шаговый тест или небольшая нагрузка по возможностям пациента, например, приседания или вставание со стула. При этом в норме величина SpO2 значимо не меняется, а при ДН отмечается снижение SpO2 более 2%.

Следует отметить правила измерения сатурации SpO2 и учесть возможные погрешности.
1. Датчик должен быть надежно закреплен, но без лишнего давления.
2. Источник света и приемник должны находиться друг напротив друга, симметрично, иначе путь между датчиками будет неравным и одна из длин волн будет «перегруженной». При этом изменение положения датчика приводит к изменению сатурации.
3. После установки датчика нужно выждать 5‒20 с, после чего снять показания прибора.
4. Ноготь должен быть чистым (без лака). Различные загрязнения ногтя или плотный темный маникюр, накладные ногти и т.п. могут искажать значение сатурации (рис. 1.3).


Рис. 1.3. Схема поворота пальцевого датчика пульсоксиметра при ошибках измерения, вызванных маникюром. Слева — стандартное положение датчика, свет проходит через ногтевую пластинку, на которой плотный синий лак искажает значение сатурации: SpO2 — 87%. При повороте датчика свет не задерживается лаком, выполняющим роль светофильтра, и фиксируется клинически правильное значение SpO2 — 99% (правый рисунок)

5. Любые движения пальца или иного места расположения датчика искажают результат сатурации.
6. Яркий внешний свет может исказить показания прибора.
7. У курильщиков за счет повышенного содержания карбоксигемоглобина в крови могут быть получены ложноповышенные значения SpO2, поскольку карбоксигемоглобин имеет близкую величину поглощения света, как и оксигемоглобин. Именно поэтому у курильщиков необходимо вносить поправку на показания SpO2 с учетом стажа курения. Аналогично будут отмечены ложноповышенные значения SpO2 при отравлении угарным газом.
8. При анемии сатурация может быть повышена, поскольку значение SpO2 не зависит от количества гемоглобина, а зависит от процентного соотношения оксигемоглобина ко всему гемоглобину.
9. При нарушении микроциркуляции или спазме сосудов, когда не определяется пульсовая волна на приборе, показания SpO2 могут быть недостоверными.
10. Если во время измерения сатурация быстро изменяется (например, с 95% на 80% и наоборот), следует думать об ошибке прибора или погрешности в измерении.
11. При понижении сатурации менее 80% возрастает погрешность метода, тогда необходим контроль газового состава крови.
12. При нарушениях ритма сердца нарушается восприятие пульсоксиметром пульсового сигнала и показания могут быть недостоверными.
13. Желтуха, темная кожа, пол, возраст на показатели пульсоксиметра практически не влияют.

В любом случае при сомнении в достоверности показаний ПО необходим контроль газового состава крови. В случае недостаточной амплитуды пульсовой волны по фотоплетизмограмме или индикатору точность определения SpO2 сильно снижается. Такая ситуация может быть в случае переохлаждения, сосудистого спазма, синдрома Рейно, других заболеваний артерий и артериол.
В задачи медицинской сестры при проведении ПО могут входить уход за прибором согласно инструкции по эксплуатации, проведение регистрации ПО у пациента с соблюдением вышеописанных условий, запись зарегистрированных показаний SpO2 и частоты пульса. Некоторые приборы позволяют получить распечатку результатов измерения, тогда медицинская сестра вклеивает распечатку в историю болезни (медицинскую карту). Иногда ПО проводится во время нагрузочного теста — велоэргометрии или тредмил-теста. Тогда медицинская сестра следит за показаниями ПО и фиксирует их, докладывая врачу о значениях SpO2.
Следует помнить, что колебания показаний SpO2 в пределах 1‒2% являются нормальными. Необходимо следить за постоянным расположением датчика ПО на месте регистрации.

Возможные причины ошибок определения SрO2
Техническое совершенствование пульсоксиметров заметно улучшило точность измерений, но оно не смогло устранить причины возможных ошибок, обусловленных объективными физическими и физиологическими процессами, влияющими на точность измерения SpO2. Основные причины приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Причины недостоверных результатов измерений SpO2 и способы их устранения