Pulsoksymetria
Pulsoksymetria – nieinwazyjna metoda przezskórnego oznaczania wysycenia krwi tlenem. Metoda opiera się na zasadzie spektrofotometrycznego pomiaru wysycenia (saturacji – SpO2) tlenem hemoglobiny, gdyż hemoglobina utlenowana wykazuje odmienne właściwości optyczne niż odtlenowana. Jednocześnie rejestrowana jest częstotliwość pracy serca (puls).
Do wykonywania pomiarów służą urządzenia zwane pulsoksymetrami.
Historia[edytuj | edytuj kod]
Pierwsze urządzenie do pomiaru saturacji krwi wykorzystujące prześwietlanie tkanki małżowiny ucha zbudował Karl Matthes w 1935[1][2]. W 1940 roku Glen Millikan wymyślił termin „oksymetr”, opisując słuchawkę do wykrywania hipoksji w lotach na dużych wysokościach[3][2].
Rozwój pulsoksymetrii nastąpił w 1972 roku dzięki bioinżynierowi Takuo Aoyagi z Nihon Kohden, który zauważył, że pulsujące zmiany w absorpcji światła prześwietlającego tkankę zależą wyłącznie od przepływającej krwi tętniczej. W 1975 roku chirurg Susumu Nakajima poinformował, że wraz ze współpracownikami testowali pierwsze urządzenie na pacjentach[4].
Postęp w elektronice w latach 80. XX wieku pozwolił na skonstruowanie niewielkich urządzeń, dających powtarzalne i obarczone małym błędem wyniki (w granicach 2%), dzięki czemu znalazły one szerokie zastosowanie kliniczne[5].
Oksymetria[edytuj | edytuj kod]
Podstawą teoretyczną pulsoksymetrii jest prawo Lamberta-Beera zastosowane do cząstek hemoglobiny[6][7][8][5]. Jest to szczególny przypadek spektrofotometrii, w której światło monochromatyczne jest wykorzystywane do rozpoznawania składu cząsteczkowego substancji[6]. Długość fali powinna być tak dobrana, aby jego absorbancja była jak największa[8].
Analizując widma absorbancji hemoglobiny utlenowanej (HbO2) i odtlenowanej (Hb) można zaobserwować, że:
- absorbancja jest wysoka dla fal krótszych niż 600 nm[8]
- wykresy widma przecinają się w jednym punkcie zwanym punktem izobestycznym[8], który odpowiada fali długości 805 nm[9]
- dla długości fali 660 nm istnieje wtórny peak absorbancji dla deoksyhemoglobiny[8], przy jednoczesnej mniejszej absorbancji hemoglobiny utlenowanej[10] (przez co krew utlenowana wydaje się bardziej czerwona niż krew odtlenowana)[6]
- dla długości fali 940 nm istnieje wtórny peak absorbancji dla oksyhemoglobiny[8], przy jednoczesnej mniejszej absorbancji hemoglobiny odtlenowanej[6]
Transmisja światła o długości 660 nm warunkuje obecność hemoglobiny utlenowanej, natomiast transmisja światła o długości 940 nm determinuje zawartość hemoglobiny odtlenowanej[6]. Przyjmuje się, że karboksyhemoglobina (HbCO) i methemoglobina (HbMet) stanowi mniej niż 5%[6] i ich udział jest pomijany w pomiarach[6][9]. Podobnie pomija się obecność sulfhemoglobiny i hemoglobiny płodowej[9]. Na podstawie pomiarów można wyznaczyć saturację według wzoru:
![{\displaystyle {\mbox{Saturacja}}={\frac {\left[{\mbox{HbO}}_{2}\right]}{\left[{\mbox{HbO}}_{2}\right]+\left[{\mbox{Hb}}\right]}}\times 100\%}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/35f128008ebe07c6324f432cda988174f2b17c19)
Miernik[edytuj | edytuj kod]
Czujnik pulsoksymetru składa się z nadajnika światła monochromatycznego o dwóch długościach fali i fotodetektora[6][10]. Źródłem światła są najczęściej dwie diody[9], które świecą naprzemiennie[9] ponieważ fotodetektor (fotodioda) nie odróżnia długości fal a jedynie ich natężenie[9][10]. Fotodetektor wzmacnia wyłącznie światło o zmiennym natężeniu[6]. Ustalony okres bez prześwietleń może być wykorzystany do korekcji pomiaru warunków oświetlenia otoczenia[9].
Diody przełączane są z częstotliwością 700 Hz[5]. Uzyskany sygnał można podzielić na składowe stałą i zmienną[9]. Składowa zmienna, która stanowi od 1% do 5% wartości całkowitej sygnału, jest głównym wyznacznikiem dokładności pomiaru[9]. Analizowana jest jedynie ta część sygnału, która występuje w fazie skurczowej[5]. Dzięki temu mierzona jest saturacja krwi tętniczej a pomijana jest saturacja w naczyniach żylnych i włosowatych[5].
Podawany wynik jest wartością uśrednioną z 2–16 sekund pomiaru[5]. Niektóre modele pulsoksymetrów dodatkowo prezentują na ekranie krzywą pletyzmograficzną, która dostarcza informację o stanie krążenia obwodowego[5]. Przy okazji mierzenia saturacji za pomocą pulsoksymetru odczytywana jest również częstość tętna[5][10][11].
Wskazania do pulsoksymetrii[edytuj | edytuj kod]
- niewydolność oddechowa[potrzebny przypis]
- wentylacja jednego płuca[11]
- bronchoskopia[11]
- znieczulenie dziecka[12]
- monitorowanie czynności życiowych matki i płodu[13]
- monitorowanie stanu pacjenta:
- w trakcie znieczulenia ogólnego i bezpośrednio po jego zakończeniu[14]
- ustalenie konieczności stosowania tlenoterapii[15]
- w trakcie każdego stanu ciężkiego chorego[16]
- zagrożenie hipoksją[11] i jej unikanie[17]
- utlenowanie i wentylacja noworodka[18]
Zakres norm:
- 95–99% u zdrowych dorosłych oraz 91-96% u noworodków[19]
- wyższe wartości zdarzają się w przypadku tlenoterapii (zwykle > 98%[16])
- niższe wartości mogą świadczyć o niewydolności oddechowej[potrzebny przypis].
Źródła błędnych odczytów i ograniczenia[edytuj | edytuj kod]
- zatrucie tlenkiem węgla zawyża wskazanie poziomu SpO2 na skutek rejestracji karboksyhemoglobiny zamiast oksyhemoglobiny[20][21][22][11], problem nadmiaru COHb dotyczy również nałogowych palaczy[23]
- methemoglobinemia zakłóca pomiar[24][10], powodując że niskie wartości saturacji są zawyżone, a wysokie niedoszacowane[21], ustalając wynik na poziomie nie niższym niż 85%[11]
- w niedokrwistości występuje liniowa zależność w niedoszacowaniu wartości saturacji a stężeniem hemoglobiny[21][25]
- błękit metylenowy bardzo mocno zaniża odczyty pulsyksometru, nawet o 65%[21][25], inne kolorowe wskaźniki we krwi takie jak zieleń indocyjanowa i czerwień indygo również zaniżają wartości saturacji[23]
- niska perfuzja tkankowa[11], która zmniejsza siłę sygnału i ustala ostateczny wynik na fałszywym stałym poziomie 85%[21]
- artefakty ruchowe[21][10], czyli ruchy pacjenta[26] lub drżenie mięśni[22], są najczęstszymi przyczynami zakłóceń[23]
- lakier do paznokci[26] zaniża wartości saturacji[23], zwłaszcza ciemne kolory[21], z wyjątkiem koloru czerwonego i purpurowego[23]
- światło otoczenia[21][26], w zależności od rodzaju ksenonowe lub fluorescencyjne zawyża a podczerwone zaniża wyniki[23]
- diatermia w niektórych typach pulsoksymentrów[21]
- diody elektroluminescencyjne ze względu na niedokładne generowanie monochromatycznego światła[21]
- tlenoterapia wyklucza stosowanie pulsoksymetru do wykrywania niedostatecznej wentylacji[20][15]
- brak wystarczającej pulsacji: hipotermia, hipotensja, ucisk na tętnice[22][26], środki wazopresyjne[26]; wartości wskazywane są niższe od rzeczywistych[11]
- bradykardia wydłuża czas reakcji pulsoksymetru[10]
- hiperoksja jest niewykrywalna[10][26]
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
- ↑ Matthes 1935 ↓.
- ↑ a b Kamat 2002 ↓, s. 261.
- ↑ Millikan 1942 ↓.
- ↑ Severinghaus i Honda 1987 ↓.
- ↑ a b c d e f g h Rybicki 2009 ↓, s. 216.
- ↑ a b c d e f g h i j Marino 2009 ↓, s. 423.
- ↑ Larsen 2003 ↓, s. 666.
- ↑ a b c d e f Smith, Pinnock i Lin 2012 ↓, s. 814.
- ↑ a b c d e f g h i j Smith, Pinnock i Lin 2012 ↓, s. 815.
- ↑ a b c d e f g h Larsen 2003 ↓, s. 667.
- ↑ a b c d e f g h Rosenberg, Kanto i Nuutinen 1998 ↓, s. 140.
- ↑ Rosenberg, Kanto i Nuutinen 1998 ↓, s. 140, 225.
- ↑ Rosenberg, Kanto i Nuutinen 1998 ↓, s. 332.
- ↑ Larsen 2003 ↓, s. 669.
- ↑ a b Miller 2012 ↓, s. 786.
- ↑ a b Marino 2009 ↓, s. 428.
- ↑ Rosenberg, Kanto i Nuutinen 1998 ↓, s. 354.
- ↑ Rosenberg, Kanto i Nuutinen 1998 ↓, s. 204.
- ↑ Terry R. Des Jardins, George G. Burton, Clinical manifestations and assessment of respiratory disease, Mosby, 2001, s. 20, ISBN 0-323-01086-5.
- ↑ a b Marino 2009 ↓, s. 426.
- ↑ a b c d e f g h i j Smith, Pinnock i Lin 2012 ↓, s. 816.
- ↑ a b c Larsen 2003 ↓, s. 667-668.
- ↑ a b c d e f Larsen 2003 ↓, s. 668.
- ↑ Marino 2009 ↓, s. 426-427.
- ↑ a b Marino 2009 ↓, s. 427.
- ↑ a b c d e f Rybicki 2009 ↓, s. 217.
Bibliografia[edytuj | edytuj kod]
- Vijaylakshmi Kamat, Pulse oximetry, „Indian Journal of Anaesthesia”, 46 (3), sierpień 2002 [dostęp 2014-04-29] (ang.).
- Reinhard Larsen, Anestezjologia, Wrocław: Urban & Partner, 2003, ISBN 83-87944-14-9.
- K. Matthes, Untersuchungen über die Sauerstoffsättigung des menschlichen Arterienblutes, „Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology”, 179 (6), 1935, s. 698–711, DOI: 10.1007/BF01862691 (niem.).
- Paul L. Marino, Intensywna terapia, wyd. III, Wrocław: Elsevier Urban & Partner, 2009, ISBN 978-83-7609-065-8.
- Ronald D. Miller, Anestezjologia, t. 1, Wrocław: Elsevier Urban & Partner, 2012, ISBN 978-83-7609-605-6.
- G.A. Millikan, The oximeter: an instrument for measuring continuously oxygen-saturation of arterial blood in man, „Review of Scientific Instruments”, 13 (10), 1942, s. 434–444, DOI: 10.1063/1.1769941 (ang.).
- John W. Severinghaus, Yoshiyuki Honda, History of Blood Gas Analysis. VII. Pulse Oximetry, „Journal of Clinical Monitoring”, 3 (2), 1987, s. 135–138, PMID: 3295125 [zarchiwizowane z adresu 2015-04-21].
- Per Rosenberg, Jussi Kanto, Lauri Nuutinen, Anestezjologia, Gdańsk: Novus Orbis, 1998, ISBN 83-85560-42-4.
- Zbigniew Rybicki, Intensywna terapia dorosłych, Lublin: Makmed, 2009, ISBN 978-83-927780-4-2.
- Tim Smith, Collin Pinnock, Ted Lin, Podstawy Anestezjologii, Wydanie Trzecie, Warszawa: DB Publishing, 2012, ISBN 978-83-62526-05-5.
