脉搏氧饱和度监测及其`局限性.doc

脉搏氧饱和度监测及其局限性和对策苏州市立医院本部麻醉科 方志源摘要 脉搏氧饱和度(SpO2)监测具有安全、无创、有效 、操作简便等优点，已广泛用于临床. 但是，由于工程学和生理学原因,SpO2监测也存在一定的局限性,影响了它的临床使用.本文简述SpO2监测的时可能产生误差的原因及目前的对策,尤其是新一代脉搏氧饱和度仪,通过改变算法,使运动伪迹、外周灌注不足以及大部分低信噪比环境中遇到的问题得到较好的解决.1,概况 血氧饱和度(arterial oxygen saturation, SaO2) 是指血液中实际结合的氧(氧含量)占血液中所能结合氧的最大量(氧容量)的百分比，是衡量人体血液携氧能力的重要参数. 脉搏氧饱和度(SpO2)监测的基本原理包括（1） HbO2与Hb在两个波长的光吸收作用不同；（2）两个波长的光吸收作用都有一个搏动部分. 通过测量660nm的红光和940nm的红外光穿过动脉血管组织后的光强度及其变化,利用光吸收的比率系数R可得到血氧饱和度值: R= (AC660/DC660) / (AC940/DC940) R在定标曲线上可得到相应的SpO2值。根据测量到的光强度搏动波形可计算出瞬时脉搏和平均脉搏。2,脉搏氧饱和度测定的局限性 二十多年来, SpO2监测已在临床广泛应用.但许多因素能影响其吸收或信噪比。影响吸收因数有;变性血红蛋白(碳氧血红蛋白,正铁血红蛋白),皮肤染色,指甲油,色素.而低信噪比可由搏动信号低(低灌)、高燥声(白光、电磁干扰、活动)或两者引起.其中以患者的活动和低灌注在临床最多见.、2,1变性血红蛋白的影响; 市售两波长脉氧仪(PO)只能处理两种血红蛋白,HbO2和Hb。在血中存有高浓度 COHb或MetHb时, SpO2 就不准.碳氧血红蛋白COHb(carboxyhemoglobin)在940nm红外光吸收很少,在660nm红光处的吸收作用与HbO2相似。因此,COHb血症时PO可测出错误的高SpO2读数。正铁血红蛋白(methemoglobin,MetHb)在波长为940nm时的吸收比Hb和HbO2都高，而在660nm时两者对的吸收都很相似。在SaO2高水平时(85%)时，测得值要比实际数值低，在SaO2低(85%)时，测得值要比实际数值高。高浓度的MetHb时，无论实际氧合情况如何，SpO2 测定值都接近85%。 现有市售Masimo Rainbow SET Rad 57,使用8个波长,能显示SpO2、SpCO 和SpMet值. 2,2 LED中心波长变化 LED用于脉氧仪，并非理想的单色光,而是有一狹窄的范围。LED中心波长变动可在15nm.中心波长的偏移将改变吸收系数从而造成误差.以红光LED明显. 另外受生产条件的制约 ，即使是同一厂家生产的同一型号的LED,其峰值波长也不同,由此产生的偏移也将对脉搏血氧仪的精度产生影响 2,3监测位点的影响 SpO2传感器一般放置于有波动性血流通过的手指、耳垂及鼻部.在体外循环停跳期或心脏骤停病人则难以稳定、准确地监测SpO2信号；在寒冷刺激、交感神经兴奋或血管收缩药物的应用而引起强烈的血管收缩，此时脉搏容积波会明显降低，数值也不准确或不显示。将SpO2传感器放置于舌、鼻中隔、喉咽部或直接在心脏表面等，已获得初步成功。在比较寒冷刺激的影响时，在血管收缩时，传感器放置于耳垂较之手指更合适。 2,4血液中其他色素成分及皮肤染料 存在于血液中的可吸收660nm和940nm的任何物质都会影响的SpO2准确性，如血液中注射了亚甲蓝、靛胭脂、Indocyamine green及荧光素均可使SpO2数值降低，其中亚甲蓝和Indocyamine green降底幅度最大，但染料排泄较快，几分钟后就会显示正确数值。皮肤色素沉着时也可影响对脉搏搏动的感应，但对于黑种人不影响测定结果。而蓝指甲油吸收的光谱接近660nm，可引起错误的低读数2,5 活动对PO读数的影响 以前认为患者活动,在红光、红外光波长处产生噪声，当大至一定程度，淹盖了真正的生物信号，使SpO2相当于82-85%。现认为活动能引起静脉血和水肿液随动脉搏动而移动，于是搏动成分中保含了静脉血，使SpO2读数下降和增加了错误报警、增加了工作人员的负荷、甚至忽视和关闭报警,更重要的是可能漏失临床重要报警。此外,还影响心率读数. 解决办法(1),延长平均时间,其结果增加每次报值所需时间和降低捡测快速发生的低氧血症的可能.(2),延迟报警,通过延迟报警事件出现至触发报警之间的时间,消除短暂的SpO2抵读数引发的报警.(3),数值“冻结”,在遇到患者体动或低灌注时就停止采样(“冻结”),报告旧值或报告为0。这样,SpO2值就不准确而且错误报警的发生率亦会增高。(4) 新一代抗活动PO仪 PO监测的挑战,主要是活动和低灌注状况.20年前的核心设计要素已限制其进一步的研发.于是一些公司在算法上进行改进,出现了新一代抗活动PO.目前主要有三种；Philip FAST SpO2;Masimo SET和Nellcor Oximax. 患者活动时，血管床内的静脉血很容易变化,成为生理信息所在频带内明显的噪声源。另外,静脉血是一种很强的光吸收剂,因此,在患者活动时,静脉血对总的光强度有明显的影响。而且静脉血的氧饱和度通常低于动脉血的氧饱和度,这也就是传统氧饱和度监测仪在患者活动时读数偏低的原因。如果相应与静脉血的噪声基准能够测定,就能够采用一种称为“自调谐噪声消除器(ANC)”的装置来消除静脉血的影响。在检测到的生理信号中, 氧饱和度选通转换(DST)技术，能够将相应于动脉氧饱和度的光强度比(ra)与相应与静脉氧饱和度估计值的光强度比(rv)区分开来，随后计算出这两个光强度比(ra和rv)。由光强度比的每一个选定值，计算出相应的基准信号，再由自调谐噪声消除器进行处理。Masimo萃取技术的过程可归纳为：对相应于氧饱和度1到100的每一个光强度比进行扫描；通过每一个光强度比计算基准信号；对每一个基准信号测定自调谐噪声消除器的输出功率；在DST图上确定相应于动脉氧饱和度的“峰”(最大SpO2值)。Masimo SET氧饱和度仪利用Masimo萃取技术，不需要先提取或决定生理信息中离散的动脉氧饱和度数据，就可以计算出动脉氧饱和度值，并与心率的计算无关。从根本上消除了运动伪迹、外周灌注不足以及大部分低信噪比环境中遇到的问题.它的另一个优点是：数据尚未清晰时就可以启动。因此，即使在开机前病人已有活动，仍然能够监测出动脉氧饱和度和心率。 Philips FAST SpO2(Fourier Artifact Suppression T)傅立业伪差抑制技术以频率为基础的算式.从搏动成分中先检测出频率成分,与输入信号中的频率成分对比,从中选择红光、红外光波长的搏动频率,在几个附加检测后,用以计算SpO2. 另设灌注指标,表示测得信号中由动脉脉动造成的脉动部分,作为SpO2测量的质量指标.( 1 最佳; 0.31 可接受,;0.3属边缘,需调整传感器位置). Nellcor血氧技术 Oximax是Nellcor第五代血氧技术，能解决临床上低灌注、运动干扰，尤其是Oximax贴在额部监测低氧病人的灵敏度试验中，14秒即可感知到动脉氧饱和度的下降；其原因为：1) 摄取信息上采用独特的传感器，能在脉搏微弱时比数字传感器提前1-2分钟显示动脉氧饱和度的变化，更快察觉低氧血症；2) 处理信息上采用自适应梳状滤波器，通过梳状滤波器的适应性调整，使之与脉搏波形相吻合；3) 交换信息上采用数字芯片技术传感器与监护仪沟通，有利于对病人的状态进行评估. 3,小结 SpO2的监测具有安全、无创、有效 、操作简单、价格适中等优点，得到临床普遍欢迎和广泛应用，已是手术室、监护室等的基本监测手段之一，并用于临床研究、治疗和诊断性检查等领域，为临床医学做出了重大贡献。但是