СлПринцип работы устройства

Сл ПУЛЬСОКСИМЕТРИЯ, И ЕЕ КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

2сл Пульсоксиметрия — неинвазивный метод определения степени насыщения крови кислородом.

Сл Принцип метода

В основе метода лежит спектрофотометрический способ оценки количества гемоглобина в крови. Поглощение световой энергии будет осуществляться оксигемоглобином, его-то процентная концентрация и будет отображена в итоге (Именно так пульсоксиметр устанавливает степень оксигенации крови). У прибора «свой взгляд» на физиологию человека: гемоглобин для него служит как бы фильтром, который он анализирует, цвет фильтра зависит от количества кислорода, который связался с гемоглобином; толщина фильтра- это изменение кровенаполнения артерий и артериол (при каждой пульсовой полнее этот объем будет увеличиваться).

Применение одного принципа измерения позволяет определить сразу три диагностических параметра: степень насыщения гемоглобина крови кислородом, частоту пульса и его "объемную" амплитуду.

Поскольку измерение производится путем просвечивания тканей, метод получил название "трансмиссионная пульсоксиметрия". В настоящее время интенсивно разрабатывается другой вариант метода, заключающийся в анализе светового потока, отраженного тканями (отраженная пульсоксиметрия). Выпуск серийных приборов, работающих по этому принципу, освоен лишь несколькими фирмами.

слПринцип работы устройства

Заглянув внутрь датчика работающего пульсоксиметра, мы обнаружим источник красного света, который называется светодиодом. В действительности в датчике их два, и оба функционируют, но мы видим лишь красный свет, поскольку второй фотодиод дает невидимое глазом инфракрасное излучение. На противоположной части датчика располагается фотодетектор, который определяет интенсивность падающего на него светового потока. Заметим, что фотодетектор измеряет излучение обоих светодиодов, а заодно способен улавливать и окружающий свет. Когда между светодиодами и фотодетектором находится палец или мочка уха пациента, часть излучаемого света поглощается, рассеивается, отражается тканями и кровью, и световой поток, достигающий детектора, ослабляется. Из всех этих явлений нас, конечно же, интересует поглощение светового потока кровью, протекающей по сосудам, и не всей кровью, а только артериальной, поскольку цель пульсоксиметрии - измерение степени насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом.

5 сл Гемоглобин - общее название белков крови, содержащихся в эритроцитах и состоящих из четырех цепочек бесцветного белка глобина, каждая из которых включает одну группу гема. Разновидности гемоглобина имеют собственные названия и обозначения.

Оксигемоглобин - полностью оксигенированный гемоглобин, каждая молекула которого содержит четыре молекулы кислорода (О2). Обозначается НЬО2.

Дезоксигемоглобин - гемоглобин, не содержащий кислорода. Называется также восстановленным, или редуцированным, гемоглобином и обозначается НЬ.

Ткани, через которые проходят оба световых потока, являются неизбирательным фильтром и равномерно ослабляют излучение обоих светодиодов. Степень ослабления зависит от толщины тканей, наличия кожного пигмента, лака для ногтей и прочих препятствий на пути света.

Гемоглобин, в отличие от тканей,- это цветной фильтр, причем на цвет фильтра влияет степень насыщения гемоглобина кислородом.

Дезоксигемоглобин, имеющий темно-вишневый цвет, интенсивно поглощает красный свет и слабо задерживает инфракрасный. Поэтому если на кровь, не содержащую кислорода, направить красный и инфракрасный свет, то первый будет почти полностью задержан, а второй - лишь несколько ослаблен.

И наоборот, оксигемоглобин хорошо рассеивает красный свет (и потому сам имеет красный цвет), но интенсивно поглощает инфракрасное излучение. Соответственно, через оксигенированную кровь будет проходить только обычный красный свет(инфракрасный поглотит, задержит).

Таким образом, соотношение двух световых потоков, дошедших до фотодетектора через мочку уха или палец, зависит от степени насыщения (сатурации) гемоглобина крови кислородом.

Невольно возникает вопрос: если принцип измерения оксигенации крови так прост, то почему пульсоксиметры появились лишь в конце 80-х годов XX столетия?

Сл История метода

§ В 1874 году Вирордт обнаружил, что поток красного света, проходя через кисть, ослабевает после наложения жгута,- пожалуй, это была первая попытка гемоксиметрии.

§ В 30-60-х годах двадцатого века предпринимается множество попыток создать устройство для быстрого выявления гипоксемии. Одной из таких попыток было довольно успешное изобретение ГЕМоксиметра Гленом Милликаном в 1940 году в Кембридже. Применяли его тогда для диагностики гипоксии у пилотов.

Спустя 10 лет ГЕМоксиметр стали использовать и во время операций, прибор мог регистрировать, правда, только аноксемию. Но тогда и этому были рады, ведь никаких других признаков отсутствия кислорода в крови не было: давление было в норме, а кожные покровы оставались без изменений.

Широкому распространению гемоксиметров в те годы препятствовали два обстоятельства.

Во- первых,

приборы были громоздкими и неудобными. Микропроцессоров не было, и свет нужных длин волн получали с помощью светофильтров.

Во-вторых,

диагностическая ценность гемоксиметрии была не такой уж и ценностью: cветовой поток в данном случае регистрировал не только насыщенный кислородом гемоглобин артериальной крови, но и добавлял показания венозной и капиллярной крови,то есть, проходя через ткани, не оставался без внимания периферический кровоток и метаболизм тканей. Эту проблему пытались решать, нагревая мочку уха с помощью термоэлемента, чтобы вызвать гиперемию и сделать локальный кровоток явно избыточным по отношению к метаболическим потребностям тканей ("артериализация" венозной крови). Датчики становились еще более громоздкими, а мониторинг иногда заканчивался ожогами. Но слава Богу уже в скором времени появилась действующая модель пульсоксиметра.

§ В 1972 году Такуо Аояги, инженер японской корпорации NIHON KOHDEN, обнаружил, что по колебаниям абсорбции света, вызванной пульсацией артериол, можно рассчитать оксигенацию именно артериальной крови. Необходимость в нагреве тканей отпала, и прибором стали измерять именно то, что от него требовалось. Но нужно заметить, что в качестве источника света в нем по-прежнему использовалась система светофильтров. Особого успеха на рынке он не имел, однако начало было положено.

§ В те же годы этим вопросом в Японии занималась и другая корпорация. В 1977 году она выпустила модель была со стекловолоконным кабелем, передающим световые потоки светодиодов от монитора к пальцевому датчику.

§ Через несколько лет американский исследователь Скотт Вилбер использовал принцип Т. Аояги, но взял в качестве источников излучения светодиоды, что позволило создать легкий и компактный ушной датчик.

Кроме того, С. Вилбер впервые употребил для обработки данных микропроцессор, а также запатентовал собственный алгоритм расчета сатурации. Объединение принципа Т. Аояги и технологий С. Вилбера позволило создать первый пульсоксиметр современного образца.

§ К 1990 году выпуском пульсоксиметров занимались уже более 30 фирм, а объем годовых продаж достиг 65 тыс. единиц.