Сколько человек живет, столько он и дышит. Все мы знаем, что воздух с кислородом поступает в легкие, а после переработки выдыхается углекислый газ. Но не каждый догадывается о более сложном процессе, который происходит немного глубже.
Все это нужно для того, чтобы насытить каждую клеточку, каждую ткань и каждый орган необходимым для их нормального функционирования кислородом. Кровь является тем самым «транспортным средством», ведь она циркулирует по всему телу и даже в его самых отдаленных уголках. Но она представляет собой поток различных элементов и кровяных структур, выполняющих различные функции. За перенос кислорода отвечает гемоглобин, содержащийся в эритроцитах.
Сатурацией называется процесс, в ходе которого любая жидкость насыщается газами. Такое определение применяется в различных отраслях. Что касается медицины, то здесь она означает конкретно насыщенность крови кислородом.
Что это такое сатурация мы выяснили, давайте поговорим теперь об ее нормах и причинах отклонений.
Норма сатурации
В организме здорового человека практически весь гемоглобин должен быть связан с кислородом. Норма сатурации в крови составляет от 96% до 99%. Если индекс сатурации опускается за пределы 95%, то уместно полагать, что:
- У пациента развиваются сбои в дыхательной и сердечно-сосудистой системе;
- Либо же у него имеется анемия, вызванная дефицитом железа.
У людей с хроническими болезнями дыхательных органов и сердца, изменение сатурации в сторону уменьшения - это признак осложнения патологического процесса. Обязательно знать уровень сатурации в крови должны лица, страдающие от заболеваний легких и бронхита. Для них очень важно регулярно за ним следить.
На этот важный показатель весьма сильно оказывает неблагоприятное воздействие именно окружающая среда, которая в больших городах и вблизи промышленных зон крайне критическая. Практически все люди, живущие там, испытывают на себе недостаточное обогащение атмосферы кислородом. Из-за этого дыхание становится поверхностным, что влечет за собой еще больший недостаток кислорода. Удовлетворение даже минимальной потребности в нем не может быть осуществлено, отсюда такая ужасающая статистика с увеличением количества случаев заболеваний дыхательных органов и сердца среди населения. Болезни легких, в особенности астма - это распространенный диагноз, являющийся результатом недостаточного насыщения крови кислородом.
В здоровом теле уровень кислорода и углекислого газа должен балансировать друг с другом. Как только что-то из них начнет возрастать, или уменьшаться, это негативно скажется на общем состоянии человека.
Когда углекислого газа в крови становится больше, чем кислорода, это сопровождается следующими симптомами:
- Склонностью к быстрому утомлению;
- Безуспешными попытками к концентрации на чем-то.
В противном случае, когда кислорода поступает более, чем этого требуется, это также проявляется нездоровыми признаками:
Такое бывает с людьми, у которых продолжительное время было кислородное голодание, а после они длительный период провели на природе и свежем воздухе.
Образ жизни человека определяет, насколько хорошо его организм будет снабжен кислородом. Если для Вас привычна малая подвижность, редкие вылазки на природу, а также Вы избегаете пеших прогулок, то сатурация в крови станет низкой, а это угрожает здоровью.
Как было сказано ранее, сатурация исчисляется в процентном соотношении и отображает собой уровень насыщенности крови кислородом. Но как сдавать такой анализ?
Он называется пульсоксиметрией, так как прибор, используемый в данном исследовании это пульсоксиметр.
Недостаток кислорода в крови возникает:
- При снижении уровня гемоглобина, либо его чувствительности к молекулам кислорода;
- При нарушениях в работе легких, часто из-за отеков;
- При нарушении дыхательной способности (апноэ - непроизвольная задержка дыхания; диспноэ - одышка, чувство нехватки воздуха);
- При недостаточном поступлении крови в малый круг кровообращения;
- При нарушенной циркуляции крови в большом круге;
- При пороках сердца;
- При нахождении в горах.
Главные симптомы сниженного содержания кислорода в крови:
При достаточном насыщении организма кислородом, заметно улучшается его работа и функционирование всех его систем и каждого органа. Метаболизм ускоряется, так же как и обменные процессы в клетках, благодаря чему человек чувствует себя бодрым и здоровым. Если Вы чувствуете, что возможно у Вас недостаток кислорода, то пересмотрите свой образ жизни.
Самый простой и эффективный способ - это начать бегать трусцой и выполнять элементарные физические упражнения. Также хорошо периодически заниматься дыхательной гимнастикой. Просто делайте быстрый вдох носом, и медленный выдох ртом, чтобы лишний углекислый газ поскорее покинул организм.
Проводите не менее двух часов в день на улице. Это должны быть парковые зоны, где нет проезжей части для машин.
Норма сатурации у детей
Нормальные показатели сатурации для детей равняются 95% и выше. Но, как показывает педиатрическая практика, обычно это значение намного меньше. Причина довольно проста, в детском организме происходит слабое накопление железа, гемоглобин также низок, отсюда сатурация в крови ниже нормы.
Это метод измерения показателей: сатурации крови, частоты пульса и амплитуды пульсовой волны.
Термин сатурация кислорода означает насыщение кислородом гемоглобина, или более точно, это процентное соотношение оксигемоглобина ко всему гемоглобину.
Приборы, которые определяют сатурацию крови называются – пульсоксиметры.
Впервые метод пульсоксиметрии начал использоваться в палатах интенсивной терапии. Со временем метод совершенствовался, качество аппаратуры улучшалось, и это исследование стало общедоступным. В настоящее время его используют даже в амбулаторных условиях.
Преимущества пульсоксиметрии:
- Неинвазивный, безболезненный метод определения сатурации, частоты пульса и амплитуды пульсовой волны;
- Достаточно точный метод для определения функции дыхания;
- Можно использовать как для однократного исследования, так и длительного мониторинга;
- Не требует специальных медицинских знаний, калибровки и особого обслуживания;
- Метод довольно прост и надежен в использовании.
Метод пульсоксиметрии основан на способности гемоглобина поглощать свет определенной длины, и эта степень поглощения зависит от процентного содержания оксигемоглобина. То есть пульсоксимерт способен различать оксигемоглобин от восстановленного (деоксигенированного) гемоглобина. Кроме того пульсоксиметр способен определять оксигемоглобин именно в артериальной крови (по пульсации светового потока), а не венозной.
Пульсоксиметр также определят по наполнению артериол (во время пульсовой волны)- частоту пульса и амплитуду пульсовой волны.
Датчик прибора оснащен двумя светодиодами (один из них излучает красные световые лучи, а другой инфракрасные) и фотоприемника, в который попадают проходящие через ткани лучи. Инфракрасный свет адсорбирует оксигенированный гемоглобин, а красный свет — деоксигенированный гемоглобин.
Что бы провести исследование на палец одевается датчик. Светодиоды излучают свет, который проходя через ткани и кровеносные капилляры пальца, воспринимается фотодатчиком. Датчик регистрирует изменение цвета гемоглобина в зависимости от насыщения его кислородом и выдает результат на дисплей монитора.
Пульсоксиметры бывают:
- Трансмиссионные – которые работают на просвет через ткани.
- Рефракционные — работают на отражение света от ткани. В отличие от трансмиссионных у них ряд преимуществ: можно использовать с накрашенными, накладными ногтями, не обязательно датчики должны быть друг напротив друга.
Обозначают сатурацию, определенную пульсоксиметром такими символами — SpO2.
Если сатурацию определяли лабораторным (инвазивным) путем, так называемую истинную сатурацию, то ее обозначают символами — SaO2.
Норма сатурации (SpO2) – 95-98%.
Что бы правильно понять цифры сатурации можно их сравнить с парциальным давлением кислорода в крови (PaO2).
Так сатурация (SpO2) 95-98% соответствует — 80-100 мм рт. ст. (PaO2).
Сатурация (SpO2) 90% соответствует — 60 мм рт.ст.(PaO2).
Сатурация (SpO2) 75% соответствует — 40 мм рт.ст.(PaO2).
Правила проведения пульсоксиметрии:
- Нужно правильно закрепить датчик. Фиксация должна быть надежной, но без лишнего давления;
- Датчики должны находится 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. Этот касается только трансмиссионных пульсоксиметров;
- После прикрепления датчика к пациенту нужно немного подождать (примерно 5-20 сек), после чего прибор покажет результат;
- Ноготь должен быть чистым (без лака). Различные загрязнения ногтя снижают процент сатурации (это не относится к рефракционным пульсоксиметрам);
- Любые движения, дрожь искажают результат сатурации;
- Яркий внешний свет также влияет на показания прибора;
- Следует знать, что при отравлении угарным газом сатурация будет в пределах нормы (карбоксигемоглобин ошибочно воспринимается прибором как оксигемоглобин);
- При анемии сатурация будет наоборот повышена (компенсаторно), потому, что она не зависит от количества гемоглобина, а от процентного соотношения оксигемоглобина ко всему гемоглобину;
- При нарушении микроциркуляции (спазме сосудов), когда не определяется пульсовая волна на приборе — пульсоксиметр будет показывать не достоверные результаты. Если пульсоксиметр качественный он укажет, что невозможно определить результат, а если не качественный может показать сатурацию -100%;
- Если во время определения — сатурация быстро изменяется (например с 95% на 80% и наоборот), тогда надо думать об ошибке прибора;
- При понижении сатурации ниже 70% возрастает погрешность метода;
- При нарушениях ритма сердца, нарушается восприятия пульсоксиметром пульсового сигнала;
- Желтуха, темная кожа, пол, возраст на показатели пульсоксиметра практически не влияют.
Основная причина понижения сатурации это развитие артериальной гипоксемии.
Артериальная гипоксемия может иметь место:
- При уменьшении кислорода во вдыхаемом газе. Это возможно при избыточной концентрации закиси азота во время анестезии. Также при дыхании разреженным воздухом в высокогорье;
- При состояниях, которые ведут к гиповентиляции (апное, при интубации трахеи с применением миорелаксантов);
- При шунтировании крови в легких (респираторный- дистресс синдром РДС);
- При гиповентиляции отдельных легочных зон (обструкция дыхательных путей, пневмонии, макро и микроателектазы легких);
- При нарушении диффузии кислорода через альвеолы в кровь (обширная пневмония, коллапс легкого, множественные ателектазы, тромбоэмболия легочных сосудов, отек или фиброз альвеолокапиллярной мембраны);
- При врожденных пороках сердца, когда идет сброс крови справа на лево (тетрада Фалло), или общее смешивание крови (общий артериальный ствол, единый желудочек сердца).
Для практического врача нужно знать:
- При сатурации менее 90% показана оксигенотерапия;
- Цианоз возникает при SрО2 менее 85%, у новорожденных уже при SрО2- 90%;
- При анемии даже при сатурации 70% может не быть цианоза (анемия скрывает цианоз);
- Сатурация 80% бывает при врожденных пороках сердца, которые сопровождаются цианозом;
- Разница сатурации между руками и ногами может указывать на обструкцию дуги аорты (в перешейке аорты);
- При критических состояниях датчик установленный на ухо является более предпочтительным, чем датчик установленный на пальце;
- Для проверки работы пульсоксиметра сначала определяют сатурацию в сидячем положении (рука находится на столе). Затем встают, поднимают руку и снова определяют сатурацию. Сатурация должна быть одинаковой. Если она не совпадает это значит пульсоксиметр не пригоден для мониторинга больных;
- Если пульсоксиметр показывает 100% при дыхании пациента атмосферным воздухом, то это признак, что он не высокого качества;
- Пульсоксиметрия характеризует только оксигенацию и не является показателем вентиляции;
- С помощью пульсоксиметра можно определить снижение перфузии тканей (по уменьшению амплитуды пульсовой волны на фотоплетизмограмме). При этом если нет легочной патологии — сатурация будет в норме.
В заключение хочется отметить, что пульсоксиметр не дает информации о содержании кислорода в крови, количестве растворенного в крови кислорода, частоте дыхания, дыхательном объеме, артериальном давлении, сердечном выбросе. Поэтому нужно использовать дополнительно другие методы исследования для определения полной клинической картины.
При многих заболеваниях и неотложных состояниях измеряется сатурация кислорода в крови, норма показателя составляет 96-99%. В общем понимании сатурацией называется насыщение любой жидкости газами, Медицинское понятие включает насыщение крови кислородом. При его снижении усугубляется состояние человека, поскольку этот элемент участвует во всех процессах метаболизма. Неотъемлемой частью терапии таких заболеваний является повышение его уровня посредством применения кислородной маски или подушки.
Подробнее о сатурации
Используя научные данные, можно сказать, что определение сатурации крови кислородом происходит путем соотношения связанного гемоглобина к его общему количеству.
Обеспечение организма различными веществами и элементами происходит благодаря сложной системе всасывания нужных компонентов. Организация доставки необходимых веществ и выведения лишних происходит посредством системы кровообращения, по малому и большому кругу.
Процесс насыщения крови кислородом обеспечивается легкими, которые проводят воздух по дыхательной системе. Он содержит 18% кислорода, согревается в полости носа, затем проходит по глотке, трахее, бронхам, позже попадает в легкие. Структура органа включает альвеолы, где и происходит газообмен.
Процесс сатурации происходит по следующей цепочке:
- Сложная система капилляров и венул, окружающих альвеолы, переносит в пузырьки (альвеолы) газы из воздуха.
- Пришедшая сюда венозная кровь, бедная кислородом, идет по большому кругу, расходясь по органам и тканям. Углекислый газ из альвеол переходит назад в органы дыхания и выделяется наружу.
- Перенос молекул кислорода происходит при помощи гемоглобина, который содержится в эритроцитах.
Гемоглобин содержит железо (4 атома), поэтому одна белковая молекула способна присоединять 4 кислорода.
Причины снижения
Если сатурация кислорода в крови отличается от нормы (нормальный показатель – 96-99%), то это может происходить по следующим причинам:
- снижается количество клеток, переносящих кислород (эритроцитов, гемоглобина);
- нарушается процесс перехода кислорода в альвеолы;
- изменяется способность сердца накачивать кровь в сосуды или переносить ее по кругам кровообращения.
Люди могут испытывать подобные трудности и из-за глобальной экологической проблемы. В крупных городах, где есть действующие промышленные предприятия, нередко поднимается вопрос, связанный с повышением уровня выхлопных газов в воздухе.
Из-за этого концентрация кислорода снижается, гемоглобин переносит молекулы отравляющих газов, вызывая медленную интоксикацию.
На практике эти нарушения проявляют себя следующими заболеваниями:
- анемия;
- аутоиммунные заболевания;
- хронические процессы дыхательных путей (пневмония, бронхит);
- обструктивные заболевания (муковисцидоз, бронхиальная астма);
- сердечная недостаточность (пороки сердца, хронические застойные явления).
Измерение сатурации происходит во время операций и при введении наркоза, а также если необходим контроль состояния недоношенных новорожденных.
Недостаток кислорода имеет определенные признаки, они связаны с нарушением его пропорции с углекислым газом. Может возникать и обратная ситуация, когда поступление газа избыточно. Это тоже плохо для организма, поскольку вызывает интоксикацию. Такая ситуация возникает в случае долгого пребывания на свежем воздухе после продолжительного кислородного голодания.
Вероятность заполучить снижение сатурации зависит от образа жизни человека. Чем меньше он бывает на свежем воздухе, тем больше шанс патологии.
Определение параметра
Определение содержания кислорода – несложная процедура, она может проводиться несколькими методами, после забора крови или вообще без него:
- Неинвазивный метод исследования заключается в использовании прибора, электрод которого накладывается на палец или пояс, уже через минуту регистрирует результат. Инструмент называется пульсоксиметром, позволяет быстро провести исследование безопасным способом.
- Если использовать инвазивный метод, то производится забор артериальной крови, но для получения результата в таком случае требуется достаточно много времени.
Принцип работы пульсоксиметра заключается в том, что у жидкой среды организма с различной степенью насыщения кислородом отличается не только цвет, но и уровень поглощения инфракрасных волн. В артериальной, то есть насыщенной крови, поглощаются инфракрасные волны, а в венозной – красные. Поэтому пульсоксиметр регистрирует данные обоих кровотоков и на их основании высчитывает показатель сатурации.
Приборы могут быть стационарными и портативными, и если более старые устройства имеются в стационаре, то в условиях скорой помощи определить сатурацию кислорода раньше не представлялось возможным. Они обладали массой положительных сторон: большое количество датчиков, объем памяти, возможность распечатывания результата. Изобретение переносного аппарата дало возможность быстро сориентироваться в экстренной ситуации. Современные приборы могут регистрировать результат круглосуточно, включаясь тогда, когда пациент активен.
Ночной пульсоксиметр производит измерения во время пробуждения человека. Практически все виды пульсоксиметров выпускаются в различных ценовых категориях, что зависит от возможностей и потребностей покупателя.
Для нарушения сатурации характерны следующие проявления:
- Снижение активности человека, повышение утомляемости.
- Головокружение, слабость, сонливость.
- Появление одышки.
- Снижение артериального давления.
Если наблюдается избыточное насыщение крови кислородом, то признаками такого явления становится головная боль и тяжесть. Одновременно с тем могут возникать симптомы, аналогичные низкой насыщенности крови кислородом.
Лечение
Если кровь не может насыщаться кислородом, то необходимо найти причину такого явления и устранить её, а далее обогатить жидкую среду газом. Начинать беспокоиться нужно уже при показателе, содержание кислорода которого ниже 95%.
Вот последовательность плана лечения:
- Многие состояния, при которых снижается сатурация, являются сложными и запущенными, поэтому терапия основного заболевания является сложной задачей.
- В связи с этим увеличение способности крови насыщаться кислородом естественным способом затруднительно. Лечение низкой сатурации происходит путем назначения его ингаляции посредством маски или вдыхания кислородной подушки.
- Как правило, это происходит в условиях стационара, поэтому оксигенотерапия производится на период обострения патологии.
Если уровень кислорода снижен незначительно, то коррекция состояния возможна путем увеличения прогулок на свежем воздухе.
Что такое Сатурация кислорода
Принцип работы пульсоксиметра
Какие бывают пульсоксиметры
Где используют пульсоксиметры
Основные сведения, зачем нужно наблюдать за насышением крови кислородом
Общая протяженность всех сосудов человека в среднем составляет 86 000 км, общая площадь легких- около 100 кв.м.За сутки мы делаем примерно 20000 вдохов и вдыхаем около10 куб.м воздуха, сердце сокращается около 100000 раз и прокачивает примерно 7 тонн крови. Зачем нужна эта титаническая работа? А нужна она для обеспечения одного из важнейших показателей – насыщения артериальной крови кислородом.
Мы можем прожить: без пищи около месяца, без воды – около 7 дней. В организме создаются запасы жира и жидкости на случай отсутствия пищи и воды. К сожалению, природа не предусмотрела возможности накопления запасов кислорода в организме. Всего три минуты отсутствия дыхания или сердцебиения полностью истощают запас кислорода в организме и человек умирает.
Одной из главных функций крови является получение кислорода из легких и транспортировка его в ткани организма. В то же время, кровь получает углекислый газ из тканей, и приносит ее обратно в легкие
Степень насыщения артериальной крови кислородом является одним из важнейших показателей кислородного обмена и указывает, достаточное ли количество кислорода поступает в организм.
Как кислород циркулирует в нашем теле
Атмосферный кислород попадает в наш организм через легкие благодаря дыханию. Каждое легкое содержит около трехсот миллионов альвеол, которые окружены кровеносными капиллярами. Стенки альвеол очень тонкие и пронизаны кровеносными сосудами.
Кислород поглощается из альвеол через капилляры альвеолярной мембраны, в то время как углекислый газ переходит из капилляров в альвеолы и выводится из легких в атмосферу. (У взрослых этот процесс обычно занимает 1/4 секунды во время вдоха).
Значительная часть кислорода попавшего в кровь, связывается с гемоглобином в красных кровяных клетках, другая часть растворяется в плазме крови.
Затем кислород транспортируется артериальной кровью по всему организму.
Кровь насыщенная кислородом попадает в левое предсердие и левый желудочек, и затем кровотоком поступает ко во всем органам тела, и их клеткам. Количество кислорода, поступающего в кровь, определяется, главным образом, в какой степени гемоглобин связывается с кислородом (легочный фактор), концентрацией гемоглобина в крови (фактор анемии), и сердечным выбросом (сердечный фактор).
Как кровь может насыщаться кислородом
С точки зрения физики, количество растворенного газа в жидкости пропорционально парциальному давлению газа. Кроме того, каждый газ имеет различную растворимость. Только 0,3 мл газообразного кислорода может раствориться в 100 мл крови при нормальном атмосферном давлении. (Это составляет всего 1 / 20 часть от растворимости двуокиси углерода.)
Таким образом человек не может получить достаточное количество кислорода путем простого растворения кислорода в крови.
Основным перевозчиком кислорода в теле человека является - гемоглобин.
Одна молекула гемоглобина может связываться с 4-мя молекулами кислорода, а 1 грамм гемоглобина может связать до 1,39 милилитров кислорода. Поскольку 100 мл крови содержит около 15 грамм гемоглобина, то гемоглобин, содержащейся в 100 мл крови может связываться с 20,4 милилитрами кислорода.
Кислород, связанный с гемоглобином и кислород, растворенный в крови имеют примерно следующее соотношение:
Растворенный кислород 1,45%
Связанный с гемоглобином кислород 98,55%
В связи с этим фактом, уровень гемоглобина в крови имеет огромное значение.
Что такое Сатурация кислорода
Каждая молекула гемоглобина может связывать до 4-х молекул кислорода. Однако эта связь стабильна, когда молекула гемоглобина связана с 4-мя молекулами кислорода или когда гемоглобин вообще не связан с молекулами кислорода. Состояние очень неустойчиво, когда существует связь с 1 - 3 молекулами кислорода. Поэтому гемоглобин присутствует в организме в двух видах. Либо лишенный кислорода - гемоглобин (Hb), либо гемоглобин, связанный с 4-мя молекулами кислорода - оксигемоглобин (HBO2).
Сатурацией кислорода называют отношение количества оксигемоглобина к общему количеству гемоглобина в крови, выраженное в процентах. Сатурацию обозначают символоми: SaO2 или SpO2. (В большинстве случаев пользуются символом SpO2)
Определение сатурации можно записать в виде формулы: SpО2 = (НbО2 / НbО2 + Нb) х 100%
Существует некоторая путаница, обусловленная употреблением аббревиатур SpO2 и SaO2. Употреблять сокращение SpO2 следует в том случае, когда речь идет о сатурации, измеренной неинвазивным (без внутреннего вмешательства) методом, поскольку в этой ситуации результат измерения зависит от особенностей метода. Термин SaO2 следует употреблять для обозначения истинной сатурации, измеренной лабораторным инвазивным методом
Как зависит сатурация кислорода (SpO2) от парциального давления кислорода (PaO2)
Показатели SpO2 связаны с парциальным давлением кислорода в крови (PaO2), которое в норме составляет 80-100 мм рт. ст.
Снижение PaO2 влечет за собой снижение SpO2, однако зависимость носит нелинейный характер, например:
- 80-100 мм рт.ст. PaO2 соответствует 95-100% SpO2
- 60 мм рт.ст. PaO2 соответствует 90% SpO2
- 40 мм рт.ст. PaO2 соответствует to 75% SpO2
Этот факт нужно учитывать при подъеме в горы или при полетах на больших высотах.
При снижении парциального давления кислорода ниже определенных порогов наступает кислородное голодание. Возможна потеря сознания или даже смерть.
Чем можно измерить сатурацию кислорода
Измерить сатурацию кислорода можно двумя методами: инвазивным и неинвазивным.
Инвазивный метод заключается в отборе пробы артериальной крови и проведении лабораторных иследований для определения процента содержания оксигемоглобина. Этот метод наиболее точный, но занимает много времени и не может использоваться для непрерывного мониторинга. А так же связан с вмешательством в ткани пациента.
Неинвазивный метод - это метод без внутреннего вмешательства. Существуют разные способы определения сатурации кислорода неинвазивным методом. Приборы, определяющие сатурацию кислорода неинвазивным методом называются пульсоксиметры.
Принцип работы пульсоксиметра
Гемоглобин, который связан с кислородом (оксигемоглобин), имеет ярко-красный цвет. Гемоглобин не связанный с кислородом, (венозный гемоглобин), имеет темно-красный цвет. Поэтому цвет у артериальной крови ярко красный, а у венозной крови темно красный. Работа пульсоксиметра базируется на способности связанного с кислородом гемоглобина НbО2 больше поглощать волны инфракрасного диапазона (максимум поглощения приходится на 940 нм), а не связанного с кислородом гемоглобина Нb больше поглощать волны красного диапазона (максимум поглощения приходится на 660 нм).
В пульсоксиметре используются два источника излучения (с длиной волны 660 нм и 940 нм) и два фотооптических элемента, работающих в этих диапазонах. Интенсивность излучения, измеренная фотоэлементами зависит от многих факторов, большинство из которых постоянно. Только пульсации в артериях происходят непрерывно и вызывают изменения в поглощающей способности тканей. Изменения в количестве света, который поглотился в тканях соответствуют изменениям в артериях.
Пульсоксиметр непрерывно вычисляет разницу между поглощением сигнала в красной и инфракрасной области спектра и на основании формулы, полученной опытным путем с использованием закона Ламберта-Бэра, рассчитывает значение сатурации. Изменение поглощающей способности тканей, вызванное пульсациями в артериях, фиксируется в виде кривой плезиограммы. А измеряя расстояние между её гребнями, пульсоксиметр рассчитывает частоту пульса. Измеренные значения могут быть отражены на экране, а так же записаны в память приборов для дальнейшего анализа.
Какие бывают пульсоксиметры
За последние несколько лет в области производства пульсоксиметров произошли значительные перемены. Пять-семь лет назад производились в основном стационарные приборы, которые имели значительные габариты и вес. Они могли работать только от сети. Стоимость самых простых приборов составляла $500-$750. За последние 2-3 года произошел значительный прогресс и приборы стали гораздо миниатюрнее и совершеннее. Появились напалечные модели размером с небольшую прищепку и независимым источником питания. Цена приборов опустилась ниже $100 и они стали доступны не только лечебным учреждениям, но и обычным пациентам. Появилась возможность проводить диагностику в домашних условиях.
В настоящее время пульсоксиметры делятся на стационарные, поясные, напалечные и мониторы сна.
Стационарные модели применяются в лечебных учреждениях, имеют большую память, могут подключаться к центральным станциям мониторинга, имеют различные датчики для пациентов всех возрастов, могут оборудоваться встроенным принтером, а так же имеют много других функций.
Современные поясные модели пульсоксиметров так же обладают значительными возможностями. Благодаря независимому источнику питания, малым габаритам и низкому потреблению энергии они всегда могут быть рядом с пациентом. Большая память позволяет сохранять измеренные значения для дальнейшей обработки специалистом. Встроенная тревожная сигнализация предупредит пациента о выходе измеряемых параметров за допустимые пределы.
Практически все модели имеют возможность передачи данных измерений в персональный компьютер для дальнейшей обработки.
Имеется возможность записывать в один прибор данные нескольких пациентов. (В зависимости от моделей их число составляет до 127)
Большой прогресс в развитии элементной базы и применение микропроцессоров позволило создать миниатюрные напалечные модели пульсоксиметров . Они сочетают малый вес и габариты с большими возможностями стационарных приборов. Напалечные модели можно разделить на три ценовые категории:
- Эконом
- Cтандарт
- Премиум
Пульсоксиметры категории эконом имеют самый необходимый набор функций: измерение сатурации (SpO2), измерение частоты сердечных сокращений (ЧСС), график плезиограммы и пульс-бар, который показывает силу сердечного выброса. Цена приборов в этой категории менее $100 США.
Пульсоксиметры в ценовой категории стандарт
помимо обычных функций (измерение сатурации (SpO2), измерение частоты сердечных сокращений (ЧСС), график плезиограммы и пульс-бар), имеют тревожную сигнализацию и функцию пульсовых тонов. Пределы срабатывания тревожной сигнализации запрограммированы производителем и составляют:90% и 99% по параметру SpO2 и 60 и 100 уд./мин. по ЧСС. Функция пульсовых тонов помогает на слух отслеживать состояние пациента по изменению частоты и амплитуды звуковых сигналов.
Цены на такие приборы находятся в диапазоне от $100 до $200.
В ценовой категории премиум помимо обычных функций (измерение сатурации (SpO2), измерение частоты сердечных сокращений (ЧСС), график плезиограммы, пульс-бар, пульсовые тоны) тревожная сигнализация имеет регулируемые пороги срабатывания, визуальный, аудио и вибро режим и возможность их настройки. Приборы обладают большой встроенной памятью с возможностью записи данных большого числа пациентов (до 99). А так же возможность передачи накопленных данных в персональный компьютер для последующей обработки.
Несмотря на богатый выбор функций, габариты и энергопотребление весьма малы.
Другой категорией пульсоксиметров являются, так называемые, «мониторы сна».
Они предназначены для проведения длительной компьютерной оксиметрии в течении большого промежутка времени, в том числе во сне. Прибор с дискретностью несколько раз в секунду производит измерения и записывает данные в память для дальнейшего анализа. Большинство проявлений дыхательной недостаточности проявляется именно во сне.
Поэтому такой вид мониторинга особенно важен для точной постановки диагноза и назначения лечения. Особенностью таких пульсоксиметров является конструкция датчика, который изготовлен из мягкого силикона и не нарушает кровообращение в пальце.
Какие факторы вызывают ошибки в пульсоксиметре
Так как пульсоксиметр измеряет все параметры неинвазивным методом, то на точность измерений могут влиять некоторые внешние и внутренние факторы:. Следует учесть эти факторы и принять меры предосторожности.
А так же необходимо учесть,что пульсоксиметрия является непрямым методом оценки вентиляции и не дает информации об уровне pH и PaCO2. Таким образом, не представляется возможным оценить в полной мере параметры газообмена пациента, в частности степень гиповентиляции и гиперкапнии.
1. Аномальный гемоглобин
Кровь может содержать ненормальный гемоглобин. Карбоксигемоглобин и метгемоглобин не участвуют в доставке кислорода. Наличие в крови этих типов гемоглобина может привести к ошибкам в измерении SpO2.
Например, отравление угарным газом (высокие концентрации карбоксигемоглобина) может давать значение сатурации около 100%.
Анемия требует более высоких уровней кислорода для обеспечения транспорта кислорода. При значениях гемоглобина ниже 5 г/л может отмечаться 100% сатурация крови даже при недостатке кислорода
2. Медицинские красители
Наличие в крови пациента медицинских красителей может привести к искажениям при прохождении красных и инфракрасных волн через ткани и исказить результаты измерений. К таким красящим веществам относятся: метиленовый синий, индоцианин зеленый, индигокармин, флюоресцеин.
3. Маникюр и педикюр
Лак для ногтей или накладные ногти могут привести к неточным показаниям SpO2, так как они могут уменьшать и искажать волны, излучаемые датчиком пульсоксиметра.
4. Движение пальца в датчике, вызванное движением тела.
Движение пальца в датчике может вызвать шум, который повлияет на вычисления SpO2 и ЧСС.
5. Блокировка кровотока в артериях и пальцах.
Возможность или невозможность выполнения измерений зависит от степени пульсаций в артериях. Если происходит блокировка кровотока, то точность измерений падает. Кроме того, при перегибах или усиленном давлении на пальцы, например, при занятиях на велотренажере. Возросшее давление в пальце может привести к искажению световых волн и ошибкам в измерении.
6. Плохое периферическое кровообращение
Значительное снижение перфузии периферических тканей (холод, шок, гипотермия, гиповолемия) ведет к уменьшению или исчезновению пульсовой волны. Если нет видимой пульсовой волны на пульсоксиметре, любые цифры процента сатурации малозначимы.
Если руки холодные или плохое периферическое кровообращение, необходимо усилить кровоток путем массажа или разогрева пальцев.
7. Яркий свет. (Бестеневые лампы, флуоресцентные лампы, ИК лампы, прямой солнечный свет и т.д.)
Пульсоксиметр, как правило, защищен от внешнего освещения. Однако, если освещение слишком сильное, это может привести к ошибкам. Необходимо защищать сенсор от лучей мощных бестеневых ламп и инфракрасных ламп. Например, с помощью хирургической салфетки.
8. Окружающие электромагнитные волны
Рядом расположенные электроприборы, которые являются источниками сильных электромагнитных волн, такие как: телевизоры, мобильные телефоны, медицинские приборы могут влиять на точность измерений и работу пульсоксиметра.
9. Неправильное положение датчика
Необходимо, чтобы обе части датчика находились симметрично, иначе путь между фотодетектором и светодиодами будет неравным и одна из длин волн будет «перегруженной». Изменение положения датчика часто приводит к внезапному «улучшению» сатурации.
В каких пределах должно быть значение SpO2
У здоровых людей уровень SpO2 лежит в диапазоне от 96 до 99%.
Однако у пациентов с легочными или сердечнососудистыми хроническими заболеваниями обычная простуда или пневмония может вызвать быстрое снижение SpO2. Снижение SpO2 ниже 90% определяется как острая дыхательная недостаточность. Снижение SpO2 на 3 - 4% от своего обычного уровня, даже если его значение составляет не менее 90% может быть сигналом о наличии тяжелого заболевания.
У некоторых пациентов обычный уровень SpO2 может составлять менее 90%. В зависимости от индивидуальных легочных или сердечнососудистых заболеваний значение сатурации обычно колеблется в диапазоне 3-4%. В состоянии покоя она увеличивается, при физических нагрузках и во время сна уменьшается.
Так же как и температура тела, значение SpO2 сугубо индивидуально и различно у разных людей. Не существует идеальной величины, к которой надо стремиться. К тому же у пульсоксиметров всегда есть небольшая погрешность в точности измерений.
Лучше всего понаблюдать длительное время за своими показаниями SpO2 в нормальном состоянии. Измерить значения при отдыхе, физических упражнениях и во время сна. Зная эти величины можно выявить патологии, если текущее значение сатурации кислорода будет отличаться от обычных уровней.
Примеры использования пульсоксиметра
Пульсоксиметры впервые были использованы для мониторинга жизненно важных функций во время проведения операций и анестезии. Поскольку устройство является неинвазивным и позволяет осуществлять мониторинг в реальном времени, его использование распространилось и на другие цели. Такие как скрининг, диагностика жизнедеятельности пациента, самоконтроль.
1. Определение тяжести заболевания
Тяжесть заболевания может быть определена путем клинических симптомов, включая SpO2.
2. Анализ газов крови
Стоит провести анализ газового состава крови, с тем чтобы лучше понять состояние пациента.
3. Принятие решение о госпитализации больных с острой фазой хронического заболевания
Необходимость госпитализации определяется клиническими симптомами, включая SpO2.
4. Домашняя кислородная терапия (ДКТ)
1. Домашняя кислородная терапия
При домашней кислородной терапии (ДКТ) можно застраховать себя от нежелательных последствий.
В случае (1) путем измерения насыщения крови кислородом пульсоксиметром и газового состава крови газоанализатором.
(1) Глубокое нарушение функции дыхания
Для пациентов в стабильном состоянии с PaO2 55 мм или менее в покое во время вдыхания комнатного воздуха при 760мм рт.ст. или с PaO2 60 мм или менее с заметной гипоксемией во время сна.
(2) Легочная гипертензия
(3) Хроническая сердечная недостаточность
(4) Синюшный порок сердца
2. Назначение кислородной терапии.
Количество кислорода, которое необходимо, зависит от состояния каждого пациента. Врач должен определить источник кислорода для использования, поток кислорода, способ ингаляции, время вдоха, количество кислорода во время отдыха, а также при физической нагрузке и во время сна.
3. Управление пациентами, получающими ДКТ
Пациенты получающие ДКТ должны ежемесячно проходить обучение и проверку знаний у врачей физиотерапевтов, включая знания по мониторингу SpO2.
Кроме того, пациенты, получающие длительное время ДКТ должно проводить мониторинг SpO2 во время сна. Снятие плезиограммы во время сна необходимо для сбора доказательств гиповентиляции.
4. Информирование пациентов, получающих ДКТ
Получение информации о снижении или повышении насыщения крови кислородом при использовании ДКТ.
5. Начало неинвазивной вентиляции с положительным давлением (НВПД/NPPV) у пациентов с хронической дыхательной недостаточностью
Для пациентов с нарушениями вентиляции легких таких, как:
- поздняя стадия туберкулеза, кифосколиоз,
- мягкая фаза развития ХОБЛ,
- синдром ожирения
- гиповентиляция,
- острая фаза развития ХОБЛ,
- нервно-мышечные расстройства
Величина SpO2 необходима, чтобы помочь определить надо ли использовать НВПД.
6. Оценка и управление рисками дыхательной терапии при реабилитации
7. Мониторинг жизненно важных функций госпитализированных пациентов
Мониторинг SpO2 является пятым по важности параметром после пульса, температуры тела, давления,и дыхания.
Даже если не наблюдается дыхательная симптоматика, уровень SpO2 может быть определен.
В сердечно-сосудистых и легочных отделениях, регулярный мониторинг SpO2 осуществляется медсестрами по каждому пациенту в ходе обходов утром, днем и вечером.
8. Ежедневное наблюдение ДКТ пациентов с хронической дыхательной недостаточностью
Число пациентов получающих ДКТ при хронической дыхательной недостаточности, которые использую пульсоксиметры, постоянно растет.
9. Скрининг на синдром апноэ (удушья) во время сна
Пульсоксиметр с функцией памяти используется для записи насыщения кислородом (SpO2) во время сна, чтобы определить частоту гипоксемии (уменьшение насыщенности кислородом), а также продолжительность десатурации (снижения насыщения крови кислородом).
10. Скрининг дисфагии и ее мониторинг
Пульсоксиметр используется как часть мониторинга пациентов с дисфагией, при мониторинге во время еды.
11. Диагностика полицитемии
Насыщение кислородом может снижаться у больных с легочными заболеваниями такими как, Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), синдромом апноэ (удушья) во сне, сердечных болезнях связанных с нарушениями в работе сердечных клапанов, а так же у лиц, живущих на больших высотах. В этих случаях костный мозг стимулируется производить больше красных кровяных клеток и, следовательно, возможна полицитемия (вторичная полицитемия).
Пульсоксиметр может помочь для определения причины полицитемии.
12. Мониторинг во время исследований таких как эндоскопия, бронхоскопия, гастроскопия и др.
Пульсоксиметр является необходимым средством при бронхоскопии, гастроскопии, фиброоптик колоноскопии. Состояние пациента при введении седативных средств отслеживается путем мониторинга изменений ЧСС и SpO2, с тем чтобы обеспечить безопасность.
Снабжение органов и тканей кислородом играет очень важную роль для организма человека. Без дыхания наши ткани погибли бы за считанные минуты. Однако данный процесс не ограничивается вентиляцией легких, существует очень важный второй этап – транспорт газов по крови. Существует целый ряд показателей, отражающих его протекание, среди которых очень важным является сатурация кислорода (то есть насыщение им гемоглобина) в крови. Каковы нормы сатурации? Какие факторы ее определяют? О каких заболеваниях может говорить ее снижение?
Сатурация – это показатель, отражающий процент насыщения гемоглобина кислородом. Для ее определения чаще всего используют такой прибор, как пульсоксиметр, позволяющий проводить мониторинг пульса и сатурации в режиме реального времени. Кроме того, существуют лабораторные методы, позволяющие оценить данный показатель при непосредственном исследовании крови, однако их используют реже, поскольку они требуют вмешательства с целью забора крови у человека, в то время как пульсоксиметрия абсолютно безболезненна и может проводиться круглосуточно, а отклонения полученных при ней данных не превышают 1% по сравнению с анализом.
Конечно, гемоглобин не может быть насыщен кислородом на все 100%, поэтому норма сатурации лежит в пределах 96-98%. Этого вполне достаточно для того, чтобы поступление кислорода к клеткам нашего тела было на оптимальном уровне. В том случае, если насыщение гемоглобина кислородом пониженное, транспорт газов к тканям нарушен, и их дыхание недостаточное.
Снижение сатурации может быть и в норме — у курящего человека. Для людей, страдающих от этой вредной привычки, норматив установлен на уровне 92-95%. Такие цифры у курильщиков не говорят о наличии патологии, однако понятно, что они все же ниже величин, установленных для обычного человека. Это говорит о том, что курение нарушает транспорт газов гемоглобином и приводит к постоянной небольшой гипоксии клеток. Курящий человек добровольно отравляет себя некой вредной смесью газов, которая снижает уровень кислорода в эритроцитах. Со временем это обязательно приведет к тем или иным патологиям во внутренних органах.
Причины снижения показателя
Первый фактор, приводящий к тому, что содержание кислорода в артериальной крови снижается, — это нарушения дыхания. Например, у людей с хроническими заболеваниями легких сатурация может лежать в пределах 92-95%. При этом транспорт кислорода и углекислого газа не нарушен, уменьшение показателя связано не с факторами крови, а со снижением легочной вентиляции. Оценка сатурации имеет огромное значение при обследовании больных с дыхательной недостаточностью. Исследование позволяет подобрать необходимый метод дыхательной терапии, а также задать нужные параметры искусственной вентиляции легких (если в ней есть надобность).
Также сатурация падает в результате большой кровопотери, особенно при таком состоянии, как геморрагический шок. На основании исследуемого показателя можно определить уровень кровопотери, а значит, оценить степень тяжести состояния человека. Мониторинг сатурации очень важен при проведении оперативных вмешательств. Он позволяет вовремя выявить пониженное поступление кислорода к клеткам тела человека и предпринять необходимые мероприятия, чтобы улучшить его.
Особенно важное значение данный показатель имеет при операциях на сердце: его снижение происходит раньше, чем уменьшение пульса или падение артериального давления. Кроме того, за ним обязательно следят в постреанимационный период, а также при выхаживании недоношенных детей (его динамика при подобных состояниях очень показательна).
Еще одна возможная причина снижения уровня насыщения гемоглобина кислородом — патология сердца. Это могут быть такие заболевания, как:
- сердечная недостаточность,
- инфаркт миокарда,
- кардиогенный шок.
Пониженное значение сатурации в данном случае обусловлено уменьшением количества крови, выталкиваемой сердцем. За счет этого ее циркуляция в теле человека замедляется, в том числе уменьшается приток крови к легким, а вместе с тем — и оксигенация. Происходит снижение многих функций крови, в том числе и транспорта газов. И все это связано именно с работой сердца, а не с тем, как гемоглобин переносит кислород и отдает его клеткам.
Очень важно, что сатурация помогает выявить неявную патологию, например, скрытую сердечную недостаточность и скрытый кардиогенный шок. При данных нозологических единицах у пациентов может не быть никаких жалоб, поэтому количество случаев, когда скрытые заболевания не диагностированы, достаточно высоко. Вот почему так важно применение дополнительных методов исследования, в том числе — определение транспорта гемоглобином газов по крови.
Кроме того, сатурация снижается при инфекционных заболеваниях. Ее значения устанавливаются примерно на уровне 88%. Все дело в том, что инфекция значительно влияет на обмен веществ, синтез белка, состояние всего тела в целом. Особенно сильные изменения происходят при сепсисе. При таком тяжелом состоянии нарушается работа всех органов, ухудшается их кровоснабжение, а вот нагрузка на них, напротив, повышается. Поэтому они достаточно сильно страдают от гипоксии.
Таким образом, сатурация отражает, насколько хорошо кровь переносит кислород к органам и тканям нашего тела.
Безусловно, существуют и другие показатели, отражающие данный процесс, в частности, многие исследования определяют не только кислород, но и углекислый газ, а также учитывают не только то, как гемоглобин переносит газы, но и как он их отдает. Однако определение сатурации при помощи пульсоксиметра является наиболее простым и доступным методом . Он не требует нарушения целостности кожных покровов и забора даже малого количества крови на анализ. Достаточно просто надеть прибор на палец и через несколько секунд получить результат.
Как правило, сатурация бывает снижена при достаточно серьезных состояниях, вызывающих тяжелые изменения во всем организме. В таких случаях показатель может быть снижен значительно. Чем он ниже, тем хуже прогноз: тело человека плохо переносит гипоксию, особенно сильно страдают клетки головного мозга. Незначительное снижение сатурации, как правило, бывает связано с хроническими болезнями легких и чаще всего возникает на фоне курения.
Универсального способа повысить сатурацию не существует. В каждом конкретном случае врач решает, какое именно лечение следует выбрать. Чаще всего во главу угла ставится борьба с основным заболеванием, вызвавшим данный симптом. Также применяют кислородную терапию, используют препараты, повышающие насыщение крови кислородом. Но это, скорее, вспомогательные мероприятия. Возврат сатурации к норме — это результат того, что человек постепенно идет на поправку, и его состояние улучшилось.
