Плетизмограмма на пульсоксиметре что это

Пульсоксиметрия – неинвазивное исследование для контроля уровня кислорода в крови. Прибор пульсоксиметр считывает у человека 2 показателя:
• частота сердечных сокращений (ЧСС);
• сатурация (насыщенность артериальной крови кислородом).

Содержание статьи:
1. Что показывает пульсоксиметр и когда необходима пульcоксиметрия
2. Как работает пульсоксиметр
3. Виды процедуры и типы приборов
4. Как подготовиться к пульсоксиметрии
5. Как расшифровать показатели прибора
6. Какие факторы могут привести к неверным результатам
7. Заключение

На основании этих данных врач оценивает состояние дыхательной, сердечно-сосудистой систем пациента и выявляет опасное для человека состояние кислородного голодания.

Что показывает пульсоксиметр и когда необходима пульсоксиметрия

Измерение пульса и насыщения крови кислородом применяется в различных сферах медицины и жизни. Пульсоксиметры
используют в следующих сферах врачебной практики:

Пульсоксиметры широко применяют при подозрении на обструктивное апноэ сна, патологии дыхательной и сердечно-сосудистой систем, бронхиальной астме, воспалении легких, ХОБЛ и других болезнях.

Пульсоксиметрию следует проводить при наличии следующих симптомов:

Так как пульсоксиметрия безопасна для пациента, не сопровождается серьезной подготовкой к исследованию, то проводить её можно регулярно в профилактических целях.

Как работает пульсоксиметр

Организм запускает дыхательные движения, чтобы не допустить переизбытка в крови углекислоты. Забранный при дыхании кислород поступает в легкие, в альвеолах проходит процедура газообмена, в которой задействована капиллярная мембрана. Далее обогащенная кислородом кровь переходит в сердце, которое как насос отправляет ее по всему организму.

Насыщение крови кислородом – важнейший показатель здоровья. Молекулы этого газа переносят клетки гемоглобина, а уровень кислорода называется сатурацией. Нормальным является значение более 94%.

Прибор пульсоксиметр измеряет насыщенность О2 на капиллярном уровне. Для этого портативный прибор закрепляют на фалангу пальца, реже — на мочку уха. Он измеряет объем капиллярной крови красного цвета, определяет пики кровяного давления и на основании этих данных выводит частоту пульса и объем кислорода в крови.

Пульсоксиметр – неинвазивный прибор. Для его работы не требуется никаких вмешательств в работу организма. Гемоглобин, транспортирующий кислород по кровеносной системе, поглощает световые волны. Датчик прибора проецирует волны красного и инфракрасного поля. Часть этого излучения поглощается клетками крови, а уровень не поглощенного света фиксирует датчик прибора. Результаты обрабатываются и выводятся на экран в виде процента сатурации.

Виды процедуры и типы приборов

Есть два вида пульсоксиметрии:

Оба вида приборов работают с одинаковой точностью, так как в основе лежит один и тот же метод.

Существует несколько типов приборов, которые также работают на едином принципе, но отличаются размерами, сферой применения.

Как подготовиться к пульсоксиметрии

Есть определенные нюансы, которых следует придерживаться до процедуры. Следование этим правилам позволяет получить более точные данные.

Полученные при исследовании результаты следует записать в дневник, указав время снятия данных. Некоторые приборы самостоятельно сохраняют историю.

Как расшифровать показатели прибора

Данные, полученные с помощью пульсоксиметра, лучше предоставить для расшифровки лечащему врачу. Он соотносит полученные цифры с состоянием здоровья пациента и делает выводы о необходимости терапии.

Если вы применяете прибор в профилактических целях, то ориентируйтесь на эту таблицу и сравнивайте свои данные со средними нормальными значениями, учитывая возраст.

Падение уровня сатурации до 94% считается опасным и требует немедленного обращения к врачу.

Какие факторы могут привести к неверным результатам

Проведение пульсоксиметрии, особенно в домашних условиях, может сопровождаться неверными результатами. Чаще всего признаком неточности является сильный разброс в полученных данных.

Как избежать погрешности:

Подробнее узнать о других причинах неверных показаний прибора вы можете из нашей статьи.

Заключение

Пульсоксиметр сегодня является таким же необходимым прибором, как градусник и тонометр. Это подтвердила пандемия коронавируса, одним из осложнений которого было воспаление легких с падением сатурации кислорода. Многие пациенты, проходящие лечение в домашних условиях, успешно контролировали свое состояние с помощью портативных пульсоксиметров, что позволило им избежать осложнений и успешно справиться с недугом.

В каталоге интернет-магазина «КИСЛОРОД.RU» представлены различные модели пульсоксиметров, среди которых можно подобрать недорогой прибор для домашнего использования. Эти устройства необходимы людям с дыхательной недостаточностью, сердечно-сосудистыми заболеваниями, пожилым пациентам. Легкий в применении прибор позволит регулярно контролировать свое состояние и при необходимости вовремя получить медицинскую помощь. Сделать заказ у нас вы можете онлайн. Специалисты интернет-магазина помогут выбрать подходящую модель и отправят заказ в любой регион России.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПУЛЬСОКСИМЕТРИИ

Пульсоксиметрия является наиболее доступным методом мониторинга больных во многих условиях, особенно при ограниченном финансировании. Она позволяет при определенном навыке оценивать несколько параметров состояния больного. После успешного внедрения в интенсивной терапии, палатах пробуждения и во время анестезии, метод начал использоваться и в других областях медицины, например, в общих отделениях, где персонал не проходил адекватного обучения по использованию пульсоксиметрии. Этот метод имеет свои недостатки и ограничения, а в руках необученного персонала возможны ситуации, угрожающие безопасности больного. Данная статья предназначена как раз для начинающего пользователя пульсоксиметрии.

Пульсоксиметр измеряет насыщение артериального гемоглобина кислородом. Используемая технология сложна, но имеет два основных физических принципа. Во первых, поглощение гемоглобином света двух различных по длине волн меняется в зависимости от насыщения его кислородом. Во-вторых, световой сигнал, проходя через ткани, становится пульсирующим из-за изменения объема артериального русла при каждом сокращении сердца. Этот компонент может быть отделен микропроцессором от непульсирующего, идущего от вен, капилляров и тканей.

На работу пульсоксиметра влияют многие факторы. Это могут быть внешний свет, дрожь, патологический гемоглобин, частота и ритм пульса, вазоконстрикция и работа сердца. Пульсоксиметр не позволяет судить о качестве вентиляции, а показывает только степень оксигенации, что может дать ложное чувство безопасности при ингаляции кислорода. Например, возможна задержка появления симптомов гипоксии при обструкции дыхательных путей. И все же оксиметрия является очень полезным видом мониторинга кардиореспираторной системы, повышающим безопасность больного.

Что измеряет пульсоксиметр?

1.    Насыщение гемоглобина артериальной крови кислородом – среднее количество кислорода, свзанное с каждой молекулой гемоглобина. Данные выдаются в виде процента насыщения и звукового сигнала, высота которого изменяется в зависимости от сатурации.

2.    Частота пульса – удары в минуту в среднем за 5-20 секунд.

Пульсоксиметр не дает информации о:

·  содержании кислорода в крови;

·  количестве растворенного в крови кислорода;

·  дыхательном объеме, частоте дыхания;

·  сердечном выбросе или артериальном давлении.

О систолическом артериальном давлении можно судить по появлению волны на плетизмограмме при сдувании манжетки для неинвазивного измерения давления.

Принципы современной пульсоксиметрии.

Кислород транспортируется кровотоком главным образом в связанном с гемоглобином виде. Одна молекула гемоглобина может перенести 4 молекулы кислорода и в этом случае она будет насыщена на 100%. Средний процент насыщения популяции молекул гемоглобина в определенном объеме крови и является кислородной сатурацией крови. Очень небольшое количество кислорода переносится растворенным в крови, однако пульсоксиметром не измеряется.

Отношение между парциальным давлением кислорода в артериальной крови (РаО2) и сатурацией отражается в кривой диссоциации гемоглобина (рис. 1). Сигмовидная форма кривой отражает разгрузку кислорода в периферических тканях, где РаО2 низкий. Кривая может сдвигаться влево или право при различных состояниях, например, после гемотрансфузии.

Пульсоксиметр состоит из периферического датчика, микропроцессора, дисплея, показывающего кривую пульса, значение сатурации и частоты пульса. Большинство аппаратов имеют звуковой сигнал определенного тона, высота которого пропорциональна сатурации, что очень полезно, если не виден дисплей пульсоксиметра. Датчик устанавливается в периферических отделах организма, например, на пальцах, мочке уха или крыле носа. В датчике находятся два светодиода, один из которых излучает видимый свет красного спектра (660 нм), другой – в инфракрасном спектре (940 нм). Свет проходит через ткани к фотодетектору, при этом часть излучения поглощается кровью и мягкими тканями в зависимости от концентрации в них гемоглобина. Количество поглощенного света каждой из длин волн зависит от степени оксигенации гемоглобина в тканях.

Микропроцессор способен выделить из спектра поглощения пульсовой компонент крови, т.е. отделить компонент артериальной крови от постоянного компонента венозной или капиллярной крови. Микропроцессоры последнего поколения способны уменьшить влияние рассеивания света на работу пульсоксиметра. Многократное разделение сигнала во времени выполняется с помощью цикличной работы светодиодов: включается красный, затем инфракрасный, затем оба отключаются, и так много раз в секунду, что позволяет устранить фоновый «шум». Новая возможность микропроцессоров это квадратичное многократное разделение, при котором красный и инфракрасный сигналы разделяются по фазам, а затем вновь комбинируются. При таком варианте могут быть устранены помехи от движения или электромагнитного излучения, т.к. они не могут возникать в одну и ту же фазу двух сигналов светодиодов.

Сатурация вычисляется в среднем за 5-20 секунд. Частота пульса рассчитывается по числу циклов светодиодов и уверенным пульсирующим сигналам за определенный промежуток времени.

По пропорции поглощенного света каждой из частот микропроцессор вычисляет их коэффициент. В памяти пульсоксиметра имеется серия значений насыщения кислородом, полученные в экспериментах на добровольцах с гипоксической газовой смесью. Микропроцессор сравнивает полученный коэффициент поглощения двух длин волн света с хранящимися в памяти значениями. Т.к. неэтично снижать насыщение кислородом у добровольцев ниже 70%, то необходимо признать, что значение сатурации ниже 70%, полученное по пульсоксиметру, не является надежным.

Отраженная пульсоксиметрия использует отраженный свет, поэтому может применяться проксимальнее (например, на предплечье или передней брюшной стенке), однако в этом случае будет трудно зафиксировать датчик. Принцип работы у такого пульсоксиметра тот же, что и у трансмиссионного.

Практические советы по использованию пульсоксиметрии:

Использование пульсоксиметрии.

NB! Возраст, пол, анемия, желтуха и кожа темного цвета практически не влияют на работу пульсоксиметра.

Особо нужно остановиться на правильном положении 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. Этот эффект может быть связан с непостоянным кровотоком через пульсирующие кожные венулы. Обратите внимание, что форма волны при этом может быть нормальной, т.к. измерение проводится только по одной из длин волн.

Альтернативы пульсоксиметрии?

На рис. 1.2 условно, в виде слоев, показаны препятствия, которые световые потоки, излучаемые светодиодами, встречают на пути к фотодетектору.

Рис. 1.2. Поглощение световых потоков от светодиодов тканями

Свет частично рассеивается, поглощается и отражается тка­нями пальца или мочки уха. Напомним, что красный и инфракрасный потоки при прохождении через ткани ослабляются в равной степени. Толщина этого биологического фильтра в каждом случае индивидуальна, но при стабильном положении датчика практически постоянна. Она легко учитывается пульсоксиметром, который настраивает интенсивность свечения светодиодов, чтобы излучаемый ими свет мог в достаточном коли­честве проникать сквозь толщу тканей. Однако при движении больного или смещении датчика расстояние между светодиода­ми и фотодетектором становится непостоянным, что приводит к появлению артефактов.

Следующее препятствие на пути светового потока — венозная и капиллярная кровь — первый избирательный фильтр, который ослабляет красное и инфракрасное излучение неодинаково. Со­отношение величин двух световых потоков, прошедших через данный фильтр, зависит от концентрации окси- и дезоксигемоглобина в крови. Но поскольку пульсация венул и капилляров незначительна, объем крови, содержащийся в них, можно счи­тать постоянной величиной, которая просто измеряется и легко учитывается при расчетах.

Однако если датчик слишком сильно сдавливает палец или мочку уха, тем самым нарушая отток крови от тканей, пульсация артериального кровотока способна передаваться на вены. Пульсоксиметр не отличает пульсацию артерий от пульсации вен, а по­тому начинает включать в расчет абсорбцию света венозной кровью, занижая результат. Это необходимо иметь в виду при ус­тановке датчика.

Артефактное занижение 2 может происходить и при выра­женной вазодилатации, когда артериолы перестают сглаживать периферический кровоток и пульсации крови достигают венул. Еще одна вероятная причина пульсации вен, влияющей на точ­ность работы пульсоксиметра,— недостаточность трикуспидального клапана, при которой каждое сокращение правого желудоч­ка сопровождается регургитацией крови в венозную систему.

Такое явление наблюдается не только при органических пороках сердца, но и при острой дилатации правого желудочка, например при массивной тромбоэмболии легочной артерии. Сходные по природе артефакты возникают и в момент кашля, порождаю­щего мощные волны давления в венозной системе (в чем нетруд­но убедиться, покашляв после подключения пульсоксиметра).

Высокие венозные волны могут появляться на фотоплетизмограмме, если датчик находится значительно ниже уровня сердца. Чтобы самому убедиться в этом, достаточно встать и опу­стить руку с датчиком вниз. Во многих случаях такой маневр со­провождается удвоением частоты пульса и занижением сатура­ции. Поэтому некоторые фирмы рекомендуют располагать руку с помещенным на ней датчиком на уровне сердца.

К сожалению, распознать такого рода артефакты в клиничес­ких условиях непросто. Для этого требуется синхронное инвазивное или лабораторное измерение »02. Лишь в единичных мо­делях пульсоксиметров есть специальные программы анализа сигнала и обнаружения артефактов. Вот почему в случаях, опи­санных выше, ориентироваться на показания пульсоксиметра следует с осторожностью.

Перед тем как принять в расчет показания монитора, обратите внимание на форму фотоплетизмограммы. При наличии дополнительных волн и пиков воздержитесь от вы­водов и действий, основанных на показаниях пульсокси­метра.

Если степень гипоксемии, выявленная пульсоксиметром, переполняет чашу Вашего терпения и требует незамедли­тельных действий, определите газовый состав артериаль­ной крови: РaО2 — самый надежный показатель, который не подведет.

Следующий слой на схеме — это кровь, остающаяся в артериолах к концу каждой пульсации, своего рода «конечно-систолический объем»*  артериального русла. Поглощение световых потоков данным слоем содержит столь нужную информацию об артери­альном оксигемоглобине, однако извлечь ее невозможно: не­пульсирующий компонент артериального объема также рассматривается пульсоксиметром лишь как досадная помеха на пути к цели.

Итак, из трех вышеназванных слоев выходят два — по-разно­му ослабленных, но постоянных — световых потока. Вся эта ис­тория обретает смысл после того, как они проникают через по­следний слой — кровь, пульсирующую в артериях.

В момент, предшествующий сердечному сокращению, ослаб­ление световых потоков обусловлено первыми тремя слоями:

на фотодиод падает излучение, которое пульсоксиметр расцени­вает как фоновое. Когда до артерий доходит очередная пульсо­вая волна, объем крови в них увеличивается и поглощение света изменяется. На пике пульсовой волны различие между фоновым и текущим током фотодетектора становится максимальным. Пульсоксиметр измеряет это различие и считает, что причина его — в дополнительном количестве артериальной крови, появив­шейся на пути излучения. Этой информации оказывается доста­точно, чтобы по специальному алгоритму рассчитать степень насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом. К со­жалению, сам принцип измерения является источником многих артефактов, потому что любые быстрые изменения сигнала, не­зависимо от их происхождения, монитор может расценить как исходную информацию для расчета 02.

В различных моделях пульсоксиметров степень насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом (в % от общего со­держания гемоглобина) обозначается неодинаково:

— сатурация (насыщение);

НЬО2— процентное содержание НЬО2 от общего количества гемоглобина;

а02 — насыщение артериальной крови кислородом;

2 — насыщение артериальной крови кислородом, изме­ренное методом пульсоксиметрии.

Последнее обозначение — наиболее употребляемое и самое кор­ректное, поскольку предполагает, что результат измерения зави­сит от особенностей метода. Например, 2 при наличии в кро­ви карбоксигемоглобина будет выше истинной величины 2, измеренной лабораторным методом.

В общении с коллегами частое применение правильных, но длинных выражений, типа «сатурация гемоглобина артери­альной крови кислородом» или «процентное содержание оксигемоглобина в артериальной крови», поможет быстро завоевать ре­путацию зануды и умника. Понимая это, многие врачи для удоб­ства в разговоре и записях прибегают к сокращениям, которые не всегда оказываются удачными («сатурация кислорода» и пр.). Возникновение профессионального жаргона неизбежно, но он не должен искажать суть явления. Говоря о физиологическом про­цессе, лучше пользоваться словами «оксигенация артериальной крови», а сам параметр 2 обозначать термином «сатурация», подразумевая, что речь идет именно о кислороде и артериальной крови. Для записей в историях болезни идеально подходит обо­значение «02″.

В современных моделях пульсоксиметров пульсация артериол выводится на дисплей в виде кривой. Поскольку эта кривая отражает колебания объема артериального русла, измеренные фотометрическим методом, она называется фотоплетизмограммой (ФПГ). Типичная форма ФПГ показана на рис. 1.3. Диагнос­тическое значение ФПГ мы будем обсуждать ниже, здесь же остановимся на вопросе о скорости реакции пульсоксиметра на колебания сатурации.

Индикатор амплитуды ФПГ

Рис. 1.3. Дисплей пульсоксиметра

Казалось бы, данная реакция должна быть мгновенной, так как расчет сатурации производится микропроцессором незамедлительно. В действительности же информация о снижении или повышении отражается на дисплее с некоторой задержкой; в отдельных случаях она составляет несколько десятков секунд. Главная причина задержки заключается в том, что датчик мони­тора измеряет сатурацию на самой периферии кровеносного русла, да в к тому же нередко устанавливается на самых удаленных от центра частях тела — пальцах.

При каждом сердечном сокра­щении волна давления распространяется по артериям с очень большой скоростью, и интервал между тонами сердца и волнами на ФПГ исчисляется долями секунды. Поэтому можно считать, что фотоплетизмограмма колеблется практически синхронно с сердечными сокращениями. Но скорость кровотока значитель­но ниже скорости распространения волн давления в сосудах, а порция крови, оттекающей от сердца, передает информацию о гипоксемии лишь тогда, когда доходит до периферии и попадает в поле зрения датчика. Поверхностные волны от чернил, вылитых в ведро воды, «добегают» до его краев гораздо быстрее, чем краска.

Итак, скорость реакции пульсоксиметра на изменения 2 определяется линейной скоростью артериального кровотока, ко­торая, в свою очередь, зависит от сердечного выброса и просвета сосудов. В норме кровь очередного ударного объема достигает пальцевого датчика через 3-5 с, а ушного — через 2-3 с после сердечного сокращения, но при выраженной периферической вазоконстрикции или гипокинетическом состоянии кровообраще­ния этот интервал может увеличиваться до 20—30 с, а иногда и до 1-1,5 мин.

При нарушениях кровообращения ушной датчик реагирует быстрее и надежнее, чем пальцевой.

Пульсоксиметр способен рассчитывать Sp02 по каждой волне ФПГ, а частоту пульса — по каждому интервалу между волнами, однако если бы все эти данные выводились на дисплей, то полез­ная информация потонула бы в пляске цифр. Пульсоксиметр по­казывает усредненные параметры за некоторый период наблю­дения. В разных моделях этот период составляет от 3 до 20 с или от 2 до 20 циклов. В простейших моделях интервал обновления данных задается жестко и обычно равняется 5 с. При наличии усовершенствованного монитора врач имеет возможность изме­нять период усреднения. Длительный интервал (10-20 с) поз­воляет точнее определять частоту пульса при брадикардии и аритмиях, но скорость реакции прибора на изменение Sp02 снижается. При тахикардии целесообразнее уменьшить интер­вал обновления данных, а в остальных случаях лучше выбирать средний вариант (4-6 с). И хотя в рекламных материалах воз­можность изменения интервала обновления данных подчеркивается как достоинство модели, на практике к ней прибегают не столь уж часто.

Таким образом, время реакции числового дисплея монитора на внезапное изменение сатурации складывается из (1) времени кровотока на участке «сердце-палец» и (2) интервала обновле­ния данных на дисплее.

Пульсоксиметр отражает на дисплее уровень сатурации с задержкой в пределах от 10 с до 1,5 мин.

Поэтому не удивляйтесь, если уровень сатурации при острой гипоксемии продолжает снижаться в течение какого-то времени после увеличения концентрации кислорода в дыхательной смеси.

В потенциально опасных ситуациях, когда счет идет на се­кунды, например при трудной интубации трахеи или при аспирации мокроты из трахеобронхиального дерева у тя­желых больных, всегда имейте в виду эту поправку и пре­кращайте процедуру раньше, чем показания пульсоксиметра достигнут предельно допустимого уровня.

В некоторых моделях мониторов предусмотрена возможность из­менять временной масштаб экрана (рис. 1.4). При медленном движении фотоплетизмограммы на дисплее помещается большое количество волн. Такой масштаб удобен, когда необходимо про­анализировать выраженность аритмии, дыхательные волны, арте­факты и другие изменения ФПГ в пределах нескольких соседних циклов. И наоборот, ускоренное прохождение сигнала по дисплею позволяет оценить форму каждой отдельной волны. Обычно же следует выбирать нормальную скорость движения кривой.

Рис. 1.4. Вид ФПГ при быстром (вверху) и медленном (внизу) движении кривой по дисплею

* Мы надеемся, что условность этого обозначения не вызывает сомнений у читателя.