Пульсоксиметр: устройство и принцип работы

Пульсоксиметр — это медицинский прибор, предназначенный для измерения сатурации, то есть определения уровня насыщения крови кислородом. Аппарат используют практически во всех сферах медицины, он необходим врачам терапевтического и хирургического профиля, педиатрам и неонатологам, сотрудникам Скорой помощи. Быстрая оценка сатурации позволяет определить выраженность гипоксии (кислородное голодание), выявить показания к проведению искусственной вентиляции легких. В этой статье расскажем, для чего предназначен пульсоксиметр, как он работает и какой аппарат выбрать в зависимости от цели использования.

Принцип действия

Пульсоксиметр определяет степень насыщения крови кислородом в процентах. Простыми словами, прибор показывает, какая доля эритроцитов, циркулирующих в крови, переносит на себе кислород и доставляет его в ткани. Принцип работы пульсоксиметра основан на способности гемоглобина поглощать свет. Чтобы понять этот механизм, нужно подробнее разобраться в строении эритроцитов и сосудистого русла.

Кровь человека на 55% состоит из жидкой плазмы, остальные 45 % приходятся на различные клетки. Большую часть клеточной массы занимают эритроциты — переносчики гемоглобина.

Они представляют собой округлые, вогнутые с обеих сторон клетки, не содержащие ядер. Благодаря такой форме эритроциты могут проходить даже через самые мелкие капилляры и доставлять кислород абсолютно ко всем клеткам организма.

Гемоглобин — это сложное вещество, состоящее из молекул белка и железа. После того как кровь проходит через легкие, к железу присоединяется кислород, в результате чего получается оксигемоглобин. Эритроциты доставляют его в ткани, где кислород отщепляется и обеспечивает жизнедеятельность клеток. Вместо него к гемоглобину присоединяется углекислый газ — так образуется карбоксигемоглобин. С кровью он идет от тканей к легким, там весь процесс повторяется заново.

Оксигемоглобин переносит артериальная кровь. Одна молекула гемоглобина способна присоединить к себе максимум 4 молекулы кислорода — это 100% уровень насыщения крови. Это и есть показатель сатурации, измеряемый пульсоксиметром. Чем меньше молекул кислорода присоединено к гемоглобину, тем ниже показатель сатурации.

Артериальное русло представлено сосудами разного диаметра, наименьшие из них образуют капиллярное русло. Эти тонкие сосудики находятся во всех органах, мышцах и коже. Пульсоксиметрию проводят как раз на капиллярах, находящихся максимально близко к поверхности тела. Наиболее удобными участками для этого служат кончики пальцев (ногтевое ложе) или мочки ушей.

Устройство пульсоксиметра довольно простое. Внешне он представляет собой прищепку с углублением для пальца внутри. На одной части прищепки находится источник света, который генерирует волны красного (660 нм) и инфракрасного (940 нм) спектра. Во второй части прибора находится датчик, воспринимающий отраженные от молекул гемоглобина волны. Степень поглощения и отражения волн напрямую зависит от количества кислорода в крови.

Кроме того, аппарат содержит микропроцессор, который преобразует отраженную световую энергию в цифровые значения. На небольшом мониторе отражаются уровень сатурации крови и частота пульсации капилляров, которая в норме соответствует частоте сердечных сокращений.

Показания к использованию

Основная цель применения пульсоксиметра — измерение уровня сатурации крови. Оценивать этот показатель необходимо при различных заболеваниях и патологических состояниях организма. Уровень сатурации менее 95% указывает на гипоксию, то есть кислородное голодание клеток. Это состояние опасно нарушением жизненно важных функций организма, чаще всего требует оказания неотложной медицинской помощи.

Измерять сатурацию необходимо при следующих заболеваниях и состояниях:

• коронавирусная инфекция и другие ОРВИ, сопровождающиеся одышкой;
• любые формы пневмонии;
• бронхиальная астма;
• хроническая обструктивная болезнь легких;
• муковисцидоз;
• анемия тяжелой степени;
• все формы дыхательной недостаточности;
• острая и хроническая сердечная недостаточность;
• синдром обструктивного апноэ сна;
• весь процесс хирургического лечения (обеспечение анестезии, само вмешательство, ранний послеоперационный период);
• пребывание пациента в отделении реанимации;
• наблюдение за недоношенными новорожденными, младенцами с пороками развития и врожденной патологией;
• беременность (периодический контроль).

Оценка насыщения крови кислородом необходима для первичной диагностики заболевания, контроля за его динамикой, определения критериев выздоровления.

Регулярная домашняя пульсоксиметрия показана людям с хроническими заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Мониторирование сатурации позволяет держать состояние здоровья под контролем и вовремя понять, когда нужно обратиться к врачу. На необходимость проведения пульсоксиметрии указывают следующие симптомы: сильная одышка или чувство удушья, головокружение, бледность кожи, цианоз (синюшность), заторможенность.

Виды пульсоксиметров

Существует несколько разновидностей приборов, которые различаются своим функционалом и областью применения.

• Стационарные. Многофункциональные аппараты, которые используют в различных отделениях больниц для постоянного контроля за состоянием человека. Обычно они объединены с другими устройствами наблюдения и жизнеобеспечения.
• Портативные. Маленькие карманные устройства, которые используют в поликлиниках, на Скорой помощи, а также может применять сам пациент в домашних условиях.

Оба вида могут быть представлены пальчиковыми аппаратами (надевают на палец или мочку уха), либо браслетами на руку или ногу (обычно используют у новорожденных).

Как правильно измерять сатурацию с помощью пульсоксиметра

Пульсоксиметрия в большинстве случаев представляет собой экстренную медицинскую процедуру, которую выполняют специалисты без какой-либо предварительной подготовки пациента. Однако при регулярном домашнем выполнении исследования желательно соблюдать ряд рекомендаций, которые обеспечат достаточную точность результата.

Основные правила использования пульсоксиметра:

• проводить процедуру нужно в спокойной обстановке, без предшествующей физической или эмоциональной нагрузки;
• за полчаса до измерения нельзя принимать алкоголь, кофе, крепкий чай, лекарственные препараты;
• нельзя курить за полчаса до процедуры;
• желательно не принимать пищу за 30 минут до исследования;
• кожу пальца или мочки уха, ноготь (место, где будет закреплен прибор) необходимо очистить от уходовой и декоративной косметики.

Алгоритм измерения сатурации пульсоксиметром выглядит следующим образом: ● нажать на кнопку включения прибора;

• подождать, пока перестанут мигать цифры на мониторе (период самодиагностики прибора);
• зафиксировать прибор на части тела для измерения (палец или мочка уха);
• проверить, что датчик излучает красный свет;
• дождаться появления цифр на мониторе.

Обычно вся процедура занимает 10-20 секунд, но иногда требуется повторить весь процесс 2-3 раза, чтобы получить достоверный результат.

Показания пульсоксиметра: что означают цифры на экране

Обычный портативный прибор регистрирует два показателя жизнедеятельности организма: сатурацию и частоту пульса. Оба критерия отображаются на мониторе аппарата в виде цифровых значений. Как правило, показатель насыщения крови кислородом выводится на экран крупными цифрами, рядом с которыми стоит значок процента. Частота пульса отображается чаще всего мелкими цифрами в нижней части экрана. Кроме того, на мониторе всегда есть шкала заряда батарейки, обычно она выглядит, как 3-4 прямоугольничка или полоски.

Нормальный уровень насыщения крови кислородом находится в пределах 97-99% у здорового человека без вредных привычек. Для курящих людей этот показатель ниже, обычно 95-97%, что тоже не считается патологией. Снижение уровня сатурации менее 94% указывает на развитие кислородной недостаточности. Такое состояние требует медицинского обследования для выявления причины гипоксии, а также назначения срочной терапии.

Частота пульса в норме должна составлять 60-90 ударов в минуту, соответствует частоте сердечных сокращений. Небольшие колебания показателя (до 10-15 ударов) допустимы в разные периоды активности человека.

Факторы, влияющие на точность измерений

На точность измерения сатурации крови с помощью пульсоксиметра оказывают влияние различные внешние и внутренние факторы. Аппарат дает не самые точные показатели, однако для первичной диагностики в экстренных условиях этого достаточно.

Результаты пульсоксиметрии могут колебаться при наличии следующих факторов:

• Время приема пищи. Переваривание пищи сопровождается энергетическими затратами, поэтому уровень кислорода может незначительно снижаться в этот период. Для получения точных результатов рекомендуется не проводить пульсоксиметрию во время или сразу после приема пищи.
• Физическая нагрузка. Любая активность сопровождается учащением сердцебиения и снижением сатурации. Проводить исследование во время занятий спортом неинформативно.
• Анемия. Заболевание сопровождается снижением количества гемоглобина и/или эритроцитов, переносящих его. Анемия служит одним из показаний для регулярной пульсоксиметрии, для нее характерно снижение сатурации крови.
• Отравление угарным газом. Ядовитое соединение связывается с гемоглобином, в результате чего образуется карбоксигемоглобин. Показатель сатурации при этом резко снижается.
• Деформация ногтевых пластин. Утолщение ногтя, грибковые отложения становятся препятствием для прохождения световых волн, из-за чего замеры становятся неточными.
• Покрытие ногтей темным лаком или наличие накладных пластин. Окрашенный или искусственный ноготь не пропускает световые волны, из-за чего цифры, выдаваемые аппаратом, могут быть абсолютно недостоверными.
• Уровень освещения. Яркий свет может негативно влиять на датчик прибора, что вызывает погрешности в исследовании.
• Температура кисти или стопы. Холодные конечности становятся причиной погрешности измерений из-за спазма мелких капилляров. Микроциркуляторное русло запустевает, то есть точки приложения для работы аппарата нет.
• Состояние шока или гипотермия. Данные состояния сопровождаются нарушением кровотока, особенно в микроциркуляторном русле. Уровень насыщения крови кислородом может оставаться нормальным, но прибор не регистрирует показатель.
• Прием лекарств. На уровень сатурации влияет большое количество препаратов: транквилизаторы, снотворные, сердечно-сосудистые средства.
• Неконтролируемая двигательная активность (дрожь, судороги). Такое состояние делает положение датчика нестабильным, процесс сканирования пульсовой волны постоянно прерывается, что приводит к возникновению погрешностей.

Помимо этих факторов, на точность измерений оказывает негативное влияние неправильная эксплуатация прибора. Например, датчик может прилегать к рубцу на коже, где не проходят капилляры, что делает невозможным процесс замера. Человек может закрепить прибор слишком слабо или, наоборот, чересчур сильно, сдавливая капилляры.

Как выбрать лучший пульсоксиметр

Выбрать хороший пульсоксиметр для домашнего использования позволяет его оценка по таким критериям, как величина погрешности, скорость измерения, функционал.

• Погрешность. Этот критерий отражает колебания измерений, которые может зафиксировать прибор. Качественные аппараты проходят проверку, результаты которой можно посмотреть на специализированном сайте. Как правило, цены на такое оборудование выше.
• Время снятия показаний и диапазон данных. Средняя продолжительность замеров составляет 10-20 секунд, что вполне приемлемо для использования аппарата в домашних условиях. Диапазон замеров у всех устройств стандартный.
• Дисплей. Монитор аппарата должен быть достаточно крупным, с хорошей цветопередачей и четким изображением. Особенно это важно, если аппарат приобретается для пожилого человека.
• Дополнительные данные. От этих характеристик зависит, что будет показывать пульсоксиметр, кроме сатурации и частоты пульса. Многофункциональные устройства могут регистрировать сердечный ритм, запоминать результаты последних измерений, а также к ним можно подключать модуль для определения уровня сахара в крови.

Как проверить работу прибора

Портативные аппараты для измерения сатурации дают достаточно вариабельные, усредненные показатели. Тем не менее даже в домашних условиях прибор должен качественно отражать состояние организма. Проверить точность работы пульсоксиметра можно простыми способами:

• измерение сатурации до и после физической нагрузки, уровень насыщения кислородом должен немного снизиться, а частота пульса возрасти;
• попытаться измерить показатели с поднятым вверх пальцем (обеспечение оттока крови), качественный прибор не будет делать замеры при таком условии.

Заподозрить неточность измерений можно в том случае, если аппарат регулярно выдает значение сатурации 100%. Даже у абсолютно здорового человека такой показатель бывает крайне редко. В данной ситуации нужно провести контрольные замеры с помощью другого аппарата.

Краткий итог по основным вопросам статьи: для чего нужен пульсоксиметр, как им пользоваться, что показывают цифры на мониторе. Аппарат нужен для определения уровня насыщения крови кислородом, что имеет значение для диагностики дыхательной недостаточности и гипоксии. Прибор нужно надеть на палец или мочку уха, нажать кнопку и дождаться, пока он измерит показатели. На мониторе появляются цифры, означающие уровень сатурации (в процентах) и частоты пульса (в ударах за минуту).