脉搏氧饱和度监测及其局限性
脉搏血氧饱和度（SpO2）监测，
脉搏血氧饱和度（SpO2）监测，脉搏血氧饱和度（SpO2）监测，目前已是麻醉常规监测项目之一，它显然比传统通过皮肤粘膜颜色观察病人缺氧的方式来得灵敏、准确和提早。
SpO2 的监测必须靠动脉搏动才能取得监测信号。
但是距离心脏较远的指端采样观察到的SpO2 常不能及时反映左心室充盈血的氧饱和度，而是有一定时间滞后。
当指端SpO2 在持续下降的时候，实际左心室血的SpO2 比你看到的还要低一些。
因为心脏泵血通常要经过几十秒（比如20秒）才能到达指端被检测到。
另一方面，在通过改善通气来纠正缺氧时，当看到SpO2 在持续上升的时候，这时实际左心室血SpO2通常比你观察到的要高一些。
更确切地说，左心室血SpO2的变化要延迟20秒左右才能在指端SpO2显示出来。
SpO2 作为呼吸抑制时判断缺氧的指标是没问题的。
但当我们要以心脏这个重要器官为中心，把观察细节放在尽可能了解心脏这个最为重要的器官的SpO2的即刻变化时，远离心脏指端采样的SpO2对心脏缺氧的滞后反映这个因素就得考虑进来。
正常循环中，肺泡氧气弥散到血液并被送到左心室（血管连接距离很近）不过几秒钟，时间很快，可以约等于“即刻完成”。
故在通常麻醉药物引起呼吸抑制的时候，我们通过吸氧或改善通气等措施来提升肺泡氧含量时，心脏的缺氧也几乎同步得到改善，没有明显的滞后和延迟。
通常药物抑制呼吸的自然表现就是通气量下降，进而肺泡氧含量下降致血氧含量下降，其最先受影响的就是心脏，即最先出现冠状动脉血氧含量下降，也即心脏氧供下降。
通气变化与心脏氧供近似同步。
当你通过改善气道梗阻、吸氧或辅助通气等让肺泡气氧含量上升的时候，心脏缺氧改善也几乎是同步的。
比如，在发现缺氧时，你做第一次有效的辅助呼吸就即刻让心脏缺氧开始改善，继之其缺氧便得到纠正。
但是这里要说明的是，由于SpO2的滞后性，当我们纠正心脏缺氧的当下，通常在指端监测的SpO2显示仍然在下降，并持续20秒左右，这是让我们吃惊的地方。
脉搏血氧饱和度监测的进展及其正确性评价
脉搏血氧饱和度监测的进展及其正确性评价近年来，随着技术的不断进步和人们对健康意识的提高，脉搏血氧饱和度监测越来越受到关注。
脉搏血氧饱和度监测通过测量人体的脉搏波形和血氧饱和度，可以提供关于人体健康状况的重要信息。
本文将对脉搏血氧饱和度监测的进展及其正确性评价进行探讨。
脉搏血氧饱和度监测的进展主要集中在两个方面：技术进步和应用领域的扩展。
技术进步方面，传统的脉搏血氧饱和度监测主要通过脉搏波形和血氧饱和度数据的测量来评估人体的健康状态。
然而，传统的监测设备体积庞大、重量沉重、使用不便，限制了其在临床和家庭使用中的应用。
近年来，随着微电子技术和传感器技术的发展，小型化、便携式的脉搏血氧饱和度监测设备逐渐出现，大大提高了监测的便利性。
同时，无线传输和云计算技术的应用使监测数据可以及时传输和共享，方便医生和病人进行健康管理和远程监护。
另一方面，脉搏血氧饱和度监测的应用领域也在不断扩展。
传统的脉搏血氧饱和度监测主要应用于临床诊断和手术监护，如呼吸机辅助治疗、睡眠呼吸暂停监测等。
随着人们对健康的关注和需求的增加，脉搏血氧饱和度监测的应用已经扩展到了健康管理和运动医学领域。
例如，运动员在训练中使用脉搏血氧饱和度监测设备来控制训练强度，避免过度训练和运动损伤；健身爱好者可以通过监测血氧饱和度来评估锻炼效果和身体的适应性，从而制定更科学的锻炼计划。
虽然脉搏血氧饱和度监测在技术和应用方面取得了很大的进展，但仍然存在一些问题和挑战。
首先，不同的监测设备和算法对脉搏血氧饱和度的测量结果存在一定的差异，需要确保测量结果的准确性和一致性。
其次，除了血氧饱和度，人体健康状况的评估还需要考虑其他生理参数的监测，如心率、血压等。
因此，脉搏血氧饱和度监测设备需要与其他监测设备或系统进行集成，实现多参数的综合监测。
此外，脉搏血氧饱和度监测在大规模应用中的安全性和隐私保护问题也需要重视。
为了正确评价脉搏血氧饱和度监测的结果，需要从准确性、可靠性和一致性等方面进行评估。
脉搏血氧饱和度监测的影响因素
脉搏血氧饱和度监测的影响因素脉搏血氧饱和度（SpO2）测定是将探头指套固定在病人指端甲床，利用手指作为盛装血红蛋白的透明容器，使用波长660 nm的红光和940 nm的近红外光作为射入光源，测定通过组织床的光传导强度来计算血红蛋白浓度及血氧饱和度，可用于各种病人的血氧监护。
SpO2读数可反映病人的呼吸功能，并在一定程度上反映动脉血氧的变化。
我科从2006年1月~2007年3月采用Marquette医疗系统有限公司生产的Eagle 3000多参数监护仪，对106例病人进行了连续1~7天不等的SpO2监测。
发现监护仪所显示的参数受到诸多因素的影响，现将除疾病外的影响因素分析如下：1 影响因素1.1 周围光线的影响:周围的光线能产生许多影响。
外周光线中包含大量的红光，当光照射到探头的探测器时会使SpO2波形失真，产生不准确读数。
阳光或室内较强的光也会产生同样的影响。
有研究证明，荧光、太阳光均可造成SpO2读数偏低[1]。
1.2 探头与局部组织的对合程度:探头有灰尘等异物时可遮盖光源和光感器，造成结果误差甚至不能进行监测。
长指甲和人造指甲会干扰探头与组织的对合，影响SpO2读数。
此外，手指插入探头的深度和方向以及监测肢体的过多活动均可造成指套移位，影响探头与局部组织的对合，从而导致SpO2读数偏低或不显示。
1.3 监测局部血供的影响：脉搏血氧仪的正常工作依赖于组织的良好灌注。
长期使用一个手指进行监测，探头对指端的压力可影响局部血液循环。
在受监测的肢体测血压，袖带充气时阻断血流也会影响SpO2监测结果。
此外，指端皮肤冰冷，末梢循环差，也会使SpO2读数偏低或不显示。
1.4 指甲油、皮肤过厚或皮肤色素沉着的影响：局部皮肤过厚可以影响光的穿透，皮肤色素沉着的病人使用SpO2监测仪会比较困难。
而指甲油，尤其是紫色和兰色[2]，由于过多吸收红光波长，可使SpO2读数变低。
1.5 电缆移动造成的伪差：探头与连接探头的电缆以及电缆和探头结合点的过度移动将引起移动伪差。
关注脉搏血氧饱和度的局限性
关注脉搏血氧饱和度的局限性脉搏血氧饱和度在临床上应用广泛，使用方便，但我们要了解测定脉搏血氧饱和度的原理，关注其在临床上使用时的局限性和影响因素，才能为我们的诊断和治疗提供准确的数据，达到我们使用脉搏血氧饱和度的目的。
标签：脉搏血氧饱和度；局限性脉搏血氧饱和度是间接反应组织缺氧程度的指标，呼吸空气时，正常人SpO2波动在95%～98%，是通过脉搏血氧测定仪来测定的，基本原理是根据分光光度计比色原理，利用不同的组织吸收光线的波长差异设计的，它通过识别脉搏血流来测定动脉血氧合作用，在一定程度上也可以反应循环功能，它以无创方式测量出脉搏血氧饱和度，还可检测动脉的脉动，为诊断和治疗效果观察提供依据，在临床上因获取数值有无创，快速，方便，价廉，可以持续动态监测，而且和血气分析的SaO2有良好的相关性等特点，因此运用非常广泛。
尽管脉搏血氧测定在临床上经常使用，但有经验的医生应该知道这种方法的局限性：①脉搏血氧测定仪内的微型处理器通过内存的参考表来计算显示数值，而参考表是通过降低健康志愿者吸氧浓度使得氧饱和度在75%～100%，因此，脉搏血氧测定仪的数值低于75%时，是健康志愿者的估计值，75%～83%误差是8%，只有脉搏血氧测定仪的数值大于83%时，才能达到可以接受的3%的误差[2]；②作为判断机体是否缺氧的一个指标，但是反应缺氧并不敏感，而且有掩盖缺氧的潜在危险，主要原因是由于氧合解离曲线呈S形的特性，即PaO2在60mmHg 以上，曲线平坦，在此段即使PaO2有大幅度变化，SaO2的增减变化很小，即使PaO2降至57mmHg，SaO2仍可接近90%，只有PaO2在57mmHg以下，曲线呈陡直，PaO2稍降低，SaO2即明显下降，因此，SaO2较轻度缺氧时尽管PaO2已有明显下降，SaO2可无明显变化[1]；③脉搏血氧测定仪的光敏探测仪不能收集足够的信号，从而无法显示数值，下列几种常见的疾病可发生这种情况；组织低灌注，患者剧烈活动，严重贫血，过度光刺激，低体温等[2]。
脉搏血氧饱和度(血氧探头)监测的进展
脉搏血氧饱和度（血氧探头）监测的进展(2011-03-18 13:11:03)1发展简史和应用现状1.1 发展简史 Takuo Aoyagj利用光吸收曲线法测定心输出量的过程中，产生了研制脉搏血氧饱和度仪的想法，采用Wood法，先在耳垂加压使其缺血，并测其传导光线，然后去除耳垂加压以恢复其血流，再测其传导光线。
此时，第一个耳垂值是入射光强度，第二个值是透过光强度，计算两者的比值就是血液的光密度。
研制中利用动脉搏动振幅又可测得氧饱和度，并据此得出两个观点：①通过搏动可显示动脉血颜色，从而不致受静脉血的影响，探测头可以放在任何部位；②无需对组织加压使局部缺血，而是通过简单地转换探头位置达到测定的目的。
所选用的波长是受干扰最小的630nm和900nm。
1974年世界上第一台脉搏血氧饱和度（血氧探头）（SpO2）仪OLV5100问世。
1982年，Nellcor研制出一种性能更好的脉搏血氧饱和度仪N－100，并形成了一种标准模式，系利用发光两极管作为光源、硅管作为光传感器、微型计算机进行信息处理，从而使脉搏血氧饱和度仪进入了新时代1.2 应用现状脉搏血氧饱和度仪在麻醉、手术以及PACU和ICU大量临床应用资料表明，及时评价血氧饱和度和/或亚饱和度状态，了解机体氧合功能，尽早发现低氧血症，足以提高麻醉和重危病人的安全性；尽早探知SpO2（血氧探头）下降可有效预防或减少围术期和急症期的意外死亡。
由此促使SpO2仪在临床上得到广泛应用。
据统计，单独应用 SpO2仪可减少40％的麻醉意外，如果与CO2监测仪并用则可减少91％的麻醉意外。
此外，可发现某些临床化验和治疗也难以预料的危险。
因此，SpO2作为一种无创、反应快速、可靠的连续监测指标，已得到公认，目前已推广到小儿病人的呼吸循环功能监测，特别对新生儿、早产儿的高氧血或低氧血症的辨认尤其敏感。
新生儿抗氧化能力弱，常可出现慢性肺疾病，早产儿更易致视网膜病；在自主呼吸受到抑制时，容易导致呼吸停止。
脉搏氧饱和度监测
工作原理
原理
脉搏氧饱和度监测通过光电容积脉搏 波描记法（PPG）或透射式测量法来 测量人体组织中的血氧饱和度。
过程
当特定波长的光束照射到人体组织时 ，光束会因组织中血液的吸收而衰减 。通过测量光束的衰减程度，可以计 算出血液中的氧饱和度。
多参数监测
结合其他生理参数如血压、心率等，提供更全面的患者信息，提高诊 断准确率。
监测设备改进
便携式设备
便于携带，可在床边、手术室等多种场合使用，提高监测的灵活 性和便捷性。
智能化设备
具备自动报警、数据分析等功能，提高监测的准确性和可靠性。
可穿戴设备
便于长时间连续监测，提高患者舒适度和依从性。
临床应用拓展
01
根据监测数据判断患者的氧饱和度和血氧状态，及时发现异常
情况。
数据记录
02
定期记录监测数据，包括日期、时间、数值等信息，以便于分
析和评估。
数据比较
03
将监测数据与患者病情和治疗效果进行比较，为临床决策提供
依据。
监测过程中的护理措施
保持患者舒适
在监测过程中，应尽量减少患者的痛苦和不适感，如定期放松探 头、更换监测部位等。
指导治疗方案
指导氧疗
根据脉搏氧饱和度的监测结果， 可以判断患者是否需要吸氧、吸 氧流量和浓度等，从而指导氧疗。
调整通气参数
对于呼吸系统疾病患者，根据脉搏 氧饱和度的变化可以调整机械通气 参数，以改善患者的氧合状态。
指导药物使用
在某些情况下，脉搏氧饱和度的监 测结果可以作为调整药物剂量的依 据，如镇静剂、肌松剂等。
FDA更新脉搏血氧仪准确性和性能的影响因素
FDA更新脉搏血氧仪准确性和性能的影响因素2022年6月21日，FDA更新了所有与可能影响脉搏血氧仪准确性和性能的因素相关的可用信息。
由于持续关注这些产品在深色皮肤色素沉着的个体中可能不太准确，FDA 计划在今年晚些时候召开医疗设备咨询委员会的公开会议，讨论有关脉搏血氧计准确性的可用证据、对患者和医疗保健提供者的建议、制造商应提供的数据量和类型，以评估脉搏血氧仪的准确性，并根据需要指导其他监管措施。
有关咨询委员会会议的议程、时间和地点的更多细节将在未来几周内公布。
【背景说明】新冠疫情导致脉搏血氧仪的使用增加，一份报告表明，这些设备在深色皮肤色素沉着的人身上可能不太准确。
FDA正在通知患者和医疗保健提供者，尽管脉搏血氧仪对于估计血氧水平是有用的，但脉搏血氧仪具有局限性，并且在某些情况下存在不准确的风险，这一点应该予以考虑。
【脉搏血氧仪的解释和局限性】1/ 4脉搏血氧仪有局限性，在某些情况下有不准确的风险。
在许多情况下，不准确的程度可能很小且没有临床意义；然而，存在不准确的测量可能导致不可识别的低氧饱和度水平的风险。
因此，了解脉搏血氧仪的局限性以及如何计算和解释精确度非常重要。
FDA批准的处方脉搏血氧仪需要具有最低平均准确度，该准确度由对健康患者进行的去饱和研究证明。
该测试将脉搏血氧饱和度读数与动脉血气饱和度读数进行比较，其值在70-100%之间。
最近通过FDA认证的脉搏血氧仪的典型准确度(报告为准确度均方根或Arms)在动脉血气值的2%至3%以内。
这通常意味着在测试期间，分别约66%的SpO2值在血气值的2%或3%内，约95%的SpO2值在血气值的4%至6%内。
然而，真实世界的准确度可能与实验室设置的准确度不同。
虽然报告的准确性是测试样本中所有患者的平均值，但患者之间存在个体差异。
SpO2读数应始终被视为氧饱和度的估计值。
例如，如果FDA批准的脉搏血氧计读数为90%，那么血液中的真实氧饱和度通常在86-94%之间。
脉搏血氧饱和度监测的名词解释
脉搏血氧饱和度监测的名词解释脉搏血氧饱和度监测是一种临床常用的生理参数监测技术，用于评估人体的氧合状态。
它能够反映出心血管系统的运行情况以及氧气在人体内的使用情况。
通过这项监测，医生能够及时发现患者的异常情况，并采取相应的治疗措施，提高疗效和降低治疗风险。
脉搏血氧饱和度监测的原理是利用红外线技术和光感应电路，将不同波长的光通过皮肤照射到血液中，然后测量不同波长的光在血液中的吸收情况，从而计算出血液中的氧合度。
常见的检测仪器是脉搏血氧饱和度仪，通常由一个探头和一个显示屏组成。
探头夹在患者的指尖、耳垂或其他体表部位上，显示屏会实时显示出患者的脉搏血氧饱和度数值。
脉搏血氧饱和度的正常范围一般为95%~100%。
一旦血氧饱和度低于这个范围，就需要引起医生的重视。
低血氧饱和度可能是各种疾病或身体状况的表现，如肺部疾病、心脏病、贫血、中毒等。
及时监测脉搏血氧饱和度的变化能够帮助医生了解患者的病情，以便采取正确的治疗措施。
脉搏血氧饱和度监测技术的应用非常广泛，尤其在急诊医学和重症监护中起到了至关重要的作用。
例如，对于呼吸困难的患者，医生可以通过监测其脉搏血氧饱和度来判断是否需要增加氧气输送或进行其他进一步的检查。
对于有心脏病史的患者，在活动时监测脉搏血氧饱和度能够帮助医生判断心血管系统是否需要调整。
此外，脉搏血氧饱和度监测在手术过程中也非常关键，可以帮助医生掌握患者的术中状态，及时调整麻醉水平和手术进程。
脉搏血氧饱和度监测技术的发展已经相当成熟。
在过去的几十年里，这项技术通过不断的研究和改进，已经能够实现快速、准确、无创的监测，为临床医学提供了强有力的支持。
尽管如此，仍然存在一些局限性，比如干扰因素的影响和特殊人群的适应性等。
因此，在应用过程中，医生仍需结合临床病史和其他监测指标进行综合分析，以获得一个更加准确全面的评估结果。
总之，脉搏血氧饱和度监测是一项基于光学原理的生理参数监测技术，它能够提供实时、非侵入性的氧合状态监测数据，对于临床医学具有重要的指导作用。
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活动对PO读数的影响
▪ Masimo信号萃取技术(MSET) ▪ 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。 ▪ 静脉血是一种很强的光吸收剂。 ▪ 活动时,静脉血对总的光强度有明显的 影响。
▪ Masimo萃取技术的过程可归纳为：
▪ ①对相应于氧饱和度1％到100％的每一个 光强度比进行扫描；
▪ 影响心率读数.
活动对PO读数的影响
▪
解决办法
▪ 延长平均时间低捡测快速发生的低氧血症的可能
▪ 降低PO的敏感性
活动对PO读数的影响
▪ 延迟报警 ▪ 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 ▪,
活动对PO读数的影响
▪ 数值“冻结” ▪ 遇到患者体动或低灌注时就停止采样
▪ 低信噪比；搏动信号低(低灌注)、高燥 声(白光、电磁干扰、活动)或两者引起, 导致读数不准.其中,患者的活动和低灌 注是临床中最多见.
变性血红蛋白
▪ 碳氧血红蛋白 (carboxyhemoglobin， HbCO) 940nm红外光吸收很少,
▪ 660nm红光处的吸收作用与HbO2相似。 ▪ 结果 COHb血症时出现错误的高SpO2读数
159
▪ mmHg
▪
▪ SpO2的局限性及对策
▪ 随机试验中，
▪ 所有病人PO监测失败率 2.5%
▪ ASA Ⅳ 病人 7.2%
▪ 主要原因，59% 外周低灌注和活动
▪
41% 技术和操作
▪
Anesthesiology 1997;86:101
▪ 影响吸收的因数; 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.
▪ 注射亚甲蓝、靛胭脂、Indocyamine green及荧光素均可使SpO2数值降低，亚 甲蓝和Indocyamine green降底幅度最大
▪ 染料排泄较快，几分钟后就会显示正 确数值
血液中其他色素成分及皮肤染料
▪ 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。
▪ ▪ 蓝指甲油吸收的光谱接近660nm，可引
“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
活动对PO读数的影响
▪ 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 ▪ Masimo SET ▪ Philip FAST SpO2 ▪ Nellcor OxiMax.
▪ (DC)IR—940nm时测得光强度的非搏动(DC)分量。 ▪
▪ R, 定标曲线上可得到相应的SpO2值
SpO2 定标曲线
▪
SaO2与PaO2 对照表
▪ SaO2 50 60 70 80 90 91 92 93 94 95 96 97 98
99 ▪%
▪ PaO2 24 31 37 44 57 60 63 66 69 74 81 92 110
和940nm）下光吸收作用不同；
▪ （2）在两个波长的光吸收作用都有一个 搏动部分
▪ R= (AC/DC)R / (AC/DC)IR
▪ (AC)R—660nm时测得光强度的搏动(AC)分量;
▪ (DC)R—660nm时测得光强度的非波动(DC)分量; ▪ (AC)IR—940nm时测得光强度的搏动(AC)分量;
85%。
▪ 血内存在较高浓度COHb和MetHb时， Spo2会发生上述变化
现有Masimo Rainbow SET Rad 57, 使用8个波长,能显示SpO2、SpCO 和
SpMet.
▪
Anesthesiology 2006; 105:892–7
LED中心波长变化
LED中心波长变动可在±（5—15）nm. ▪ 偏移，改变吸收系数从而造成误差.以红
起错误的低读数
活动对PO读数的影响
▪ 活动对PO读数的影响 ▪ 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%。
活动对PO读数的影响
▪ 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。
▪ 结果，SpO2读数下降,增加错误报警、 增加工作负荷,忽视和关闭报警,漏失临 床重要报警。
CAN J ANESTH 2000 / 47: 9 / pp 907–909
▪ 小儿一次性探头贴在左主支气管导管上探 头向左侧测得动脉氧饱和度，向前方得静 脉血氧饱和度 Anesth Analg 2000.91;1003
血液中其他色素成分及皮肤染料
▪ 血液中的可吸收660nm和940nm的任何 物质都会影响的SpO2准确性
变性血红蛋白
▪ 正铁血红蛋白(methemoglobin,MetHb) ▪ 940nm的吸收比RHb和HbO2高 ▪ 660nm时与Hb对光谱的吸收相似。 ▪ 结果 ▪ SaO2 ﹥85%时，测得值＜实际值 ▪ SaO2 <85%)时，测得值＞实际值 ▪ 高浓度的MetHb时，SpO2 测定值都接近
▪ ②通过每一个光强度比计算基准信号；
▪ ③对每一个基准信号测定自调谐噪声消除 器的输出功率；
▪ ④在DST图上确定相应于动脉氧饱和度的 “峰”(最大SpO2值)。
▪ Masimo SET氧饱和度仪利用专利技 术在检测到的生理信息中精确的建立一 个〝 噪声基准〞，通过自调谐噪声消除 器将无用信号从生理信号中取出，得到 有用信号部分，计算氧饱和度和心率。 消除了运动伪迹、外周灌注不足及大部 分低信噪比的问题。
SpO2监测及其局限性和对策
苏州市立医院本部 麻醉科
方志源
▪
概述
▪ 血氧饱和度(arterial oxygen saturation, SaO2)
▪ 是指血液中实际结合的氧气(氧含量)占 血液中所能结合氧气的最大量(氧容量)的 百分比
▪ SpO2基本原理 ▪ （1） HbO2与Hb在两个波长（660nm
光LED明显. ▪ 660 nm发光二极管LED的峰值波长将随其光强
每增加10倍而增加8 nm,940 nm发光二极管LED 的峰值波长则变化不大
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
▪ SpO2传感器放置于舌、鼻中隔、喉咽 部、气管或直接在心脏表面等，已获得 初步成功