脈搏血氧儀臨床定標(biāo)曲線的比較

脈搏血氧儀臨床定標(biāo)曲線的比較

動(dòng)脈血氧儀是一種現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備，用于無創(chuàng)傷、持續(xù)、正確監(jiān)測患者動(dòng)脈血氧飽和度。它在臨床上被廣泛使用。目前國內(nèi)外生產(chǎn)和臨床使用的脈搏血氧儀大部分是雙光束透射式,其工作原理是:通過檢測充血人體末梢組織如手指或耳垂等部位對(duì)不同波長的紅光和紅外光的吸光度變化率之比(R/IR值)推算出組織的動(dòng)脈血氧飽和度(SaO2),按照Beer-Lambert定律,比值R/IR與動(dòng)脈血氧飽和度(SaO2)的函數(shù)關(guān)系應(yīng)為線性關(guān)系,但由于生物組織是一種強(qiáng)散射、弱吸收、各向異性的復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng),不完全符合經(jīng)典的Beer-Lambert定律,因而導(dǎo)致了表達(dá)紅光和紅外光吸光度相對(duì)變化測量值(R/IR值),與動(dòng)脈血氧飽和度(SaO2)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型建立困難。只能通過實(shí)驗(yàn)的方法來確定R/IR與SaO2的對(duì)應(yīng)關(guān)系,即定標(biāo)曲線。大多數(shù)脈搏血氧儀生產(chǎn)廠家都以實(shí)驗(yàn)方法獲取經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線以完成產(chǎn)品出廠前的預(yù)定標(biāo)。但仍然存在一些問題。為了避免此類問題,構(gòu)造一條覆蓋100%~50%血氧飽和度的經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線,本文提出一種從臨床治療過程中獲取脈搏血氧儀定標(biāo)曲線的方法,這是一種非人為制造缺氧狀態(tài)、低氧飽和度數(shù)據(jù)無曲線外延的全量程脈搏血氧儀經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線的臨床獲取方法。1樣本和方法1.1心臟瓣狹窄的患者選成年肺部疾病者、處于麻醉狀態(tài)(未吸氧)的患者以及心臟瓣膜嚴(yán)重缺損的患者為實(shí)驗(yàn)樣本,性別、年齡不限,不吸煙,實(shí)驗(yàn)前無CO中毒,無重金屬中毒。樣本的血氧飽和度應(yīng)當(dāng)覆蓋100%~50%各個(gè)血氧飽和度數(shù)據(jù)段。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1初步標(biāo)定對(duì)本課題組研制的脈搏血氧儀進(jìn)行改造,使其可以顯示R/IR值,并對(duì)改造后的脈搏血氧儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室初步標(biāo)定。用之作為臨床實(shí)驗(yàn)中R/IR值的測量儀器。選用高精度、帶溫度、pH值及血紅蛋白分類校準(zhǔn)的血?dú)夥治鰞x作為樣本動(dòng)脈血氧飽和度(SaO2)的標(biāo)準(zhǔn)測量儀器,使用前應(yīng)進(jìn)行pH值和溫度校準(zhǔn)。1.2.2血壓r/ir測量肺功能異?；颊叱槿?dòng)脈血進(jìn)行血?dú)夥治?在采取患者動(dòng)脈血樣時(shí),用兩臺(tái)顯示R/IR值的脈搏血氧儀測量患者的R/IR值,并與血?dú)鈭?bào)告中的SaO2構(gòu)成定標(biāo)曲線的一個(gè)數(shù)據(jù)上點(diǎn)(R/IR,SaO2)。同時(shí)將患者的基本情況記錄于數(shù)據(jù)表中,數(shù)據(jù)表中應(yīng)附相應(yīng)的血?dú)鈭?bào)告單以備分析。1.2.3系統(tǒng)誤差處理對(duì)實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,剔除具有吸煙、CO中毒、重金屬中毒三條件之一的樣本數(shù)據(jù),同時(shí)對(duì)兩臺(tái)脈搏血氧儀測出的R/IR按照實(shí)驗(yàn)前校準(zhǔn)值進(jìn)行系統(tǒng)誤差處理,然后取平均值,即得到構(gòu)成脈搏血氧儀臨床經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線的數(shù)據(jù)(R/IR,SaO2)。2結(jié)果2.1圍內(nèi)每5%間隔內(nèi)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)符合限定條件的臨床數(shù)據(jù)共計(jì)184例。其中100%~75.1%血氧飽和度范圍內(nèi)每5%間隔內(nèi)分布30例數(shù)據(jù),共150例;75.0%~70.1%范圍內(nèi)20例;70.0%~60.0%范圍內(nèi)10例;60%以下4例。肺部疾病者150例,處于麻醉狀態(tài)(未吸氧)的患者19例,心臟瓣膜嚴(yán)重缺損的患者15例。2.2脈沖血氧儀臨床意義定標(biāo)曲線將上述符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)繪制散點(diǎn)圖,經(jīng)二次多項(xiàng)式曲線擬合后得到圖1所示脈搏血氧儀臨床經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線,曲線回歸的決定系數(shù)為R=0.997,由這一曲線可得出適用于醫(yī)電研究室研制脈搏血氧儀的定標(biāo)曲線。2.3實(shí)測結(jié)果對(duì)比將從臨床獲得的經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線傳遞到本課題組研制的脈搏血氧仿真系統(tǒng)中。用它對(duì)本課題組研制的脈搏血氧儀(簡稱Model)進(jìn)行標(biāo)定。經(jīng)標(biāo)定的血氧儀與國外名牌血氧儀Nellcor(N-100)、BCI(脈搏血氧模塊)以及血?dú)夥治?AVL-990)同時(shí)對(duì)同一患者或健康人的血氧飽和度進(jìn)行對(duì)比實(shí)測,然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行線性相關(guān)性分析。圖2、圖3、圖4為三對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果及相應(yīng)的線性擬和結(jié)果,擬和直線斜率近似為1,決定系數(shù)均大于0.991。證明,使用本文獲取的定標(biāo)曲線的脈搏血氧儀與國外名牌血氧儀及血?dú)夥治鰞x所測的血氧飽和度基本吻合,該定標(biāo)曲線具有良好的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。3討論3.1氧飽和度狀態(tài)下nd-ir-從d/ir、蘇-2和as2迄今為止脈搏血氧儀經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線獲取的傳統(tǒng)方法是:讓志愿受試者吸入不同比例的氧、氮、二氧化碳混合氣體,造成不同的動(dòng)脈血氧飽和度狀態(tài),當(dāng)其血氧飽和度穩(wěn)定后,記錄光電容積描記儀測得的R/IR值和在體血?dú)夥治鰞x測定的SaO2值,即可得到一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(R/IR,SaO2),改變混合氣體中氧的含量,得到不同血氧飽和度狀態(tài)下的一系列數(shù)據(jù)點(diǎn),由這些數(shù)據(jù)可建立脈搏血氧儀經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線,SaO2低于70%的曲線由曲線外延得到。使用這種傳統(tǒng)方法獲取脈搏血氧儀經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線存在以下兩個(gè)問題。低段定標(biāo)曲線的獲取在上述傳統(tǒng)方法中,用于構(gòu)造經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線的數(shù)據(jù)只能局限在動(dòng)脈血氧飽和度SaO2≥70%范圍內(nèi),而低段數(shù)據(jù)無法用此實(shí)驗(yàn)手段獲取,因而低段定標(biāo)曲線只能將高段數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合后靠曲線外推得到,由于生物組織的光學(xué)特性的復(fù)雜,這種曲線外推所獲得的定標(biāo)曲線數(shù)據(jù)的合理性值得商榷。發(fā)生健康損害的情況血液中血紅蛋白攜帶的氧是維持人體正常生理功能的基本要素,從臨床經(jīng)驗(yàn)可知,當(dāng)血液的血氧飽和度低于90%即會(huì)引起健康損害。因而在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線獲取實(shí)驗(yàn)中,獲得低氧飽和度段的數(shù)據(jù)將不可避免地對(duì)受試者的健康造成很大傷害,由于在不同血氧飽和度狀態(tài)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),均需要使受試者的血氧飽和度值穩(wěn)定不變后才能進(jìn)行測量,所以低血氧飽和度狀態(tài)下對(duì)受試者造成的缺氧性傷害有時(shí)是不可恢復(fù)的。3.2研究使用了具有特定人群限制血氧飽和度段的脈沖血氧儀,該治療組的血壓計(jì)算方法的定標(biāo)曲線本課題組發(fā)現(xiàn),肺部疾病患者、處于麻醉狀態(tài)(未吸氧)的患者以及心臟瓣膜缺損的病患者,其血氧飽和度一般低于正常值(正常人血氧飽和度值為95%以上)。特別是肺功能異常的患者,其血氧飽和度有時(shí)甚至低于60%。而且這些患者住院治療期間經(jīng)常需要進(jìn)行血?dú)夥治鰴z查。因此,本課題組以這類患者為實(shí)驗(yàn)樣本獲取脈搏血氧儀經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,使用本文所獲得的定標(biāo)曲線的脈搏血氧儀與國外名牌脈搏血氧儀的測量結(jié)果基本吻合。因此作者認(rèn)為本文提出的方法較傳統(tǒng)方法具有無傷害、易操作、低氧飽和度段的定標(biāo)曲線數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。但仍然存在實(shí)驗(yàn)周期長、季節(jié)性強(qiáng)、受患者具體情況限制等問題。3.3還原血紅蛋白的測定目前常用的脈搏血氧儀,在設(shè)計(jì)上認(rèn)為血液中只含有氧和血紅蛋白和還原血紅蛋白。本文在構(gòu)造定標(biāo)曲線時(shí),為了排除CO血紅蛋白和高鐵血紅蛋白的影響,保證所測數(shù)據(jù)的可靠性,將長期吸煙、CO中毒以及重金屬中毒者剔除。采血時(shí)測量體溫,供血?dú)夥治鰞x溫度校準(zhǔn)使用。3.4種規(guī)格的脈沖血氧儀定標(biāo)曲線對(duì)比目前國內(nèi)外生產(chǎn)及臨床使用的脈搏血氧儀所使用的雙光束的波長不盡相同,因而形成了不同生產(chǎn)廠家的脈搏血氧儀使用不同的定標(biāo)曲線的現(xiàn)狀。本課題在獲取臨床經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線的基礎(chǔ)上,對(duì)9種型號(hào)著名脈搏血氧儀的經(jīng)驗(yàn)定標(biāo)曲線進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)9種定標(biāo)曲線經(jīng)二次三項(xiàng)式擬和后的決定系數(shù)均大于0.998,即脈搏血氧儀定標(biāo)