1 發(fā)展簡史和應(yīng)用現(xiàn)狀
1.1 發(fā)展簡史 Takuo Aoyagj利用光吸收曲線法測定心輸出量的過程 中,，產(chǎn)生了研制脈搏血氧飽和度儀的想法[1],，他采用Wood法,，先在耳垂加壓使其 缺血，并測其傳導(dǎo)光線,，然后去除耳垂加壓以恢復(fù)其血流,，再測其傳導(dǎo)光線。此時(shí),，第一個(gè) 耳垂值是入射光強(qiáng)度,，第二個(gè)值是透過光強(qiáng)度，計(jì)算兩者的比值就是血液的光密度,。研制中利用動(dòng)脈搏動(dòng)振幅又可測得氧飽和度,，并據(jù)此得出兩個(gè)觀點(diǎn)：①通過搏動(dòng)可顯示動(dòng)脈血顏色 ，從而不致受靜脈血的影響,，探測頭可以放在任何部位,；②無需對(duì)組織加壓使局部缺血，而 是通過簡單地轉(zhuǎn)換探頭位置達(dá)到測定的目的,。所選用的波長是受干擾最小的630nm和900nm,。 1974年世界上第一臺(tái)脈搏血氧飽和度（SpO2）儀OLV5100問世。1982年,，Nellcor研制 出一種性能更好的脈搏血氧飽和度儀N－100,，并形成了一種標(biāo)準(zhǔn)模式，系利用發(fā)光兩極管作 為光源,、硅管作為光傳感器,、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，從而使脈搏血氧飽和度儀進(jìn)入了新時(shí)代,。
1.2 應(yīng)用現(xiàn)狀 脈搏血氧飽和度儀在麻醉,、手術(shù)以及PACU和ICU大量臨 床應(yīng)用資料表明，及時(shí)評(píng)價(jià)血氧飽和度和/或亞飽和度狀態(tài),，了解機(jī)體氧合功能,，盡早 發(fā)現(xiàn)低氧血癥，足以提高麻醉和重危病人的安全性,；盡早探知SpO2下降可有效預(yù)防或減少 圍術(shù)期和急癥期的意外死亡,。由此促使SpO2儀在臨床上得到廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì),，單獨(dú)應(yīng)用 SpO2儀可減少40％的麻醉意外,，如果與CO2監(jiān)測儀并用則可減少91％的麻醉意外[2 ]。此外，可發(fā)現(xiàn)某些臨床化驗(yàn)和治療也難以預(yù)料的危險(xiǎn),。因此,，SpO2作為一種無創(chuàng)、 反應(yīng)快速,、可靠的連續(xù)監(jiān)測指標(biāo),，已得到公認(rèn)，目前已推廣到小兒病人的呼吸循環(huán)功能監(jiān)測,，特別對(duì)新生兒,、早產(chǎn)兒的高氧血或低氧血癥的辨認(rèn)尤其敏感。新生兒抗氧化能力弱,，?？沙?現(xiàn)慢性肺疾病，早產(chǎn)兒更易致視網(wǎng)膜?。辉谧灾骱粑艿揭种茣r(shí),，容易導(dǎo)致呼吸停止[13],。因此，連續(xù)監(jiān)測SpO2不僅可及時(shí)發(fā)現(xiàn)低氧血癥,，正確評(píng)價(jià)新生兒的氣道處理與復(fù)蘇效果,，更可以設(shè)置SpO2高限報(bào)警以提供高氧血癥預(yù)報(bào)，從而可為NICU新生兒的監(jiān)護(hù)和治療提供重要信息[16],。鑒于小兒的解剖和生理與成人有別,，特點(diǎn)是血容量、潮氣量 和其他生理參數(shù)的安全范圍都相對(duì)窄小[9],，在NICU中利用SpO2就可以正確評(píng)價(jià)小兒病人的氧合情況,，可指導(dǎo)呼吸機(jī)的使用與撤離，提供可靠的依據(jù)[19],。在其他 領(lǐng)域中,，SpO2監(jiān)測也能發(fā)揮重要作用，例如評(píng)估橈動(dòng)脈與尺動(dòng)脈,、或足背動(dòng)脈與頸后動(dòng)脈 的側(cè)支循環(huán)血流,，可減少手或足血循環(huán)障礙并發(fā)癥，也可評(píng)價(jià)斷肢再植的血供狀況,。將SpO 2安置在犬直腸表面以測定直腸表面氧合狀況,，可判斷腸吻合后的腸功能狀況。在康復(fù)病 房中應(yīng)用SpO2儀可觀察患者運(yùn)動(dòng)后的氧合狀態(tài),。SpO2用于急診室監(jiān)測患者呼吸暫停,、紫紺和缺氧的嚴(yán)重程度，可決定進(jìn)一步的搶救措施。Baker等利用SpO2儀和放射性同位素法同時(shí)測定先心病患者的左向右分流狀況,，結(jié)果證實(shí)在心室分流水平上兩者的相關(guān)性好(r=0.8 6),，而心房水平上兩者的分流相關(guān)性較差(r=0.64)。
2 監(jiān)測原理及其應(yīng)用局限性
2.1 基本原理
2.1.1 SpO2是根據(jù)血紅蛋白（Hb)具有光吸收的特性設(shè)計(jì)而成,。SpO 2儀包括光電感應(yīng)器,、微處理機(jī)和顯示部分三個(gè)主要部件。其基本原理是：①HbO2與Hb 對(duì)兩個(gè)波長的光吸收特性不一樣,；②兩個(gè)波長的光吸收作用都必須有脈搏波部分參與,。根據(jù) Beer定律，溶質(zhì)濃度與通過溶質(zhì)的光傳導(dǎo)強(qiáng)度有關(guān),，如果將一個(gè)已知的溶質(zhì)程序設(shè)計(jì),，置入 已知容積透明容器的純?nèi)芤豪铮ㄟ^測定已知波長的入射光強(qiáng)度和透過光強(qiáng)度,，就可計(jì)算出溶質(zhì)濃度：A = log(lin/lout) = ECD,。［注：lin=入射光強(qiáng)度；lout=透過光強(qiáng)度,；光 密度A是消光系數(shù)E,、濃度C和傳導(dǎo)路程D的產(chǎn)物］。當(dāng)傳導(dǎo)路程(△D)和lout(△l)發(fā)生變化 時(shí),，光密度的變化如下：△A =log［lout/(lout－△l)］= EC△D[10],。由于存 在散射，E值可能出現(xiàn)變化,。在散射物質(zhì)中,，光線在傳導(dǎo)過程中可能有較多的丟失，這取決于光學(xué)結(jié)構(gòu)中的很多因素,，由此使公式A變得很復(fù)雜,。相反，公式△A的入射光強(qiáng)度和透過光強(qiáng)度由于同時(shí)消散,，由此可給SpO2讀數(shù)提供高精確度的條件,，這也是SpO2讀數(shù)高精確性的原理[21]。
2.1.2 HbO2與Hb的分子可吸收不同波長的光線：HbO2吸收可見光 ,，波長為660nm,，而Hb吸收紅外線，波長為940nm,。根據(jù)分光光度計(jì)比色原理,，一定量的光線 傳到分光光度計(jì)探頭，光源和探頭之間隨著動(dòng)脈搏動(dòng)性組織而吸收不同的光量（無搏動(dòng)的皮膚和骨骼則無吸收光量的作用）,。搏動(dòng)性組織吸收的光量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),，傳入血氧飽和度儀 ,，通過模擬計(jì)算機(jī)以及數(shù)字微處理機(jī)，將光強(qiáng)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為搏動(dòng)性的SpO2百分比值,。
2.1.3 SpO2儀在光傳導(dǎo)的途徑上,，除動(dòng)脈血血紅蛋白可吸收光外，其它組織（如皮膚,、軟組織,、靜脈血和毛細(xì)血管血液）也可吸收光。當(dāng)入射光經(jīng)過手指或耳 垂時(shí),，光可被搏動(dòng)性血液及其它組織同時(shí)吸收,，但是兩者的光強(qiáng)度是不同的：搏動(dòng)性動(dòng)脈血吸收的光強(qiáng)度（AC）隨著動(dòng)脈壓力波的變化而改變，而其它組織吸收的光強(qiáng)度(DC)不隨搏動(dòng)和時(shí)間而改變,，且保持相對(duì)穩(wěn)定,。動(dòng)脈床搏動(dòng)性膨脹，使光傳導(dǎo)路程增大,，因而光吸收作用 增強(qiáng),，形成AC。利用光電感應(yīng)器可測知穿過手指或耳廓的透過光強(qiáng)度,，在搏動(dòng)時(shí)測得的光強(qiáng)度較小,，與每兩次搏動(dòng)之間測得的光強(qiáng)度比較，其減少的數(shù)值就是搏動(dòng)性動(dòng)脈血所吸收的光 強(qiáng)度,。據(jù)此,，就可計(jì)算出在兩個(gè)波長中的光吸收比率(R),。R=(AC 660/DC 660)/(AC 940／DC 940),。R與SpO2呈負(fù)相關(guān)，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上可得出相應(yīng)的SpO2值,。當(dāng)R為1時(shí),，SpO2值大 約為85％。標(biāo)準(zhǔn)曲線是根據(jù)正常志愿者的數(shù)據(jù)建立,，并儲(chǔ)存于微處理機(jī)內(nèi),。各種計(jì)算步驟通過微機(jī)處理后，顯示在屏幕上,。
2.2 SpO2儀在使用上的局限性 鑒于工程技術(shù)上和生理學(xué)方面尚存在某些不足,，因此SpO2儀在實(shí)際使用上尚存在某些局限性[8]。
2.2.1 血紅蛋白異常 該儀器只適用于測定HbO2和Hb,。如果血液中 出現(xiàn)某些病理情況,，例如MetHb和COHb濃度異常增高時(shí)，SpO2的讀數(shù)就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤,。HbO 2只在波長660nm時(shí)被吸收,，在波長940nm時(shí)不被吸收，但可以吸收增高的COHb。這樣R值就增 大,，從而可出現(xiàn)SpO2降低的假象,。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，COHb與SpO2的關(guān)系是：SpO2＝(HbO 2+0.9 COHb)／總Hb×100％,。又如在波長660nm時(shí),，吸收MetHb與吸收Hb幾乎相等，但在波長940nm時(shí)同樣可吸收MetHb,。隨著MetHb濃度增高,，而SpO2無改變時(shí)，由于MetHb在兩個(gè)波 長中都被吸收,，因此R值趨于固定為1,，即使MetHb處于高水平，患者的SpO2仍應(yīng)＞85％,， 如果SpO2＜85％應(yīng)視為錯(cuò)誤的假象,。
2.2.2 靜脈內(nèi)染料 在搏動(dòng)性血液中的任何物質(zhì)(例如亞甲藍(lán)幾靛胭脂 靜脈注射)都可被660nm和940nm光吸收，因此可影響SpO2的正確性,。例如動(dòng)物靜脈注射亞 甲藍(lán)實(shí)驗(yàn)顯示,，SpO2呈快速顯著下降，而實(shí)際的SaO2并沒有減少,。又如靜脈注射吲哚花 青綠可使SpO2出現(xiàn)假性下降,，但幅度較小,；靜脈注射靛藍(lán)二磺鈉則對(duì)SpO2似乎毫無影響,。
2.2.3 外周脈搏減弱 危重病人的血流動(dòng)力學(xué)波動(dòng)較大，在低灌注和末梢血管阻力大時(shí),，SpO2信號(hào)將消失或精確度降低,。由于脈搏幅度減小，SpO2儀對(duì)外光源（如室內(nèi)熒光燈）呈敏感狀態(tài),，由此可影響SpO2值,。
2.2.4 活動(dòng)性偽差 病人活動(dòng)時(shí)對(duì)信號(hào)的吸收會(huì)發(fā)生很大的波動(dòng)，是最難以消除的偽差因素,，尤其在恢復(fù)室或ICU使用時(shí),，幾乎可使SpO2失去應(yīng)有的價(jià)值。
2.2.5 靜脈搏動(dòng) SpO2監(jiān)測儀是以動(dòng)脈血流搏動(dòng)的光吸收率為依據(jù) ,，但靜脈血流的光吸收也有搏動(dòng)成分,，由此可影響SpO2值，在靜脈充血時(shí)SpO2讀數(shù)往往 偏低,。
2.2.6 半影效應(yīng) 如果傳感器沒有正確放在手指或耳垂上,，傳感器的光束通過組織就會(huì)擦邊而過,，由此可產(chǎn)生"半影效應(yīng)"，信號(hào)減少,，噪音比加大,，Sp O2值低于正常。因此當(dāng)SpO2傳感器光源偏離正確位置時(shí),，對(duì)低氧血癥病人實(shí)際SpO2值 的評(píng)估可能偏高或偏低,，由此可產(chǎn)生誤導(dǎo)。
2.2.7 氧離曲線 氧離曲線指出,，SaO2與PaO2在一定范圍內(nèi)呈線 型相關(guān),，當(dāng)PaO2>13.3kPa(100mmHg)時(shí)，氧離曲線呈平坦,；全身麻醉及機(jī)械通氣時(shí)FiO2 常>0.3,，如果病人的肺功能正常，PaO2可達(dá)23.94kPa(180mmHg),，此時(shí)SpO2測定為100% ,；即使PaO2降至13.3kPa(100mmHg)，SpO2值仍不會(huì)改變,。當(dāng)FiO2＝1.0時(shí),，PaO2即 使下降39.9～66.5kPa(300～500mmHg)，SpO2仍為100%,。因此,，在高氧分壓下，SpO 2不 能準(zhǔn)確反映PaO2,，因系與氧離曲線特性所決定,。另一方面，病情改變使氧離曲線左移或右移時(shí),，也可影響SaO2與PaO2的相關(guān)性,。
3 新技術(shù)的進(jìn)展
3.1 多種波長反射性脈搏血氧飽和度儀[11]
3.1.1 現(xiàn)用的光反射性脈搏血氧飽和度儀的主要原理是通過傳感器局限性地從體表低密度血管分布區(qū)域記錄相對(duì)較弱的光體積描記圖(PPGs),。如果設(shè)計(jì)一種能在 身體不同部位探測到足夠強(qiáng)的反射光體積描記圖,，并利用特殊的運(yùn)算處理較弱的和經(jīng)常受干擾的PPGs，這樣光反射性脈搏血氧飽和度儀的本質(zhì)可得到完全改變?，F(xiàn)用的光傳感器是由一 個(gè)單獨(dú)的光探測器,，以及檢測經(jīng)皮膚的反射光和一對(duì)紅光和紅外線的發(fā)光雙極體(LEDs)組成 。此類傳感器依賴于探頭接觸的解剖組織結(jié)構(gòu)的位置,，如果傳感器的位置與組織之間發(fā)生變 異,，就會(huì)導(dǎo)致很大的誤差。為捕捉到大部分的反向散射波,，光探測器必須能探測到從中心區(qū)域發(fā)射的光,，據(jù)此就設(shè)計(jì)出一種新型的光反射傳感器,，包括三個(gè)LEDs和兩個(gè)連續(xù)光探測環(huán)， 對(duì)稱性,、等距離地排列在LEDs的中心位置,。這種新配置與現(xiàn)用的傳統(tǒng)光探測器相比，能更全 面地探測到光體積描記圖,。多個(gè)光探測器的結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜些,，但可加強(qiáng)搜集遠(yuǎn)離光探測儀區(qū)域的額外反向散射波的能力。
3.1.2 脈搏氧飽和度的讀數(shù)與傳感器的正確使用有直接關(guān)系,。身體不同部位的組織血容量變化與皮膚表面的血管數(shù)量和分布有關(guān),。另外，傳感器與皮膚接觸會(huì)影 響皮膚表面的血液分布和光散射的效果,。多波長的新型傳感器具有獨(dú)特的幾何學(xué)結(jié)構(gòu),，改進(jìn)辨別光射的能力，排除人為移動(dòng)或高敏性所致的相對(duì)較弱的光體積描記圖,，由此可提高氧飽 和度讀數(shù)的精確性,，也是將來用于臨床監(jiān)測新生兒和胎兒SpO2的重要儀器。
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1.1 發(fā)展簡史 Takuo Aoyagj利用光吸收曲線法測定心輸出量的過程 中,，產(chǎn)生了研制脈搏血氧飽和度儀的想法[1],，他采用Wood法,，先在耳垂加壓使其 缺血，并測其傳導(dǎo)光線,，然后去除耳垂加壓以恢復(fù)其血流,，再測其傳導(dǎo)光線。此時(shí),，第一個(gè) 耳垂值是入射光強(qiáng)度,，第二個(gè)值是透過光強(qiáng)度，計(jì)算兩者的比值就是血液的光密度,。研制中利用動(dòng)脈搏動(dòng)振幅又可測得氧飽和度,，并據(jù)此得出兩個(gè)觀點(diǎn)：①通過搏動(dòng)可顯示動(dòng)脈血顏色 ，從而不致受靜脈血的影響,，探測頭可以放在任何部位,；②無需對(duì)組織加壓使局部缺血，而 是通過簡單地轉(zhuǎn)換探頭位置達(dá)到測定的目的,。所選用的波長是受干擾最小的630nm和900nm,。 1974年世界上第一臺(tái)脈搏血氧飽和度（SpO2）儀OLV5100問世。1982年,，Nellcor研制 出一種性能更好的脈搏血氧飽和度儀N－100,，并形成了一種標(biāo)準(zhǔn)模式，系利用發(fā)光兩極管作 為光源,、硅管作為光傳感器,、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，從而使脈搏血氧飽和度儀進(jìn)入了新時(shí)代,。
1.2 應(yīng)用現(xiàn)狀 脈搏血氧飽和度儀在麻醉,、手術(shù)以及PACU和ICU大量臨 床應(yīng)用資料表明，及時(shí)評(píng)價(jià)血氧飽和度和/或亞飽和度狀態(tài),，了解機(jī)體氧合功能,，盡早 發(fā)現(xiàn)低氧血癥，足以提高麻醉和重危病人的安全性,；盡早探知SpO2下降可有效預(yù)防或減少 圍術(shù)期和急癥期的意外死亡,。由此促使SpO2儀在臨床上得到廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì),，單獨(dú)應(yīng)用 SpO2儀可減少40％的麻醉意外,，如果與CO2監(jiān)測儀并用則可減少91％的麻醉意外[2 ]。此外，可發(fā)現(xiàn)某些臨床化驗(yàn)和治療也難以預(yù)料的危險(xiǎn),。因此,，SpO2作為一種無創(chuàng)、 反應(yīng)快速,、可靠的連續(xù)監(jiān)測指標(biāo),，已得到公認(rèn)，目前已推廣到小兒病人的呼吸循環(huán)功能監(jiān)測,，特別對(duì)新生兒,、早產(chǎn)兒的高氧血或低氧血癥的辨認(rèn)尤其敏感。新生兒抗氧化能力弱,，?？沙?現(xiàn)慢性肺疾病，早產(chǎn)兒更易致視網(wǎng)膜?。辉谧灾骱粑艿揭种茣r(shí),，容易導(dǎo)致呼吸停止[13],。因此，連續(xù)監(jiān)測SpO2不僅可及時(shí)發(fā)現(xiàn)低氧血癥,，正確評(píng)價(jià)新生兒的氣道處理與復(fù)蘇效果,，更可以設(shè)置SpO2高限報(bào)警以提供高氧血癥預(yù)報(bào)，從而可為NICU新生兒的監(jiān)護(hù)和治療提供重要信息[16],。鑒于小兒的解剖和生理與成人有別,，特點(diǎn)是血容量、潮氣量 和其他生理參數(shù)的安全范圍都相對(duì)窄小[9],，在NICU中利用SpO2就可以正確評(píng)價(jià)小兒病人的氧合情況,，可指導(dǎo)呼吸機(jī)的使用與撤離，提供可靠的依據(jù)[19],。在其他 領(lǐng)域中,，SpO2監(jiān)測也能發(fā)揮重要作用，例如評(píng)估橈動(dòng)脈與尺動(dòng)脈,、或足背動(dòng)脈與頸后動(dòng)脈 的側(cè)支循環(huán)血流,，可減少手或足血循環(huán)障礙并發(fā)癥，也可評(píng)價(jià)斷肢再植的血供狀況,。將SpO 2安置在犬直腸表面以測定直腸表面氧合狀況,，可判斷腸吻合后的腸功能狀況。在康復(fù)病 房中應(yīng)用SpO2儀可觀察患者運(yùn)動(dòng)后的氧合狀態(tài),。SpO2用于急診室監(jiān)測患者呼吸暫停,、紫紺和缺氧的嚴(yán)重程度，可決定進(jìn)一步的搶救措施。Baker等利用SpO2儀和放射性同位素法同時(shí)測定先心病患者的左向右分流狀況,，結(jié)果證實(shí)在心室分流水平上兩者的相關(guān)性好(r=0.8 6),，而心房水平上兩者的分流相關(guān)性較差(r=0.64)。
2 監(jiān)測原理及其應(yīng)用局限性
2.1 基本原理
2.1.1 SpO2是根據(jù)血紅蛋白（Hb)具有光吸收的特性設(shè)計(jì)而成,。SpO 2儀包括光電感應(yīng)器,、微處理機(jī)和顯示部分三個(gè)主要部件。其基本原理是：①HbO2與Hb 對(duì)兩個(gè)波長的光吸收特性不一樣,；②兩個(gè)波長的光吸收作用都必須有脈搏波部分參與,。根據(jù) Beer定律，溶質(zhì)濃度與通過溶質(zhì)的光傳導(dǎo)強(qiáng)度有關(guān),，如果將一個(gè)已知的溶質(zhì)程序設(shè)計(jì),，置入 已知容積透明容器的純?nèi)芤豪铮ㄟ^測定已知波長的入射光強(qiáng)度和透過光強(qiáng)度,，就可計(jì)算出溶質(zhì)濃度：A = log(lin/lout) = ECD,。［注：lin=入射光強(qiáng)度；lout=透過光強(qiáng)度,；光 密度A是消光系數(shù)E,、濃度C和傳導(dǎo)路程D的產(chǎn)物］。當(dāng)傳導(dǎo)路程(△D)和lout(△l)發(fā)生變化 時(shí),，光密度的變化如下：△A =log［lout/(lout－△l)］= EC△D[10],。由于存 在散射，E值可能出現(xiàn)變化,。在散射物質(zhì)中,，光線在傳導(dǎo)過程中可能有較多的丟失，這取決于光學(xué)結(jié)構(gòu)中的很多因素,，由此使公式A變得很復(fù)雜,。相反，公式△A的入射光強(qiáng)度和透過光強(qiáng)度由于同時(shí)消散,，由此可給SpO2讀數(shù)提供高精確度的條件,，這也是SpO2讀數(shù)高精確性的原理[21]。
2.1.2 HbO2與Hb的分子可吸收不同波長的光線：HbO2吸收可見光 ,，波長為660nm,，而Hb吸收紅外線，波長為940nm,。根據(jù)分光光度計(jì)比色原理,，一定量的光線 傳到分光光度計(jì)探頭，光源和探頭之間隨著動(dòng)脈搏動(dòng)性組織而吸收不同的光量（無搏動(dòng)的皮膚和骨骼則無吸收光量的作用）,。搏動(dòng)性組織吸收的光量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),，傳入血氧飽和度儀 ,，通過模擬計(jì)算機(jī)以及數(shù)字微處理機(jī)，將光強(qiáng)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為搏動(dòng)性的SpO2百分比值,。
2.1.3 SpO2儀在光傳導(dǎo)的途徑上,，除動(dòng)脈血血紅蛋白可吸收光外，其它組織（如皮膚,、軟組織,、靜脈血和毛細(xì)血管血液）也可吸收光。當(dāng)入射光經(jīng)過手指或耳 垂時(shí),，光可被搏動(dòng)性血液及其它組織同時(shí)吸收,，但是兩者的光強(qiáng)度是不同的：搏動(dòng)性動(dòng)脈血吸收的光強(qiáng)度（AC）隨著動(dòng)脈壓力波的變化而改變，而其它組織吸收的光強(qiáng)度(DC)不隨搏動(dòng)和時(shí)間而改變,，且保持相對(duì)穩(wěn)定,。動(dòng)脈床搏動(dòng)性膨脹，使光傳導(dǎo)路程增大,，因而光吸收作用 增強(qiáng),，形成AC。利用光電感應(yīng)器可測知穿過手指或耳廓的透過光強(qiáng)度,，在搏動(dòng)時(shí)測得的光強(qiáng)度較小,，與每兩次搏動(dòng)之間測得的光強(qiáng)度比較，其減少的數(shù)值就是搏動(dòng)性動(dòng)脈血所吸收的光 強(qiáng)度,。據(jù)此,，就可計(jì)算出在兩個(gè)波長中的光吸收比率(R),。R=(AC 660/DC 660)/(AC 940／DC 940),。R與SpO2呈負(fù)相關(guān)，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上可得出相應(yīng)的SpO2值,。當(dāng)R為1時(shí),，SpO2值大 約為85％。標(biāo)準(zhǔn)曲線是根據(jù)正常志愿者的數(shù)據(jù)建立,，并儲(chǔ)存于微處理機(jī)內(nèi),。各種計(jì)算步驟通過微機(jī)處理后，顯示在屏幕上,。
2.2 SpO2儀在使用上的局限性 鑒于工程技術(shù)上和生理學(xué)方面尚存在某些不足,，因此SpO2儀在實(shí)際使用上尚存在某些局限性[8]。
2.2.1 血紅蛋白異常 該儀器只適用于測定HbO2和Hb,。如果血液中 出現(xiàn)某些病理情況,，例如MetHb和COHb濃度異常增高時(shí)，SpO2的讀數(shù)就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤,。HbO 2只在波長660nm時(shí)被吸收,，在波長940nm時(shí)不被吸收，但可以吸收增高的COHb。這樣R值就增 大,，從而可出現(xiàn)SpO2降低的假象,。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，COHb與SpO2的關(guān)系是：SpO2＝(HbO 2+0.9 COHb)／總Hb×100％,。又如在波長660nm時(shí),，吸收MetHb與吸收Hb幾乎相等，但在波長940nm時(shí)同樣可吸收MetHb,。隨著MetHb濃度增高,，而SpO2無改變時(shí)，由于MetHb在兩個(gè)波 長中都被吸收,，因此R值趨于固定為1,，即使MetHb處于高水平，患者的SpO2仍應(yīng)＞85％,， 如果SpO2＜85％應(yīng)視為錯(cuò)誤的假象,。
2.2.2 靜脈內(nèi)染料 在搏動(dòng)性血液中的任何物質(zhì)(例如亞甲藍(lán)幾靛胭脂 靜脈注射)都可被660nm和940nm光吸收，因此可影響SpO2的正確性,。例如動(dòng)物靜脈注射亞 甲藍(lán)實(shí)驗(yàn)顯示,，SpO2呈快速顯著下降，而實(shí)際的SaO2并沒有減少,。又如靜脈注射吲哚花 青綠可使SpO2出現(xiàn)假性下降,，但幅度較小,；靜脈注射靛藍(lán)二磺鈉則對(duì)SpO2似乎毫無影響,。
2.2.3 外周脈搏減弱 危重病人的血流動(dòng)力學(xué)波動(dòng)較大，在低灌注和末梢血管阻力大時(shí),，SpO2信號(hào)將消失或精確度降低,。由于脈搏幅度減小，SpO2儀對(duì)外光源（如室內(nèi)熒光燈）呈敏感狀態(tài),，由此可影響SpO2值,。
2.2.4 活動(dòng)性偽差 病人活動(dòng)時(shí)對(duì)信號(hào)的吸收會(huì)發(fā)生很大的波動(dòng)，是最難以消除的偽差因素,，尤其在恢復(fù)室或ICU使用時(shí),，幾乎可使SpO2失去應(yīng)有的價(jià)值。
2.2.5 靜脈搏動(dòng) SpO2監(jiān)測儀是以動(dòng)脈血流搏動(dòng)的光吸收率為依據(jù) ,，但靜脈血流的光吸收也有搏動(dòng)成分,，由此可影響SpO2值，在靜脈充血時(shí)SpO2讀數(shù)往往 偏低,。
2.2.6 半影效應(yīng) 如果傳感器沒有正確放在手指或耳垂上,，傳感器的光束通過組織就會(huì)擦邊而過,，由此可產(chǎn)生"半影效應(yīng)"，信號(hào)減少,，噪音比加大,，Sp O2值低于正常。因此當(dāng)SpO2傳感器光源偏離正確位置時(shí),，對(duì)低氧血癥病人實(shí)際SpO2值 的評(píng)估可能偏高或偏低,，由此可產(chǎn)生誤導(dǎo)。
2.2.7 氧離曲線 氧離曲線指出,，SaO2與PaO2在一定范圍內(nèi)呈線 型相關(guān),，當(dāng)PaO2>13.3kPa(100mmHg)時(shí)，氧離曲線呈平坦,；全身麻醉及機(jī)械通氣時(shí)FiO2 常>0.3,，如果病人的肺功能正常，PaO2可達(dá)23.94kPa(180mmHg),，此時(shí)SpO2測定為100% ,；即使PaO2降至13.3kPa(100mmHg)，SpO2值仍不會(huì)改變,。當(dāng)FiO2＝1.0時(shí),，PaO2即 使下降39.9～66.5kPa(300～500mmHg)，SpO2仍為100%,。因此,，在高氧分壓下，SpO 2不 能準(zhǔn)確反映PaO2,，因系與氧離曲線特性所決定,。另一方面，病情改變使氧離曲線左移或右移時(shí),，也可影響SaO2與PaO2的相關(guān)性,。
3 新技術(shù)的進(jìn)展
3.1 多種波長反射性脈搏血氧飽和度儀[11]
3.1.1 現(xiàn)用的光反射性脈搏血氧飽和度儀的主要原理是通過傳感器局限性地從體表低密度血管分布區(qū)域記錄相對(duì)較弱的光體積描記圖(PPGs),。如果設(shè)計(jì)一種能在 身體不同部位探測到足夠強(qiáng)的反射光體積描記圖,，并利用特殊的運(yùn)算處理較弱的和經(jīng)常受干擾的PPGs，這樣光反射性脈搏血氧飽和度儀的本質(zhì)可得到完全改變?，F(xiàn)用的光傳感器是由一 個(gè)單獨(dú)的光探測器,，以及檢測經(jīng)皮膚的反射光和一對(duì)紅光和紅外線的發(fā)光雙極體(LEDs)組成 。此類傳感器依賴于探頭接觸的解剖組織結(jié)構(gòu)的位置,，如果傳感器的位置與組織之間發(fā)生變 異,，就會(huì)導(dǎo)致很大的誤差。為捕捉到大部分的反向散射波,，光探測器必須能探測到從中心區(qū)域發(fā)射的光,，據(jù)此就設(shè)計(jì)出一種新型的光反射傳感器,，包括三個(gè)LEDs和兩個(gè)連續(xù)光探測環(huán)， 對(duì)稱性,、等距離地排列在LEDs的中心位置,。這種新配置與現(xiàn)用的傳統(tǒng)光探測器相比，能更全 面地探測到光體積描記圖,。多個(gè)光探測器的結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜些,，但可加強(qiáng)搜集遠(yuǎn)離光探測儀區(qū)域的額外反向散射波的能力。
3.1.2 脈搏氧飽和度的讀數(shù)與傳感器的正確使用有直接關(guān)系,。身體不同部位的組織血容量變化與皮膚表面的血管數(shù)量和分布有關(guān),。另外，傳感器與皮膚接觸會(huì)影 響皮膚表面的血液分布和光散射的效果,。多波長的新型傳感器具有獨(dú)特的幾何學(xué)結(jié)構(gòu),，改進(jìn)辨別光射的能力，排除人為移動(dòng)或高敏性所致的相對(duì)較弱的光體積描記圖,，由此可提高氧飽 和度讀數(shù)的精確性,，也是將來用于臨床監(jiān)測新生兒和胎兒SpO2的重要儀器。
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