脉搏血氧法、血氧仪与血氧计

脉搏血氧仪（又称血氧计或血氧饱和度仪）是一种能够以无创方式测量血液中结合血红蛋白含量的医疗设备。它无法确定血红蛋白结合了哪种气体，只能显示结合血红蛋白的百分比。通常情况下，血红蛋白与氧结合，因此我们可以据此估算血液中的含氧量。

它通常由一个执行测量的探头和一个计算并显示测量结果的单元组成。一些较新的型号将探头与计算单元合二为一，使设备更加小巧。

普通脉搏血氧仪的探头是一个通常夹在患者手指上的”夹子”。它与计算单元相连，后者通过显示器（通常为 LED）显示测量结果。

工作原理 

探头由两只二极管组成，它们产生红光和红外光光束，还有一个光电管，在光束穿过患者皮肤和血液循环后接收光线。

含氧血红蛋白会在特定波长处吸收光线，这是其典型特征。设备通过已知入射光量和出射光量，计算出患者的血氧饱和度（缩写为 SpO2）。

光学血氧仪基于 Hb（血红蛋白）和 HbO2（氧合血红蛋白）不同的吸收光谱（这也正是动脉血和静脉血颜色不同的原因）。至少需要使用两个波长：一个是红光（约 660 nm），另一个是红外光（805 至 1000 nm）。Hb 和 HbO2 在 805 nm 处的吸收系数相等，因此这个波长（称为”等吸收点”）被用作参考。

在反射式血氧测定中，从样本中向后反射的光（”背向散射”）在两个不同波长（λ1 和 λ2）处采样，血氧饱和度由以下经验公式估算：

SO2 = A – B R(λ1)/ R(λ2)

其中：

R = ln (Io / Ir)，称为反射率；

Io = 入射光强度；

Ir = 反射光强度；

A 和 B 是取决于红细胞压积（单位体积血液中的红细胞量）的常数。为补偿这种依赖性，通常还会使用第三个波长。

而在透射式血氧测定中，分析的是穿过样本的光线。将光密度（吸光度）定义为

d=Io/It

并将比尔定律应用于该物质样本，可得：

d= L [h(Hb) C(Hb)+ h(HbO2) C(HbO2)]

其中：

C = 浓度；

h = 消光系数（吸收）；

L = 光程（各组分对总体吸收贡献的线性量）；

在两个不同波长（λ1 和 λ2）下进行光密度测量时，血红蛋白和氧合血红蛋白的浓度（C(Hb) 和 C(HbO2)）可作为包含两个线性方程的方程组的未知数来求解，其中各波长下的吸收系数 h（h(λ1,HbO2)、h(λ2,HbO2)、h(λ1,Hb)、h(λ2,Hb)）以及光程均为已知。

不过，血氧饱和度即使不知道 L 的精确值也能计算出来：

C (Hb) = [h(λ2,Hb) d (λ1)- h(λ1,Hb) d (λ2)](1/L) * [h(λ1,HbO2) h (λ2,hb)- h(λ2,HbO2) h (λ1,hb)]

C (HbO2)= [h(λ2,HbO2) d (λ1)- h(λ1,HbO2) d (λ2)](1/L) * [h(λ1,Hb) h (λ2,hbO2)- h(λ2,Hb) h (λ1,hbO2)]

SO2 = C (HbO2)/(C(Hb)+ C(HbO2))

用途与应用

探头通常放置在血液浅表循环丰富的部位，如手指或耳垂，因为如果循环位置过”深”，光线无法到达并穿透，就无法完成测量。如果使用探头与计算单元分离的血氧仪，最好让夹子的连线朝向手背而非手掌，这样夹子可以闭合而线缆不会被过度弯折；否则朝向无所谓。

每次心跳时，都可以显示患者的血氧饱和度、脉搏频率以及脉搏强度。

它既可用于医院科室，也可用于急救车辆，因为这是一种无创设备（无需进行穿透患者组织的操作或分析），并且相比发绀症状能更早识别缺氧，从而在出现严重并发症前诊断出缺氧。

使用不受限制；通常由医护人员（医生和护士）以及参与急救的非医护人员使用。

测量值

生理状态下的血氧饱和度在 95% 至 100% 之间。95% 至 90% 之间的值表明存在一定程度的缺氧（轻度缺氧），而低于 90% 的值则属于非正常，表明严重缺氧（重度缺氧）。在”环境空气”中（即未人工给氧）测得 100% 可能是过度通气的征兆，例如可由惊恐发作引起。有时接近 90% 的值也可能是正常的：例如患有慢性阻塞性肺疾病（BPCO，即 COPD）的患者。

使用限制

在非理想条件下使用可能导致读数错误，从而歪曲所显示的结果。具体而言：

指甲油会屏蔽探头发出的波长，导致测量不准确；

外周部位（例如手指）的血管收缩（即血管口径变小）会导致探头可检测到的血流量减少，从而使探头处理的数据失真，难以读数；

脉搏血氧仪只能显示血红蛋白饱和百分比，无法提示结合了哪种气体：这可能导致对数据的误解。例如，在一氧化碳中毒时，结合血红蛋白的量仍然偏高，因为一氧化碳与血红蛋白的亲和力远高于氧。因此血红蛋白会结合一氧化碳而非氧，氧也就无法被输送到组织。在这种情况下，血氧仪会显示正常值，而实际上患者可能因一氧化碳引起的缺氧而迅速失去意识。根本问题在于，血氧计无法区分氧合血红蛋白（与血红蛋白结合的氧）和碳氧血红蛋白。