Р. И. Розенсон, профессор кафедры детских болезней № 1 АО «Медицинский университет Астана», Национальный Научный Центр Материнства и Детства

В последние годы все больше врачей используют в своей работе замечательные приборы – пульсоксиметры. Однако отсутствие доступных публикаций по интерпретации данных является причиной того, что многие возможности метода используются не в полной мере. Так, многие клиницисты слабо представляют себе преимущества и недостатки метода, способы повышения точности измерений, возможности его применения в различных клинических ситуациях. Цель настоящей публикации как раз и состоит в том, чтобы раскрыть некоторые малоизвестные особенности использования данного прибора в амбулаторной педиатрической практике.

Физические основы метода

Пульсоксиметрия основана на том, что два вида гемоглобина, принявший кислород оксигемоглобин и отдавший его редуцированный гемоглобин, являются разными по свойствам фильтрами для прохождения света с красной и инфракрасной длинами волн. Было установлено, что инфракрасный свет адсорбируется в основном оксигемоглобином, а красный – редуцированным гемоглобином. В ходе измерения количество света и его тип с помощью соответствующего датчика конвертируются в цифровое значение, представляющее процент гемоглобина, насыщаемого кислородом.

История создания метода

Предыстория заключается в том, что клиницисты в течение многих веков развития медицины искали достоверный метод, позволяющий объективно оценить адекватность самого главного показателя здоровья – насыщения организма кислородом. Когда автор этих строк был студентом третьего курса, а с тех пор прошло уже более 35 лет, студентов учили оценивать состояние дыхательной и сердечно-сосудистой систем по цвету кожных покровов, обращая особое внимание на синюшную окраску кожи и слизистых – так называемый цианоз.

Однако в последние десятилетия установлено, что цианоз – показатель очень недостоверный, так как, например, у людей со значительным снижением содержания гемоглобина – анемией, несмотря на критическое снижение оксигенации, он может быть практически незаметным. То же самое относится к людям с нередко встречающимися биохимическими дефектами гемоглобина. Многое может зависеть от освещенности, а интенсивно внедряемые в последнее время «экономичные» лампы существенно искажают и цветопередачу, и световосприятие. Таким образом, уже давно назрела необходимость создания прибора для более объективной оценки состояния оксигенации пациентов.

Как часто бывает в науке, один и тот же важный факт был открыт дважды. Еще в 1876 г. Карл фон Фирорт из немецкого города Тюбинген установил наличие спектральных изменений света, проходящего через ткани, у больного с нарушением гемодинамики. Однако это открытие слишком сильно опережало свое время и тогда прошло незаметным.

Во второй раз то же самое установил доктор Людвиг Николаи из Геттингена в 1931 г. Ученый даже создал прибор, измерявший количественно прохождение красного света через палец больного. Еще через 8 лет, в 1939 г., немецкий физик Карл Матес из Лейпцига предложил метод ушной оксиметрии, основанный на соотношении красного и инфракрасного спектров. Наконец, в 1940 г. англичанин Сквайр в Лондоне выяснил самое главное – то, что различие в прохождении пучков красного и инфракрасного света через руку до и после наложения манжеты для измерения артериального давления не является отражением «скопления венозной крови», как считалось ранее, а отражает сатурацию кислорода.

Первоначально использование метода оксиметрии не носило клинической направленности. Напротив, метод был засекречен, так как он использовался в военных целях – для оценки состояния летчиков высотной авиации, чтобы предупредить опасные для жизни уровни гипоксии.

Прорыв в исследованиях состоялся, когда японский инженер-биофизик Такуо Аояги по заданию своей компании начал исследовать неинвазивные способы измерения сердечного выброса. Он выяснил, что по колебаниям адсорбции света, вызванным пульсацией артериол, можно рассчитать оксигенацию именно артериальной крови.

Первый прибор, созданный компанией на основе этого открытия, весил несколько килограммов. Лишь еще через несколько лет, когда в конструкцию были введены микропроцессоры, стало возможным создание такого пульсоксиметра, каким мы его знаем сегодня. Интересно то, что всего лишь через 15 лет после первого прибора, в 1990 г., оксиметры выпускались уже в 200 модификациях 50-ю различными компаниями по всему миру. Очень жаль, что до Казахстана они добрались почти с 20-летним запозданием.

Устройство пульсоксиметра

С одной стороны пульсоксиметра находятся два светодиода. Один из них излучает лучи красного спектра, а второй – лучи инфракрасного спектра. С противоположной стороны располагается фотодетектор, определяющий интенсивность светового потока. Если расположить между светодиодами и фотодетектором либо палец, либо мочку уха, то определенная часть излучаемого света будет поглощаться, а интенсивность светового потока уменьшится. Прибор подсчитывает именно процентное содержание оксигемоглобина в артериальной крови.

Что и как следует учитывать

Основной показатель, отражаемый на экране прибора, – это насыщение артериальной крови кислородом РaO2, которое часто ошибочно называют сатурацией. У абсолютно здорового ребенка показатель должен быть в пределах 97−99%. Интересно то, что с возрастом даже при наличии отличного здоровья показатель снижается, и у людей в возрасте старше 60 лет он уже составляет лишь 95−96%. Считается, что снижение параметра ниже 92% должно быть «красным флагом», указывающим на явное неблагополучие.

Следующий параметр – это пульс. Мне нередко удавалось вовремя диагностировать неблагополучие, как правило, со стороны щитовидной железы (тахикардию при гипертиреозе и брадикардию при гипотиреозе), потому что при обычной аускультации в спешке амбулаторного приема про подсчет частоты пульса мы нередко забываем.

В наиболее современных приборах, стоимость которых в настоящее время составляет около 100 долларов, пульсация артериол выводится на дисплей в виде кривой, отражающей колебания объема артериального русла. Эта кривая называется фотоплетизмограммой, и снижение ее амплитуды должно побуждать сразу же направить больного на ЭКГ и ЭхоКГ для исключения у ребенка сопутствующего миокардита.

Понятие «задержки дисплея»

Это тоже очень важный параметр, который должен учитываться клиницистом в ходе измерения. Суть явления состоит в том, что само измерение проводится на самых дистальных участках тела – либо на пальце, либо на мочке уха. Поэтому кровь очередного ударного объема достигнет пальцевого (или, реже, ушного) детектора лишь через 3−5 секунд после сердечного сокращения. В тех же случаях, когда открываются артериоло-венулярный шунты, то есть имеет место централизация кровообращения, этот интервал увеличивается до нескольких десятков секунд.

Таким образом, увидев задержку дисплея, внимательному клиницисту следует тщательно осмотреть кожные покровы ребенка. Их мраморность может указать на необходимость неотложного внесения корректировок в предполагаемые планы лечения.

Факторы, влияющие на точность измерения

1. В амбулаторной педиатрической практике основным «возмущающим» фактором является фактор изменения положения пациента. Маленького ребенка, особенно детей первого года жизни, практически невозможно уговорить «посидеть спокойно». В связи с этим автор статьи на основании собственного многолетнего опыта использования персональных переносных пульсоксиметров рекомендует детям первых трех лет жизни проводить измерение на большом пальце нижней конечности, и лишь у спокойных детей более старшего возраста – на одном из пальцев руки.
2. Фактор «разогрева». Если ребенок только что зашел на прием после пешей прогулки в зимнее время, а пульсоксиметр лежал в это время в портфеле, то батарейный элемент в приборе замерз точно так же, как и щеки пациента. Поэтому рекомендуется провести два-три измерения: как правило, при этом в последующих измерениях будут получены более высокие результаты.
3. Факторы, связанные с внешним освещением: установлено, что использование ксеноновых ламп и энергосберегающих ламп последних поколений также может на несколько процентов снижать точность измерения. Для нивелирования этого эффекта в подобным образом освещенных помещениях советуем накрывать прибор во время измерения обычной бумажной салфеткой.
4. Погрешности, связанные с воздействием электромагнитных излучений. К сожалению, недорогие модели приборов, которые чаще всего используют отечественные врачи, заказывая их на зарубежных сайтах, слабо защищены от погрешностей вследствие искажающего воздействия монитора рядом стоящего ноутбука, аппарата ЭКГ или УЗИ и т. д.
5. Исходная концентрация кислорода в крови. Показано, что при тяжелой анемии, когда содержание кислорода в крови снижается ниже 70 г/л, показатели пульсоксиметрии имеют ложное снижение на несколько процентов. Однако это снижение мало связано со значением истинной сатурации, которая носит не линейный, а скорее линейно-квадратический характер.
6. Степень пигментации. У смуглых людей показатели пульсоксиметрии, как правило, более низкие, чем у светлокожих. Однако лаки для ногтей, за исключением темно-синего и совсем черного цвета, практически не влияют на точность измерения.

Клиническое использование пульсоксиметра

В реальной клинической практике имеется два достаточно часто встречающихся состояния, которые могут замаскировать эпизод даже достаточно глубокой артериальной десатурации – так, что его может пропустить даже самый опытный врач-клиницист. Это, во-первых, анемия, и, во-вторых, вазоконстрикция у больного вследствие шока или переохлаждения. Специальные исследования показали, что цианоз, на который, как указывалось ранее, привыкли ориентироваться клиницисты, развивается лишь у половины больных, у которых показатель РаО2 снизился уже до 90%. Более того, в случае продленного мониторинга состояния больных с использованием пульсоксиметра удается в десятки раз снизить частоту недиагностированной, а значит, и некорригируемой гипоксемии.

В амбулаторной педиатрической практике с помощью пульсоксиметрии можно своевременно диагностировать начало пневмонического процесса у ребенка с ОРВИ, предсказать развитие астматического приступа у больного с бронхиальной астмой на ранних этапах бронхоконстрикции, и даже вовремя распознать начало пневмоторакса.

Таким образом, внедрение в повседневную клиническую практику казахстанских врачей-педиатров пульсоксиметров может существенно облегчить их работу по выявлению эпизодов снижения оксигенации и тем самым значительно повысить своевременность и качество диагностики угрожающих жизни состояний у детей и подростков.