Любой измерительный прибор дает ту или иную погрешность, поэтому нам остается лишь учитывать ее предполагаемую величину. Каждый параметр измеряется с определенной степенью точности, которая устраивает или не устраивает нас, в зависимости от того, что мы собираемся с ним делать. Даже бегло ознакомившись с технической сутью метода, лежащего в основе работы пульсоксиметра, легко заметить, как много заложено в нем потенциальных источников ошибок. И нам необходимо знать, в какой степени мы можем доверять своему монитору, ведь от его показаний зависит принятие важных, а иногда и рискованных решений.
      В числе прочих факторов на точность работы монитора влияет качество светодиодов. В идеале измерение должно производиться при длине волны красного света 660 нанометров (нм) и инфракрасного - 940 нм (в некоторых моделях используются другие, но близкие длины волн). Однако светодиоды не являются источниками монохроматического света, а излучают хотя и узкий, но конечный спектр световых частот, в котором имеется одна, преобладающая по интенсивности. Она-то в основном и формирует световой поток, участвующий в измерении. Каждому экземпляру светодиода присуща собственная уникальная характеристика излучения. При отклонении от идеальной длины волны на каждые 3 нм ошибка в измерении Sp02 составляет 0,5 %, а разброс значений в партии может превышать ± 15 нм. Если бы каждый пульсоксиметр снабжался единственным датчиком, с данной проблемой справились бы, внеся поправочные коэффициенты, но срок жизни датчика значительно короче, чем самого монитора. Кроме того, отдельные фирмы предлагают широкий выбор датчиков на все случаи жизни. Чтобы величина SpO2 не зависела от датчика, светодиоды тестируют и из всей партии отбирают лучшие. Это достаточно дорогой, но эффективный способ решения проблемы. Насколько нам известно, самые жесткие критерии отбора (± 2 нм) применяются в фирме DATEX. В другом варианте в ходе производства определяется пиковая длина волны излучения каждого светодиода. Эта информация кодируется в каждом датчике резистором с конкретной величиной сопротивления. После подключения датчика пульсоксиметр считывает код и выбирает соответствующую калибровочную кривую для расчета SpO2. Это усложняет технику, но позволяет полнее использовать партию светодиодов (NELLCOR).
      И тот и другой способ связаны с дополнительными расходами на производство, и в конечном итоге их оплатит покупатель. Некоторые мелкие фирмы-производители вообще не ломают голову над этой и другими проблемами или покупают для своих моделей готовые датчики известных фирм.
      Сатурация, рассчитанная из сигнала фотодетектора, является для монитора "сырой" информацией и никогда не совпадает с истинной величиной SaOz. Для того чтобы привести этот показатель в порядок, в процессе разработки каждой модели осуществляется сравнение показаний пульсоксиметра с сатурацией, измеренной эталонным методом. В качестве эталона применяется SaOs, измеренная точным гемоксиметром в пробе артериальной крови испытуемого, который дышит газовыми смесями с различным содержанием кислорода. По результатам многочисленных синхронных измерений устанавливается эмпирическая зависимость SpО2 от SaO2, которая называется калибровочной кривой и вводится в алгоритм окончательного расчета показателя. Но даже таким способом добиться полного совпадения показаний пульсоксиметра с Эталоном в реальных клинических условиях не удается. Поэтому в паспорте любой модели должны быть указаны пределы точности результатов.
      Обычно погрешность показаний пульсоксиметров находится в пределах:
      ± 2 % при SpO2 от 100 до 70 %;
      ± 3 % при Sp02 от 69 до 50 %.
      При сатурации ниже 50 % точность не гарантируется, потому что в этом диапазоне добывание данных для калибровки опасно для жизни испытуемых добровольцев. Полезно также иметь в виду следующее: чем ниже насыщение артериальной крови кислородом, тем меньше точность измерения SpO2, хотя динамика изменений этого показателя (снижение или повышение) отражается верно и при очень низком уровне сатурации. Причина снижения точности метода при глубокой гипоксемии заключается в особенностях кривой поглощения гемоглобином красного света.
      Глядя на приведенные выше цифры, не следует считать, что когда на дисплее пульсоксиметра величина SpO2 равна 82 %, то истинное значение располагается в пределах от 80 до 84 %. На самом деле в паспорте сообщается не максимальная величина ошибки, а стандартное отклонение (SD - Standard Deviation), показатель, говорящий совсем о другом. Стандартное отклонение ±2 % означает, что лишь в 68 % измерений (то есть примерно в 2/3 всех случаев) SpO2 действительно находится в пределах ± 2 % от истинного значения, а в 95 % случаев не выходит за рамки двух SD, то есть ± 4 %. Нам остается лишь согласиться с тем, что в 5 % случаев пульсоксиметр имеет право показывать SрО2 = 90 % при истинной величине SaO2 = 85 %. Различие в 5 % сатурации далеко не безобидно, особенно на пологой части кривой диссоциации оксигемоглобина.
      Необходимо помнить, что калибровочную кривую можно получить только в исследованиях у здоровых людей с нормальным кровообращением, уровнем гемоглобина и прочими имеющими значение показателями. Жестокая реальность клиники» конечно же, далека от тепличных лабораторных условий и вносит свою поправку в точность работы монитора. Серьезные фирмы сами строят калибровочные кривые для своих моделей и постоянно совершенствуют алгоритмы повышения точности измерений. Мелкие же производители пульсоксиметров обычно либо покупают, либо другими способами заимствуют эту информацию, а точность выводят, сравнивая показания собственной модели и мониторов известных фирм. В результате ошибки одного прибора наслаиваются на ошибки другого и точность измерения резко снижается. Зато такой подход к делу позволяет выпускать дешевую продукцию низкого качества и завоевывать беднейшую часть рынка за счет демпинговых цен.
      Что способна дать практическому врачу вся эта техническая информация, которая на первый взгляд являет собой проблемы промышленности, а не медицины? Помимо удовольствия знать, умение выбирать монитор и понимание той грустной истины, что мы можем доверять ему не больше, чем вынуждены. Любой специалист, работающий с пульсоксиметрами, знает, как легко оказаться во власти гипноза цифр, сияющих на дисплее монитоpa. И действительно, простота получения важнейшей объективной информации, свойственная данному методу, нередко заслоняет собой проблемы точности измерения, скорости реакции, воспроизводимости результатов… Вместе с тем в некоторых клинических ситуациях эти незаметные проблемы, занимающие в сознании врача крошечный уголок где-то на заднем плане, могут сыграть с ним злую шутку. Чтобы этого не случилось, мы даем вам два совета.
      Совет первый. При покупке монитора целесообразнее останавливать свой выбор на моделях крупных фирм, имеющих устойчивую репутацию и располагающих достаточными ресурсами для создания и непрерывного совершенствования высококлассных моделей. Их аппараты заметно дороже, но надежность информации этого стоит. Лучше доплатить за решенные проблемы, чем бесплатно получить ворох нерешенных.
      Совет второй. При оценке данных, поступающих от монитора, всегда руководствуйтесь здравым смыслом. Чаще всего одно не противоречит другому, но в случаях, когда возникают сомнения или предстоит принять ответственное решение, лучше определить частоту пульса вручную, а оксигенацию артериальной крови - лабораторным, методом. Такой контроль позволяет быстро избавиться от.излишней доверчивости.

      Транспорт кислорода в организме - сложнейший процесс. Он включает множество последовательных этапов, в силу чего прочность всей цепочки определяется прочностью слабейшего ее звена. Одно из таких звеньев - насыщение венозной крови кислородом в легких. Сам этот процесс до сих пор остается скрытым от нашего взгляда. Не случайно Дж. Ф. Нанн, автор современного руководства по клинической физиологии дыхания, сравнил легкие с "черным ящиком", внутрь которого нельзя заглянуть; о том же, что в нем происходит, можно лишь догадываться, анализируя кровь и газ, поступающие в легкие и покидающие их. Знание механизмов легочного газообмена во многих случаях позволяет восстановить картину их нарушения по характерным изменениям состава крови и газа. Полученный таким образом патофизиологический диагноз помогает понять, что происходит с больным, выбирать и контролировать терапию.
      Пульсоксиметрия предоставляет возможность непрерывно наблюдать лишь за одним из звеньев цепи процессов газообмена - качеством оксигенации артериальной крови в легких. На протяжении от левого желудочка до артериол газовый состав крови в артериях остается практически неизменным, поэтому, хотя территориально датчик пульсоксиметра расположен довольно далеко от легких, величина SpO2 является одной из ключевых характеристик легочного газообмена.

      Нормальная кривая диссоциации оксигемоглобина представлена на рис. 1.7; В исходной ее точке, когда РаО2 гемоглобин не содержит кислорода и SaО2 также равняется нулю. По мере повышения Ра02 гемоглобин начинает быстро насыщаться кислородом, превращаясь в оксигемоглобин: небольшого увеличения напряжения кислорода оказывается достаточно для существенного прироста содержания НЬО2. При 40 мм рт. ст. содержание НЬО2 достигает уже 75 %. Затем наклон кривой становится все более и более пологим. На этом участке кривой гемоглобин уже менее охотно присоединяет к себе кислород, и для насыщения оставшихся 25 % НЬ требуется поднять Ра02 с 40 до 150 мм рт. ст. Впрочем, в естественных условиях гемоглобин артериальной Крови никогда не насыщается кислородом полностью, потому НТО при дыхании атмосферным воздухом Ра02 не превышает 100 мм рт. ст. (см. ранее).
      Рис. 1.7. Кривая диссоциации оксигемоглобина
      Нормальному уровню Ра02 (92- 98 мм рт. ст.) соответствует S,0; 94-98 %. Добиться полного насыщения гемоглобина кислородом можно только посредством увеличения содержания кислорода во вдыхаемом газе."
      Выбирая пульсоксиметр, обычно проверяют его на себе. Если монитор показывает SpО2= 100 % (а такие модели-оптимисты встречаются достаточно часто), подумайте, стоит ли его покупать. Испытывать пульсоксиметр должен.некурящий человек, так как «осле выкуренной сигареты до 8-10 % гемоглобина крови превращаются в карбоксигемоглобин. При этом пульсоксиметр завышает Sa02, и модель может оказаться незаслуженно скомпрометированной.
      Зависимость SaO2 от РaО2 для каждого больного можно описать эмпирическими формулами (уравнение Хилла, алгоритмы Кел-мана, Северингхауза и др.), в которых учитываются температура, рН и прочие факторы. Данные формулы в разных модификациях обычно вводят в современные автоматические приборы контроля КЩС и газового состава крови (Radiometer, AVL, Instrumentation Laboratories и пр.), которые вычисляют сатурацию гемоглобина по напряжению кислорода в крови. Собственно, сама кривая диссоциации оксигемоглобина и является графическим выражением этих уравнений. Более простой показатель положения кривой диссоциации - индекс Рм; он равен напряжению кислорода в крови, при котором сатурация гемоглобина составляет 50 % (рис. 1.7).
      Нормальная величина P50 равна 27 мм рт. ст. Ее уменьшение соответствует сдвигу кривой влево, а увеличение - сдвигу вправо.
      После полного насыщения гемоглобина кислородом дальнейшее повышение Ра02 сопровождается лишь незначительным приростом СаО2 за счет физически растворенного кислорода. Поэтому увеличение концентрации кислорода во вдыхаемом или вдуваемом газе (F1O2) сверх уровня, достаточного для полного насыщения гемоглобиновой емкости (Sa02 = 99-100 %), редко бывает оправданным.
      Проходя через капилляры, артериальная кровь отдает тканям часть содержащегося в ней кислорода и превращается в венозную (PvO2 = 40 мм рт. ст., SvO2 = 75 %). Таким образом, в газообмене участвует лишь около 25 % запаса кислорода артериальной крови, а сатурация и десатурация гемоглобина происходят, на пологом участке кривой диссоциации.
      Патология дыхательной системы приводит к нарушению ок-сигенации крови в легких с развитием артериальной гипоксемии, степень которой количественно оценивается пульсоксиметром. В этих условиях снабжение тканей кислородом осуществляется в "аварийном" режиме, на крутом участке кривой, где незначительного падения РаО2 оказывается достаточно для отделения от оксигемоглобина требуемого количества кислорода. Аварийность режима заключается в уменьшении напряжения и, следовательно, содержания кислорода в тканях, о чем свидетельствует низкое напряжение кислорода в венозной крови.
      Гемоглобин как транспортный белок призван решать две задачи: присоединять кислород в легких и отдавать его тканям. Эти задачи противоположны по своей сути, но выполняются одним и тем же веществом, поэтому стремление гемоглобина связываться с кислородом (сродство гемоглобина к кислороду) должно быть достаточным - чтобы обеспечить оксигенацию крови в легких, но не избыточным - чтобы не нарушить процесс отдачи кислорода на периферии. Нормальное положение кривой диссоциации оксигемоглобина как раз и соответствует оптимальной готовности гемоглобина к реализации обеих задач. Но при определенных условиях баланс между стремлением гемоглобина присоединить кислород и готовностью его отдать нарушается. Графически это выражается сдвигом кривой диссоциации вправо или влево (рис. 1.8).
      Рис. 1.8. Сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина
      При ацидозе (респираторном или метаболическом), гипертермии и увеличении концентрации 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) в эритроцитах сродство гемоглобина к кислороду снижается и кривая диссоциации НЬО2 сдвигается вправо. При этом насыщение гемоглобина кислородом в легких ухудшается (уменьшение Sp02 при прежнем РаО2), но отделение кислорода от оксигемоглобина в капиллярах облегчается.
      Если газообмен в легких не нарушен, то даже существенный сдвиг кривой диссоциации вправо сопровождается весьма незначительным снижением Sp02, поскольку события в легких происходят на пологом участке кривой. В тканях же напряжение кислорода повышается. В отношении кислородного гомеостаза это в целом безопасная ситуация. Некоторые специалисты даже счи-
      тают, что при нормальной работе легких ацидоз способствует снабжению тканей кислородом.
      Иная картина наблюдается при грубой патологии дыхания, когда от легких оттекает кровь с низким напряжением кислорода, соответствующим крутому участку кривой диссоциации НЬО2. Если при этом кривая сдвинута вправо, SpO2 может оказаться намного ниже, чем при нормальном положении кривой. Данное обстоятельство - дополнительный удар по снабжению тканей кислородом и важный вклад в дело развития гипоксии. Таким образом, при исходной артериальной гипоксемии (низком уровне РаС»2) метаболический ацидоз, гиперкапния и гипер-термия способны заметно снизить сатурацию гемоглобина (Sp02) и, следовательно, содержание кислорода в артериальной крови.
      Алкалоз (респираторный или метаболический), гипотермия и уменьшение концентрации 2,3-ДФГ повышают сродство гемоглобина к кислороду, и кривая диссоциации НЬ02 сдвигается влево. В этих условиях гемоглобин жадно присоединяет к себе кислород в легких (SpO2 возрастает при прежнем РаО2) и неохотно отдает его тканям. Считается, что сдвиг кривой диссоциации влево всегда неблагоприятно сказывается на оксигенации тканей, ибо небольшой прирост содержания (но не напряжения) кислорода в артериальной крови не окупает последующего нежелания оксигемоглобина делиться кислородом с тканями на периферии. Пожалуй, от левого положения кривой диссоциации НЬО2 не страдают только новорожденные. Но это отдельная тема.
      Непостоянство отношений между РаО2 и SpO2 может затруднить осмысление данных пульсоксиметрии: далеко не всегда известно, по какой кривой диссоциации работает гемоглобин в данный момент.

      Еще одно обстоятельство, которое влияет на показания пульсоксиметра,- это наличие в крови дополнительных фракций гемоглобина. К ним принадлежат дисгемоглобины (карбокси- и метгемоглобин), а также фетальный гемоглобин.
      В норме содержание карбоксигемоглобина (СОНЬ) в крови невелико (1-3 %) и не сказывается на величине SpO2. Однако при отравлении угарным газом или у больных с недавно полученными ожогами пламенем карбоксигемоглобин может составлять десятки процентов от общего количества гемоглобина. СОНЬ поглощает, свет почти так же, как НЬО2, поэтому вместо насыщения гемоглобина кислородом пульсоксиметр у таких пациентов показывает сумму процентных концентраций СОНЬ и НЬОа. Например, если SаО2 = 65 %, а СОНЬ = 25 %, пульсоксиметр высветит на дисплее величину SpO2, близкую к 90 %.
      При карбоксигемоглобинемии пульсоксиметр завышает степень насыщения гемоглобина кислородом.
      Метгемоглобинемия возникает в результате действия на гемоглобин метгемоглобинобразующих веществ. К ним относятся не только определенные яды, но и некоторые лекарственные препараты, в частности нитропруссид натрия или сульфаленмеглюмин. MetHb поглощает красный и инфракрасный свет так же, как и гемоглобин, насыщенный кислородом на 85 %.
      При умеренной метгемоглобинемии пульсоксиметр занижает SpO2, а при выраженной метгемоглобинемии показывает величину, близкую к 85 %, которая почти не зависит от колебаний SaO2.;
      Фетальный гемоглобин (HbF) содержится в эритроцитах плода и у детей первого года жизни. В невысокой концентрации (до 5 %) он также может быть обнаружен у женщин в первом триместре беременности. HbF отличается от гемоглобина взрослых (который обозначается "НЬА" [от англ. adult - взрослый]) значительно большим сродством к кислороду. И это неудивительно. Напряжение кислорода в оксигенированной крови, оттекающей по пупочной вене от плаценты к плоду, составляет всего 30 мм рт. ст., и лишь сдвинутое влево положение кривой диссоциации фетального оксигемоглобина обеспечивает при этом Sa02 = 75 %. Метаболизм плода настроен на низкое напряжение кислорода в тканях, а увеличение метаболизма после рождения компенсируется возрастанием РaО2 и SaO2 при переходе на дыхание атмосферным воздухом.
      Фетальный гемоглобин отличается от гемоглобина взрослых только аминокислотным составом двух глобиновых цепей, что делает HbF менее чувствительным К изменению концентрации
      2,3- ДФГ, чем и объясняется высокое сродство фетального гемоглобина к кислороду.
      Как реагирует пульсоксиметр на присутствие в крови фетального гемоглобина? Практически никак. Величина Sp02 у новорожденных соответствует истинному значению Sа02, потому что гемовые группы HbF и НЬА, определяющие светопоглощающие свойства гемоглобина, идентичны, а молекулы глобина - бесцветны и не влияют на измерение. Особенности пульсоксиметрии в неонатологии относятся в основном к интерпретации данных мониторинга. В частности, необходимо учитывать высокое сродство фетального гемоглобина к кислороду и существенное различие нормальных значений параметров кислородного гомеостаза у новорожденного и взрослого.
      За несколько недель до срока рождения в эритроцитах плода начинается.синтез взрослого гемоглобина, и к моменту рождения ребенка содержание НЬА достигает 15-25 %. Из-за резкого преобладания HbF кривая диссоциации оксигемоглобина у новорожденного сдвинута влево (Р50 = 19- 22 мм рт. ст.). Через неделю после появления ребенка на свет HbF постепенно начинает замещаться на НЬА.
      Внутривенное введение Красителей. 'Некоторые красители, применяемые с диагностической целью, способны изменять светопоглощающие свойства крови именно в том частотном диапазоне, который используется в пульсоксиметрии (сильное поглощение, света; с длиной волны 660 нм). К, таким веществам (относятся метиленовый синий (метиленблау), и, в меньшей степени, индоцианин. Их внутривенное введение сопровождается быстрым и выраженным. снижением величины SpO2, которое длится 5-10 мин. На этом основан простои тест на правильность установки внутривенного катетера: если сразу после введения красителя наблюдается резкое снижение сатурации, катетер находится в вене.
      Лак для ногтей обычно не искажает показания пульсоксиметра. В некоторых случаях он способен уменьшить сигналы обоих светодиодов, но это не сказывается на расчете SpO2. Правда, имеются сообщения о том, что синий лак может избирательно ослаблять излучение одного из светодиодов (660 нм), что приводит к артефактному занижению SpO2. Это следует иметь в виду, работая с пациентками, которые поступают в операционную в полной боевой раскраске.

      Фотоплетизмограмма - не только исходный материал для расчета Sp02: она также обладает собственным диагностическим значением. Амплитуда ФПГ отражает объемную пульсацию артериол и, значит, характеризует периферический креветок. Хорошие модели пульсоксиметров способны улавливать даже резко ослабленную пульсацию, когда величина периферического кровотока достигает лишь 4-5 % от нормальной. Разумеется, фотоплетизмограмма непригодна для количественной оценки кровоснабжения периферии, но она позволяет составить довольно точное впечатление о локальном кровотоке. Пренебрегать такой возможностью ненужно, тем более что метод неинвазивен и длительность его применения не ограничена.
      Отображение ФПГ на дисплее предусмотрено не во всех моделях пульсоксиметров. Не забывайте об этом, выбирая монитор.
      В клинических условиях амплитуда ФПГ способна изменяться в десятки раз, поэтому на дисплее зубцы кривой в одних случаях не помещаются на экране, а в других - уменьшаются до такой степени, что становятся неразличимыми. Чтобы, ФПГ всегда имела удобный для анализа вид и стандартную высоту, она подвергается автоматическому масштабированию (autoscaling); эта процедура производится при каждом стойком изменении амплитуды. В результате даже при плачевном состоянии периферического кровотока кривая на дисплее может иметь нормальный внешний вид и по ее форме трудно заподозрить неладное. В программном обеспечении некоторых мониторов содержится набор стандартных масштабов, и выбор новой шкалы осуществляется автоматически лишь в тех случаях, когда пики кривой выходят за пределы дисплея или сливаются с изолинией. Такой способ представления данных удобен тем, что позволяет в заданных диапазонах отслеживать изменения амплитуды ФПГ.
      Для предотвращения потери информации о реальной амплитуде ФПГ на дисплее некоторых моделей предусмотрен специальный индикатор. Как правило, это столбик, высота которого отражает истинную величину пиков кривой. Максимальная высота столбика присуща нормальному периферическому кровотоку; при нарушении кровоснабжения столбик снижается. В дальнейшем, рассматривая амплитуду ФПГ, мы будем иметь в виду показания именно этого индикатора.
      Отдельного упоминания заслуживает другой, более удобный, но редкий способ отображения ФПГ. После первоначального автоматического масштабирования врач вручную выбирает более удачный, с его точки зрения, постоянный масштаб и наблюдает за изменениями формы и высоты фотоплетизмограммы в динамике. Так работают, например; мониторы фирм DATEX n'BRUEL amp; KJAER. Пульсоксиметры фирмы DATEX, кроме того; выдают численный параметр (он называется "амплитудный фактор"), отражающий реальный объем артериальных пульсаций. Мониторы с такой организацией дисплея позволяют отслеживать ситуации, когда амплитуда ФПГ превышает норму. Диагностическое значение этой функции приводится в разделе о клинических аспектах метода.