Принцип действия пульсоксиметров

Оксиметр определяет среднюю насыщенность кислородом всей крови, которая находится в исследуемом участке тела, например в пальце. Но оказалось, что врачей больше интересует насыщенность кислородом артериальной крови, так как именно она свидетельствует об эффективности работы дыхательной системы человека. Решить эту задачу, да еще и соединить ее с выполнением задач, решаемых и фотоплетизмографами, удалось в пульсоксиметрах

Как и оксиметры, они являются спектрофотометрическими двухволновыми сенсорами. Свет от двух светодиодов, излучающих свет один – на длине волны , другой – на длине волны , пропускают сквозь исследуемый участок тела (тоже чаще всего палец). Оксигемоглобин и восстановленный гемоглобин очень по-разному поглощают свет с длиной волны 660 нм. Фотодиод принимает свет на противоположной стороне пальца. Как и в фотоплетизмографе, сигналы на обеих длинах волны имеют не только постоянную, но и переменную составляющие, обусловленные пульсированием крови и дыханием. Анализируя сигнал в опорном канале, как выше описано для фотоплетизмографа, пульсоксиметр может выполнять все те задачи, что и фотоплетизмограф. Кроме того, он еще определяет и насыщение кислородом артериальной крови.

Если и – молярные концентрации восстановленного гемоглобина и оксигемоглобина в диастоле (фаза наиболее низкого артериального давления), то интенсивность света, который проходит на фотодиод в опорном и измерительном каналах, можно вычислить соответственно по формулам (18.10) и (18.11).

В фазе систолы, когда артериальное давление максимальное, молярные концентрации из-за притока артериальной крови временно возрастают соответственно на величину и . Следовательно, соотношение

и есть насыщенность кислородом именно артериальной крови.

Приросты и составляют обычно лишь несколько процентов от и . Поэтому модули прироста интенсивности сигналов и в опорном и измерительном каналах можно приблизительно вычислить, дифференцируя выражения (18.10) и (18.11) по переменным и . Поделив модули прироста на величину соответствующих интенсивностей и учитывая то, что на длине волны поглощение оксигемоглобина и восстановленного гемоглобина приблизительно одинаково , а на длине волны поглощение оксигемоглобина намного меньше , получим

Пользуясь выражениями (18.16) и (18.17), легко найти, что

Полученной формулой, как правило, и пользуются в пульсоксиметрах, хотя она и является приблизительной.

Благодаря дополнительной возможности определения насыщения артериальной крови кислородом осуществляется более надёжный контроль процесса дыхания. Поэтому после появления на рынке пульсоксиметров врачи стали отдавать им предпочтение перед фотоплетизмографами при оснащении операционных и реанимационных палат в больницах.