认识第五生命体征：血氧饱和度( SO2 )！SpO2≠SaO2？

人的全血中的4种血红蛋白

人的全血中有4种血红蛋白：

氧合血红蛋白(HbO2)

解氧血红蛋白(Hb)

碳氧血红蛋白(COHb)

甲基血红蛋白(MetHb)。

到底Hb是什么？

何为血氧饱和度( SO2 )？

血红蛋白氧饱和度( oxygen saturation of hemoglobin,SO2): 简称血氧饱和度( SO2 )：

指血红蛋白实际上所结合的氧含量被全部血红蛋白能够结合的氧除得的百分率。

SO2的计算公式为:

SO2主要取决于血氧分压（PO2），两者的关系可用氧合血红蛋白解离曲线(简称氧解离曲线)表示，氧解离曲线呈S形(图)。

此外，SO2还与红细胞内2, 3-二磷酸甘油酸(2, 3 - diposphogycerie acid,2, 3- DPG)、血液酸碱度、二氧化碳分压、体温有关。

何为动脉血氧饱和度(SaO2)？

动脉血氧饱和度以SaO2( arterial oxygen saturation,SaO2) 表示。

正常动脉血氧饱和度(SaO2) 为95% ~ 98%。为什么不是100%？

由于共并非全部的Hb都能氧合，且血中还存在其他Hb，如高铁Hb、正铁Hb和其他变性Hb等，因此SaO2难以达到100％。

静脉血氧饱和度( venous oxygen saturation,SvO2)为70% ~ 75%。

何为全血氧含量(C-O2)、动脉血氧合量(CaO2)？

动脉血氧饱和度可直接测定所得,但目前 血气分析仪所提供的 动脉血氧饱和度是依动脉血氧分压和pH 推算所得 。

依动脉血氧分压、血红蛋白和动脉血氧饱和度尚可以推算出全血氧含量(C-O2)。

所谓全氧含量是指氧的化学结合量和物理溶解量的总和。

理论上每克血红蛋白可结合1.39 mL氧,但实际上每克血红蛋白结合氧量为1.34 mL（0.06mmol/l）。

故临床常用的动脉血氧合量(CaO2)由下列公式计算:

CaO2=1.34 mL/(g●100 mL) x Hb(g) x SaO2(% )+0.003 mL/(mm Hg●100 mL) x PaO2 ( mm Hg)。

按上述计算,在一般正常条件下每100mL的血约含20 mL氧。

何为脉搏血氧饱和度(SpO2)？

脉搏血氧饱和度(SpO2)被称为ICU的第五生命体征已经被广泛地应用。

对比一下：

• 血氧饱和度(SaO2)定义：为氧合血红蛋白(HbO2)占总血红蛋白的百分比;

• 而SpO2定义：为氧合血红蛋白(HbO2)占氧合血红蛋白(HbO2)与解氧血红蛋白(Hb)之和的百分比。

脉搏血氧饱和度（SpO2）监测是一种无创性连续监测血氧饱和度的方法。

SpO2是根据Hb具有光吸收的特性设计而成。

监测仪：

其监测仪的基本结构包括光电传感器、微处理器和显示器三个部分。

传感器内有两个发光二极管和一个光电二极管,两个发光二极管作为光源,分别发射波长640nm的红光和940 nm的近红外光，将传感器放置在患者手指(或足趾、耳垂等)监测部位,两束光穿透组织时被部分吸收,剩余光由光电二级管接收后,将信号输入微处理器，从显示屏上可直接读到患者即刻SpO2和脉搏数值,并可观察到指脉波波形。

监测方法：

将光电感应器置于患者手指、足趾、耳垂或前额外等可明显感知动脉搏动处获取光强度信号,由微处理机将光强度数据转化计算为SpO2百分比值，显示器上显示SpO2数值。

基本原理：

①HbO2与Hb对两个波长的光吸收特性不一样。HbO2 吸收可见光,波长为660nm,而Hb吸收红外光,波长为940nm。

②两个波长的光吸收作用都必须有脉搏波部分参与。

③光源和探头之间随着动脉搏动而吸收不同的光量,吸收的光量转变为电信号,传人血氧饱和度仪，通过模拟计算机以及数字微处理机,将光强度数据转换为搏动性的SpO2百分比值。

影响测量脉搏血氧饱和度(SpO2)的因素？

虽然脉搏血氧仪已被普遍接受为一种无创持续监测动脉血氧饱和度的有效手段,但它确实存在一定的局限,而且在克服这些技术弱点方面进展缓慢。

1.氧合血红蛋白解离曲线

氧合血红蛋白解离曲线反映PaO2与SaO2的相互关系。

体温、pH等因素均会移动氧合血红蛋白解离曲线而影响SaO,与PaO2的对应关系。

由于氧合血红蛋白解离曲线呈S型,脉搏血氧仪在高氧饱和度水平时(处在曲线的上平坦区),对PaO2的显著变化相对不敏感。 当PaO2明显变化时,SaO2几乎没有变化。

通常95%的可信限在±4%以内,血氧计95%的读数能够代表从60mmHg到160mmHg范围的PaO2。

2.碳氧血红蛋白和甲基血红蛋白

COHb和MetHb与HbO2和解氧Hb在同一光谱区有共同吸收特点。

目前临床使用的脉搏血氧仪假定血液中不存在无功能血红蛋白或浓度很低,对血氧监测结果没有明显影响。但当其在血液中的浓度明显增加时，会明显影响测量结果。

一氧化碳(CO)能明显影响脉搏血氧仪的精确性。

CO中毒的患者(COHb22%~44%，平均16%)SpO2。

测得值等于HbOz和COHb的总和。

MetHb同样会影响血氧仪的准确性。当脉搏血氧仪用于高MetHb血症者时,读数会出现错误。

值得注意的是, 应用甲基蓝治疗甲基血红蛋白,甲基蓝本身不但会掩盖发绀等甲基血红蛋白血症的临床特殊指征,同时也会造成低SpO2的错误读数。

3.贫血

由于脉搏血氧仪读数依赖于Hb对光的吸收,因此,贫血(Hb浓度降低)会影响仪器的精确性。但是,有关单纯贫血对脉搏血氧仪影响的研究很有限。

• 当血细胞比容从40%降到10%时,脉搏血氧仪的偏差从0.4%增加到5.4%。

• 严重贫血(Hb<47g/L)时,SpO2是SaO2的4%。

• 非低氧急性贫血患者[平均HbO2:(52±3)(s●E)g/L]脉搏血氧仪测得氧饱和度的偏差仅0.35%。

由此可见,脉搏血氧仪测定没有缺氧的贫血患者是准确的,但贫血和缺氧的综合效应对监测结果有影响。

针对镰状细胞贫血伴急性血管阻塞患者,脉搏血氧仪的平均差是4.5%(有些患者可高达8%),显著高于没有镰状细胞贫血的患者,有资料表明脉搏血氧仪对镰状细胞贫血伴静脉栓塞患者并不精确。

镰状细胞贫血患者氧合血红蛋白解离曲线向右移;血液氧含量降低,使脉搏血氧仪测得值偏低。

另外,在氧解离过程中红细胞脆性增加,在毛细血管终末端阻塞血流;由于脉搏血氧仪测得的是毛细血管血红蛋白氧合，血管内的血细胞聚集和沉积会造成SpO2读数降低。

皮肤黑色素沉着也能影响脉搏血氧仪读数的精确性。

4.高胆红素症

高胆红素血症可使早期型号的惠普血氧仪的SpO2低于SaO。

然而,由于胆红素吸收波长与脉搏血氧仪所用的波长不同,因此现在这个问题已经得到解决。

Nellcor脉搏血氧仪对黄疸患者[胆红素(19.2±18.6)(SD)mg/dl]和非黄疸患者(胆红素< 1.5mg/dl)的偏差分别是2.9%和1.7%。黄疸患者COHb水平较高时,经矫正后,就可修正偏差。所以即使严重的高胆红素血症对脉搏血氧仪的精确性也没有影响。

5.静脉内染料

出于静脉内的染料如甲基蓝和靛青洋红色对660nm波长光的吸收,可造成SpO2读数降低而出现错误。

由于体内的染料能够很快重新分布并被肝清除,因此其影响时间一般比较短暂。

6.指甲光泽颜色

因为指甲对光的吸收是非波动性的,理论上讲,指甲光泽不影响SpO2读数，在氧饱和度的计算中可以被忽略。然而,有资料表明指甲光泽仍能影响血氧仪读数的精确性。

蓝,绿、黑色指甲能让脉搏血氧仪显示低的错误读数,而红色和紫色没有影响。可能是因为许多指甲颜色对660nm和940nm的光有吸收作用。

有人建议将血氧仪探头贴近指甲可能减轻指甲光泽引起的问题。

其实,将探头贴近手指,脉搏血氧仪的读数与有或无指甲光泽志愿者的精确性是相同的。

7.环境光

一般来说,脉搏血氧仪通过调节LEDs的密度,降低环境光影响以获得最大的信号强度。

当关掉红光和红外光后,传感器会产生背景信号;打开LEDs后,环境混合光信号即被清除;然而,有研究证明荧光和氰弧灯与太阳光一样可造成SpO2读数降低:采用不透明物将探头包裹使传感器与干扰信号绝缘,可使这种影响降到最低。

8.错误的报警

尽管脉搏血氧仪已在临床得到广泛应用,一项有关ICU的前瞻性研究发现,几乎一半的报警是由SpO2信号引起。

把SpO2报警线设在90%,结果麻醉恢复患者77%脉搏血氧仪的报警都是误报。

传感器位置不当、动作伪差和局部血液灌注不良是发生误报的主要原因。

如果设定缺氧最短时间，能明显减少错误报警,但可能降低系统的敏感性。

9.动作伪差

动作伪差是经常遇到的问题,会导致读数不准和错误报警。

10.心律失常

无论心电图和脉搏血氧仪之间心率有无每分钟>3次的差异,脉搏血氧仪都没有受到明显影响。同样,窦性心律患者和每分钟> 10次的异位心律患者没有明显差异。

如果脉搏血氧仪显示的心率与实际心率之间很不一致,则提示着SaO2值可信度较低。

11.低灌注状态

脉搏血氧仪的正常工作依赖于组织的良好动脉灌注。

低心排血量、血管收缩或低温等情况会使传感器很难在背景噪音信号中识别出真实信号。脉搏血氧仪会显示脉搏信号不足。虽然这些情况在重症患者中很常见,但是脉搏血氧仪的工作条件仍受患者生理状态的局限。

用阻断血流的方式可以评价脉搏血氧仪在低灌注情况下的运行情况。用止血带阻断血流后,多种脉搏血氧仪的偏差和精确度都受到严重影响。同样，血管收缩和静脉充血能显著延长血氧仪的反应时间。

12.患者血流动力学状态

重症患者血流动力学指标变化范围较大,心脏指数、温度、平均动脉压、体循环阻力指数都可能对脉搏血氧仪的精确性产生影响。37%接受血管活性药物治疗的患者偏差可>±4%。

在重症患看低灌注状态下,脉搏血氧仪不能准确显示读数，由此影响临床对病情的正确判断。

目前,尚未明确造成重症患者错误读数的最低灌注阈值。

脉搏血氧饱和度(SpO2)的临床意义？

正常青壮年：

在静息状态呼吸空气,SpO2可达0.95~0.98,

SpO2<0.94，提示轻度不饱和;

SpO2<0.89，提示中度不饱和;

SpO2<0.85，提示重度不饱和。

60岁以上老年人：

在静息不吸氧情况下，以及夜间入睡以后,SpO2仅达0.89 ~0.92,并无不适反应。

SpO2虽能准确反映SaO2,但并不能完全取代动脉血气分析。

需要了解PaO2、PaCO2、pH时,以及有影响SpO2准确性的因素存在等情况下,仍需及时作血气分析。

正常脉搏信号是有一尖的波形，其下降支有一明显的切迹；此时记录数值能反映动脉血氧合变化，即SpO290％，相当PaO260ｍｍHg；SpO295％，相当PaO270 ｍｍHg。

WHO脉搏血氧饱和度监测培训教程(中文版)

参考文献：

1.生理学.第9版.人民卫生出版社

2.病理生理学.第9版.人民卫生出版社

3.诊断学.第8版.人民卫生出版社

4.任成山,钱桂生.呼吸衰竭的临床诊断与治疗[J].中华肺部疾病杂志:电子版,2011,4(1) :63- 76.

5.任宏生. 实用临床急危重症监测治疗学[M]. 2018