陈 燚，王明昭

浅谈Index 2XL血氧饱和度模拟仪的原理及其血氧饱和度校准

陈 燚，王明昭

0 引言

血液生理状况作为临床诊断的重要依据，其诊断参数的测量准确度影响整个医疗过程，因此，重视血液相关参数的测量、提升参数的量值准确性具有重要意义。血压作为血液生理状况的基本生理参数，一定程度反映了我们身体的健康状况信息。它是指当心脏收缩（心肌收缩）和松弛（舒张）时，动脉壁内的新鲜氧血量明显增加和减少作用于动脉壁使其随心脏节律扩张和收缩的力量。正常血压范围为：收缩压90～140 mmHg（1 mmHg=133.322 Pa），舒张压60～90 mmHg。临床上，仅把血压同身高、体质量一样作为一般参数了解，推测可能的临床症状，不能很好地做出临床诊断。血液中的血氧浓度是呼吸循环的重要生理参数，动脉血氧饱和度（Sa（O2））在临床急救中对危重患者监护更是不可缺少。根据血液中氧气的体积分数，可以得知患者基本状态的数据[1-2]，特别是麻醉和术后恢复期间的患者状态。因此，有必要了解它的检测原理，并通过标准检定器具保证检验结果数值的准确性。

1 Sp（O2）检测

血氧饱和度（Sp（O2））检测的是血红蛋白携氧能力，它是通过测量血液中饱和动脉血红素（也称为氧合血红蛋白）HbO2与非饱和血红素（还原血红蛋白）Hb的比值得到的[3]。如公式（1）所示，Sp（O2）被定义为氧合血红蛋白的浓度（cHbO2）与HbO2、Hb的浓度和（cHbO2+cHb）之比，即

式中，cHbO2、cHb通过分光光度测量原理获得，即可以利用已知的血红素光吸收的波长来确定血液中氧气的体积分数，这也是脉搏血氧仪的工作原理。

通常，脉搏血氧仪内置发射近红外光（波长为940nm）和红光（波长为660nm）的发光二极管（LED），并感知患者脉搏，从而区别还原血红蛋白和氧合血红蛋白，并得出脉搏氧饱和度值。

2 Sp（O2）检测存在的问题

脉搏血氧仪[4-6]是最常见的Sp（O2）监测设备，其使用简便，无需专门培训，常用于围手术期、重症、转运及家庭的护理。它是基于红外光谱的脉搏血氧饱和度检测技术，根据血红蛋白具有光吸收的特性设计而成的。由于静脉和毛细血管血液及软组织均会引起光的吸收效应，光可被搏动性血液及其他组织同时吸收，但二者光强度不同，搏动性动脉血液吸收的光强度（AC）随着动脉压力波的变化而改变，而其他组织吸收的光强度（DC）不随搏动和时间的变化而改变，且保持相对稳定。为了获得更准确的Sp（O2）值，部分脉搏血氧仪做了进一步改进[7]。它采用了一种可辨别“交流”分量（搏动动脉血）和“直流”分量（以上提及的非搏动成分）的系统，通过确定每一波长下的交流分量与相应直流（幅值）分量比值，得到一个与光密度无关的“脉搏叠加”吸光率，如公式（2）所示。根据众多志愿者的数据采集后建立R值[8]的标准曲线，研究表明，R值与Sp（O2）呈负相关，因此从标准曲线上亦可得出相应的Sp（O2）值。

据统计，Sp（O2）监测至少可以降低40%的麻醉意外，对及时发现低氧血症、正确评价气道处理与复苏效果具有重要参考价值。随着医院应用需求增多，脉搏血氧仪使用量也呈递增趋势。鉴于工程技术上和生理学方面的研究限制，脉搏血氧仪在实际使用上尚存在某些局限性，如患者活动时对信号的吸收会发生很大的波动，产生活动性伪差，使测得的Sp（O2）失去应有的价值；脉搏血氧仪是以动脉血流搏动的光吸收率为依据的，但静脉血流的光吸收也有搏动成分，而静脉充血时Sp（O2）读数往往偏低。研究表明，脉搏血氧仪仅能提供80%～100%准确度的Sp（O2）值，因此，有必要采取一定的校准措施，降低脉搏血氧仪的检测误差。

3 Index 2XL校准Sp（O2）值

血氧饱和度模拟仪Index 2XL[9]预装了厂家的R曲线，Sp（O2）模拟可在35%～100%饱和度水平（1%增量）进行，可预置模拟重现多种患者状态，且轻便、易携带，是适用于当今市场上绝大多数血氧仪的最具多功能性的一款模拟仪，通过它可以对血氧仪进行校准，提高Sp（O2）值的准确度。具体校准步骤如下：

4 讨论

Sp（O2）反映了动脉血氧的浓度，可以判定人是否缺氧，对围手术期、重症监护中的临床诊断具有很大帮助。一般Sp（O2）值在90%以上为正常，表示无生命危险。脉搏血氧仪是无创伤、连续监测人体Sp（O2）的医学仪器，在使用中及时检定其输出参数准确性，保证血氧仪的正常工作，是医学工程人员的重要任务。

Index 2XL模拟仪提供了一种切实可行的脉搏血氧仪定标和检验的方法，可用于脉搏血氧仪制造和使用中的质量控制。本文介绍了Sp（O2）检测原理，分析了脉搏血氧仪检测的局限性，明确了Index 2XL模拟仪用于脉搏血氧仪校准的步骤，对于开展脉搏血氧仪的质量控制具有很好的指导意义。需要注意的是，Index 2XL模拟仪的 R曲线仅规定了80%～100%部分，因此在采用Masimo Set技术测试脉搏血氧仪时，建议使用运动级别1；在采用Nellcor Motion技术测试脉搏血氧仪时，建议使用运动级别2。

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[3]谢正洋.无创血氧饱和度的测量及无线监测系统的研制[D].苏州：苏州大学，2009.

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[8]福禄克医疗测试.Index2患者模拟器[EB/OL].（2011-04-22）[2014-04-15].http：//zh.flukebiomedical.com/biomedical/usen/biomedicaltest/simulators-&-controllers/index-2xl-series.htm?PID=56330.

[9]科讯医疗.FLUKE ProSim系列生命体征模拟仪赢得与时间的赛跑[EB/OL].（2012-08-31）[2014-04-10].http：//instrument.ofweek. com/2012-08/ART-8320088-8110-28638303.html.

（收稿：2014-04-05 修回：2014-08-10）

R318.6；TH776

B

1003-8868（2015）03-0158-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.03.158

266071山东青岛，解放军401医院核医学科（陈 燚）；453000河南新乡，解放军371医院药械科（王明昭）

（1）环境设置。使用Index 2XL应注意环境照明的干扰，可以使用其AMB选项修改Index 2XL默认的阳光背景照明，依据使用环境可选择阳光、50 Hz人造光或60 Hz人造光3种不同照明状况。

（2）装置连接。Index 2XL系统有一个光学试验指，用来代替实际的患者食指。将Index 2XL试验指插入到脉搏血氧仪探头（实际上就将2个装置连接在了一起），手指传感器连接到Index2XL的试验指时，应确保红色LED（发光二极管）处于底部，且与脉搏血氧仪的指尖传感器应尽量远。连接后，即可进行应用校准。

（3）合适的配置。若要通过试验指对脉搏血氧仪进行光学测试或电气测试，就必须知道测试脉搏血氧仪的光技术和R曲线数据，且所选的R曲线必须与所使用的技术相一致，具体技术及Index 2XL中相对应R曲线的信息需要咨询血氧仪厂家。Index 2XL预置了BCI（R）（3101）、Criticare（R）、Datascope（R）（Passport）等多个品牌的血氧仪R曲线。确定被测血氧仪的R曲线后，修改Index 2XL的血氧仪类型变量，使其与被测血氧仪相匹配。Index 2XL还另外提供了6家厂商的配置，可在主菜单2中通过Download Make菜单修改这6项配置。