Princip och komponenter
En pulsoximeter mäter andelen arteriellt hemoglobin som är mättat med syre (SpO₂). Utrustningen består av:
- Två LEDs — en röd (660 nm) och en infraröd (940 nm).
- En fotodiod — detekterar ljus som passerat genom vävnaden.
- En elektronisk processor — beräknar SpO₂ från absorptionsförhållandet.
Proben placeras på en tunn kroppsdel: finger, örsnibb eller framfoten hos spädbarn. Ljuset från LEDs passerar genom vävnaden och detekteras av fotodioden på andra sidan.
LED-våglängder och absorption
| Våglängd | Typ | Absorption |
|---|---|---|
| 660 nm | Rött ljus | Hb (deoxy) absorberar mer, HbO₂ absorberar mindre |
| 940 nm | Infrarött ljus | HbO₂ (oxy) absorberar mer, Hb absorberar mindre |
Signalbehandling
LEDs blinkar i en triplettsekvens 30 gånger per sekund:
- Röd LED på (660 nm) — mäter absorption vid röd våglängd.
- Infraröd LED på (940 nm) — mäter absorption vid infraröd våglängd.
- Båda av — mäter omgivande ljus (bakgrundskompensation).
Mikroprocessorn skiljer arteriell signal från venös och vävnadssignal genom att subtrahera minimum transmitterat ljus (diastole) från maximum (systole). Skillnaden representerar den pulserande arteriella komponenten.
Beer-Lamberts lag
Lagen beskriver hur ljusets attenuation beror på lösningens egenskaper:
| Symbol | Betydelse | Enhet |
|---|---|---|
| A | Absorbans = log10(I0/I) | Dimensionslös |
| ε | Molär absorptionskoefficient | L mol–1 cm–1 |
| l | Vägslängd genom lösningen | cm |
| c | Koncentration | mol L–1 |
Om I (transmitterat ljus) är mindre än I0 (infallande ljus) har en del av ljuset absorberats av lösningen. Mer koncentrerad lösning och längre väg = mer absorption.
Isobestisk punkt och absorptionsspektra
Den isobestiska punkten ligger vid 806 nm — där HbO₂ och Hb absorberar exakt lika mycket ljus oavsett saturationsgrad.
- Vid 660 nm: Hb absorberar mer än HbO₂ (absorption av HbO₂ < Hb).
- Vid 940 nm: HbO₂ absorberar mer än Hb (absorption av HbO₂ > Hb).
Kvoten mellan absorption vid 660 nm och 940 nm används för att beräkna SpO₂, via en empirisk kalibreringstabell framtagen genom att utsätta friska frivilliga för graderande hypoxi.
Orsaker till falskt låga värden
- Dålig perfusion — hypotension, vasokonstriktion, hypovolemi.
- Rörelseartefakter — darrning, transport.
- Elektrisk interferens — diatermiutrustning.
- Förhårdnad hud (callus) — minskar ljustransmission.
- Nagellack/konstgjorda naglar — absorberar ljus vid mätvåglängderna.
- Svår anemi — för få Hb-molekyler ger svag signal.
- Kardiella arytmier — oregelbunden pulsamplitud stör algoritmen.
- Methemoglobinemi — SpO₂ konvergerar mot ~85% oavsett verklig saturation.
- Ökad venös pulsation — t.ex. svår trikuspidalisinsufficiens.
- Intravenös metylenblått — absorberar ljus i 660–670 nm-bandet.
Orsaker till falskt höga värden
- Kolmonoxidförgiftning (COHb) — CO binder irreversibelt till hemoglobin. Pulsoximetern kan inte skilja COHb från HbO₂, vilket ger falskt höga SpO₂-värden.
- Cyanidförgiftning — cyanid blockerar den mitokondriella andningskedjan men påverkar inte hemoglobinets syrebindning. Blodet förblir saturerat trots svår cellulär hypoxi.
Övrigt och begränsningar
- Kalibreringskurvorna baseras på friska frivilliga vars saturation inte sänktes under ~85%. Under 85% är värdena extrapolerade och inte validerade.
- Fetalt hemoglobin (HbF) och sicklecellhemoglobin (HbS) påverkar inte pulsoximeterns avläsning.
- Pulsoximetri mäter saturation, inte partialtryck (PaO₂) eller totalt syreinnehåll. En normal SpO₂ garanterar inte adekvat syreleverans vid svår anemi.