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脉搏氧饱和度监测仪(pulse oximeter, PO)用于监测脉搏血氧饱和度(pulse oxygen saturation, SpO2)，在一般情况下，是一种能较好反映动脉血氧饱和度(arterial blood saturation , SaO2)的连续无创监测方法。相应的计算公式为： SpO2 =HbO2/(HbO2+RHb) ×100 %
SaO2 =HbO2/(HbO2 + RHb + MetHb + COHb + ……) ×100 %
其中，HbO2为氧合血红蛋白(oxyhemoglobin)，RHb为还原血红蛋白(reduced hemoglobin)，MetHb为正铁血红蛋白(methemoglobin)，COHb为碳氧血红蛋白(carboxyhemoglobin)。 PO结构上包括外围探头（包含1个光电探测器和2个发光二极管，如图1所示）和微处理器单元。常见的PO可发出波长为940nm的红外光和波长为660nm的红光。由图2可见，在这两个波长之下，HbO2和RHb吸光度比值间的差异最大，根据光电探测器探测结果可计算出SpO2。 
图1. PO外围探头工作示意图 
图2.各类血红蛋白吸收光谱曲线 在监测部位，搏动性组织（变化着的小动脉血流量）和非搏动性组织（皮肤、肌肉、未随心跳改变的部分动脉血流量、静脉血及其他组织）都吸收光波（如图3所示），前者吸收的光量为搏动性信号（AC），后者吸收的光量为非搏动性信号（DC）。因此，指氧监测曲线会随心脏跳动呈脉动式，仪器可根据搏动性信号计算SPO2。测量时应尽量选择其他吸光组织较少而动脉血运丰富的部位，如手指、耳垂。
图3.监测下手指末梢组织血管示意图（该图片转自协和八微信公众平台） 
图4.指氧监测中的AC和DC 脉搏氧灌注指数（Perfusion Index，PI）和灌注变异指数（Pleth Variability Index，PVI，是呼吸周期中PI变异性参数）可基于上述测量参数计算得到，是新一代脉搏氧饱和度测量仪新增的测量参数，分别为可用于连续评价组织灌注和容量状态的无创性监测指标。计算公式分别为：PI=AC/DC ×100%
PVI=（PImax-PImin）/PImax ×100%其中，PImax为呼吸周期中PI的最大值，PImin为呼吸周期中PI的最小值。
1.其他血红蛋白的影响：COHb在660nm的红光处与HbO2有类似的光吸收，CO中毒的患者测得的SPO2呈假性高值。MetHb在660nm波长的红光处具有与RHb相同的吸收,在940nm波长的红外光处的吸收又明显大于HbO2和RHb。当病人存在高铁血红蛋白血症时,如MetHb含量＜20%，SPO2下降值约为MetHb含量的1/2，当MetHb含量更高时，PO 所测得的SpO2接近85%,而与真实的SaO2无关。
2.Hb值：贫血时，SpO2在一定程度上低于SaO2，Hb值越低，偏差越大（Hb＜50g/L时有明显偏差）。红细胞增多症对SpO2值无影响。
3.低灌注：心输出量(cardiac output，CO)的降低、低温、体循环血管阻力的增加、休克、血管收缩剂的应用等导致组织低灌注的因素可造成SpO2的信号减弱，导致SpO2数值的无法读取或错误的SpO2低值。当收缩压＜80mmHg时，SpO2准确性显著减低，此时将探头换至组织并不薄弱而灌注相当较高的其他部位（如额头、脸颊等），可获取相对准确的读数。因此PI值越大，SpO2值越可信。
4.肤色、黄疸、静脉用染料：深肤色可使PO测量信号减弱，以致产生错误的SpO2值。黄疸对通常使用的PO所测得的SpO2无影响。静脉注射美蓝、靛氰绿和酸性靛蓝等染料可引起SpO2突然降低，开始变化时间为注射后1-2个循环时间(30s～45s)，注射后30min，SpO2逐渐恢复至注射前水平。其中，引起的降低美蓝最为明显，酸性靛蓝最轻。
5.指甲油：蓝色指甲油的光吸收波长接近660nm，对SpO2有显著影响，造成SpO2假性降低。黑色指甲油有明显的阻光效应，影响SpO2测量。其他颜色也可造成SpO2的假性降低 ,但程度较轻。
6.测量环境：环境光的闪烁频率与PO发光二极管的光闪烁频率相近时，可使SpO2假性增高。机体受测部位的活动，特别是颤抖时，可使SpO2降低甚至不能读取。
7.其他：胎儿血红蛋白对SpO2测量无影响。血管扩张剂可使SpO2轻微下降。病理性静脉搏动(如三尖瓣关闭不全)时，SpO2假性下降。
图5.SpO2监测的影响因素 1.反映交感神经兴奋性的良好指标：如气管插管和切皮时，指脉波振幅迅速变小，表明存在血管收缩。随着刺激的结束，波形逐渐恢复。有助于判断麻醉的深浅。
2.反映外周灌注和肾灌注：波形宽大，振幅高，表明灌注良好，反之则差。此特点在体外循环中间有明显的表现。其中PI为灌注的一个量化指标。
3.反映心肌收缩力：波形的上升支倾斜表明收缩力降低，对心衰病人的病情判断有一定价值。
4.间接反映血容量：波形出现随呼吸周期变化而波动（PVI数值较大），提示有明显的血容量不足。可用于对休克病人和体外循环后病人容量的判断。PVI值在机械通气的病人身上更准确，容易受到自主呼吸，心律失常的影响。
Pulse oximetry , video in clinical medicine, NEJM, 2011 Miller anesthesia, 8th editon Mannul of clinical anesthesiology Dorlas JC, Nijboer JA: Photo-electric plethysmography as a moni- toring device in anaesthesia: application and interpretation, Br J Anaesth 57:524-530, 1985. Cannesson M, Attof Y, Rosamel P, et al: Respiratory variations in pulse oximetry plethysmographic waveform amplitude to predict fluid responsiveness in the operating room, Anesthesiology 106:1105-1111, 2007. Cannesson M, Delannoy B, Morand A, et al: Does the pleth variability index indicate the respiratory-induced variation in the plethysmogram and arterial pressure waveforms? Anesth Analg 106:1189-1194, 2008.
作者：协和麻醉科 王瑾
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