血氧饱和度的测量原理

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监护仪血氧饱和度的测量原理及常见故障分析

作者：孙健

来源：《中国新技术新产品》2013年第04期

摘 要：本文简单介绍了多参数监护仪计量检定中血氧饱和度的测量原理和经常遇到的一些故障分析

关键词： 监护仪 ；血氧饱和度； 测量 ；原理； 故障

中图分类号：TH77 文献表识码：A

多参数监护仪是一种为临床医学诊断提供重要病人信息的设备，它通过各种功能模块，可实时检测人体的心电信号、心率、血氧饱和度、血压、呼吸频率和体温等重要参数。随着现代计量检定校准技术的不断发展，多参数监护仪的计量检定也已经成为医学计量的重要组成部分。而其中作为多参数监护仪检定中重要组成部分的血氧饱和度的检定，因其在临床救护中监测血液氧合能力的不可替代性而格外受到临床医护人员的关注。下面就结合日常检定工作简单介绍一下监护仪血氧饱和度的测量原理及常见故障分析。

氧是维系人类生命的基础，人体的新陈代谢就是一个生物氧化的过程，通过心脏的收缩和舒张使人体的血液脉动地流过肺部，新陈代谢过程中所需要的氧经呼吸运动由肺部进入人体血液，在这里与血液红细胞中的血红蛋白（Hb）结合成氧合血红蛋白（HbO2），再输送到人体个部分组织细胞中去，以维持组织细胞的新陈代谢。血氧饱和度就是血液中被氧结合的氧合血红蛋白（HbO2）的容量占全部可结合的血红蛋白（Hb）容量的百分比，即血液中血氧的浓度。它是呼吸循环以及临床诊断上的重要生理参数，在许多生理及临床检测过程中需要周期性的采样和计算血氧饱和度，例如对于心脏病人的治疗过程中、麻醉手术及术后或氧疗过程中及时了解病人的血氧含量是十分重要的；临床上通过监测动脉血氧饱和度对肺的氧合和血红蛋白携氧能力进行评估。正常的人体动脉血的血氧饱和度为98%，静脉血为75%。还有一个概念是功能性氧饱和度，它是指HbO2浓度与HbO2+Hb浓度之比，有别于氧合血红蛋白所占百分数。

第３１卷第６期　２０１０年１１月　应用光学　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ　Ｖ０１．３１　Ｎｏ．６　ＮＯＶ．２０１０　

文章编号：１００２—２０８２（２０１０）０６—０９８９—０４　

脑组织血氧饱和度的微创在位测量　

戴丽娟　，花国然　，钱志余　

（１．南通大学机械工程学院，江苏南通２２６０１９；　２．南京航空航天大学生物医学工程系，江苏南京２１００１６）　

摘　要：利用光纤光谱仪和光纤探头建立脑组织血氧饱和度（ｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ　ｏｘｙｇｅｎ　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ，　

ｓＯ。）微创在位测量系统。将悬乳液和全血的混合溶液作为生物组织模型，获取模型在不同ＳＯｚ下　

可见光区实时吸收光谱与血氧分析仪所测ＳＯ　数据的样本集，将吸收光谱作归一化处理后取得　

５００　ｎｍ～６００　ｎｍ区间的４个光谱特征参量，通过统计分析建立特征参量与血氧饱和度的经验公　

式。结果表明：利用该系统获得了３０只大鼠脑皮层不同深度的血氧饱和度Ｓｏｚ，其范围为６４　～　

７６　。这种方法有助于脑外科微创手术中实时在位测试脑组织血氧饱和度研究。　

关键词：血氧饱和度；光谱仪；光纤探头；脑组织　

中图分类号：ＴＮ２０６；０６３　文献标志码：Ａ　

Ｉｎ　ｓｉｔｕ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ　ｏｘｙｇｅｎ　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｒａｉｎ　ｔｉｓｓｕｅ　

ＤＡＩ　Ｌｉ—ｊｕａｎ　。ＨＵＡ　Ｇｕｏ～ｒａｎ　。ＱＩＡＮ　Ｚｈｉ—ｙｕ　

（１．Ｃｏｌｌｅｄｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｎａｎｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｔｏｎｇ　２２６０１９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２　１　００１　６，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｉｎ　ｓｉｔｕ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ　ｏｘｙｇｅｎ　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ（ＳＯ２）ｉｎ　

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基于光学检测的脉搏血氧饱和度测量

作者：罗彦玲

来源：《决策与信息·下旬刊》2013年第04期

摘 要 血氧饱和度与人体的循环系统、呼吸和心肺功能等直接相关，是临床监测不可缺少的参数之一。血氧饱和度的测量分为有创法与无创法，无创检测为红外光学检测法，根据动脉血液中氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收光谱曲线存在很大差异，利用动脉血液对光的吸收量随动脉搏动而变化的原理，结合朗伯-比尔（Lamber-beer）定律获取脉搏血氧饱和度。测量过程中需要对相关参数进行定标。

关键词 脉搏血氧饱和度 光学检测 朗伯-比尔定律

中图分类号：R446 文献标识码：A

一、引言

血氧饱和度是反应血液中氧合血红蛋白含量的一个参数，是氧合血红蛋白（HB02）的容量占全部可结合血红蛋白（HB）容量的百分比。血氧饱和度是呼吸循环的重要生理参数，标志基本的生命体征，可帮助人们了解自身的健康情况。

血氧饱和度测量通常分为有创法与无创法，有创法即为电分析法，需要对人体进行采血再用再利用分光光度计或血气分析仪计算血氧饱和度的。无创检测法为光学法，测量原理是采用光电传感器发射光谱，根据动脉血液对光的吸收量随动脉搏动而变化的原理进行测量，测量结果又为脉搏血氧饱和度。

二、脉搏血氧饱和度测量原理

动脉血液中氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收光谱曲线存在很大差异，利用这一特性即可对组织中血液成份进行研究。由于动脉的搏动可引起被测部位血流量的变化，因此当光源穿过人体被测部位时，将产生光吸收量的变化，而非血液组织（如皮肤、指甲、肌肉和骨骼等）

的光吸收量通常是保持恒定不变的，从而引起接收光强度的细微变化。光谱学的方法就是利用了氧合血红蛋白（HbO2）和还原血红蛋白（Hb）对两种不同光源（一般为红光和红外光）的吸收不一样的特性，通过检测血流量变化引起的光吸收量变化来求SPO2的。

血氧探头的工作原理

血氧探头是一种医疗设备，用于测量人体的血氧饱和度。它通过一种非侵入性的方式，将红外光和红光传感器放置在皮肤上，以测量血液中氧气和二氧化碳的浓度。其工作原理如下：

1. 发射红外光和红光：血氧探头会通过内部发光二极管（LED）分别发出红外光和红光两种光线。这两种光线的波长分别为近红外和红光。

2. 光线穿透皮肤：发出的光线会穿过皮肤并被血液吸收。红血球中的血红蛋白对红外光和红光的吸收率是不同的，因此可以利用这一特性来测量血液中的氧气饱和度。

3. 接收光线反射：探头上也设置了接收器，用于接收透过皮肤反射回来的光线。通过接收到的光线，探头可以测量光的吸收量。

4. 利用比例法计算血氧饱和度：根据红外光和红光的吸收比例，血氧探头可以计算出血液中氧气的饱和度。这是因为氧气和二氧化碳对红外光和红光的吸收比例是不同的。

5. 显示测量结果：血氧探头会将测量得到的血氧饱和度数据传输给显示屏或监护设备，供医护人员进行观察和分析。

通过这种工作原理，血氧探头可以快速、准确地测量血氧饱和度，为临床诊断和监测提供有价值的数据。