牛帅，上海交通大学生物医学工程硕士，高级工程师，现任上海市医疗器械化妆品审评核查中心有源医疗器械审评部审评员。
牛帅同志曾在上海市医疗器械检验研究院从事医疗器械电磁兼容检测工作，在产品检测、标准研究等方面具备扎实的专业理论和实践能力。从事医疗器械审评核查工作后，在医用成像设备、医用软件等有源类医疗器械的技术审评方面积累了丰富的审评经验。多次担任国家药监局、上海市药监局、行业协会组织的器械审评培训讲师。
参与起草行业标准YY0505-2012《医用电气设备 第1-2部分：安全通用要求并列标准：电磁兼容 要求和试验》、国家药监局指导原则《液相色谱串联质谱系统注册审查指导原则》以及《上海市第二类医用独立软件注册申报资料指南》，同时作为项目负责人或主要研究者，完成科技部、国家药监局、上海市药监局等课题研究11项，在专业学术期刊累计发表论文8篇。
脉搏血氧饱和度监测技术的临床应用现状及进展
关键词：
脉搏血氧饱和度；主动健康；可穿戴设备
氧气是人体进行新陈代谢的关键物质，供氧不足会引起多种临床疾病，甚至导致不可逆性损伤。脉搏血氧饱和度是反映动脉血液含氧量的指标。我国医疗水平的不断提高和全民主动健康意识的不断提升，脉搏血氧饱和度作为监测个人健康水平的关键参数之一，越来越受到临床的重视。早期的血氧饱和度测量采用有创的方式，需抽取动脉血，利用血气分析仪进行电化学分析，测出氧分压进行计算，可提供准确的动脉血氧饱和度结果，一般认为是测量血氧饱和度的金标准。但是该方法有创且难以做到连续监测。自20世纪80年代以来，无创脉搏血氧饱和度测量技术出现并逐渐成熟，其利用血液中血红蛋白和还原血红蛋白对光的不同吸收特性计算脉搏血氧饱和度。有研究表明，脉搏血氧饱和度与动脉血氧饱和度具有显著相关性，在一定条件下可以作为替代指标反映血液的氧合程度。与有创方法相比，无创的脉搏血氧饱和度监测可以持续、实时地反映使用者氧合情况，有效减少使用者痛苦并降低感染风险，在主动健康领域逐步得到推广。
1 临床应用现状
在医疗机构中，任何有低氧血症风险的患者均可以使用脉搏血氧仪进行监测，因此脉搏血氧仪在急诊室、手术室、临床麻醉、监护治疗、急救转运等环境中得到大量应用。对于因肺部疾病、呼吸障碍等导致缺氧的患者，连续脉搏血氧饱和度监测能够帮助医生及时了解机体缺氧程度，为患者提供有效治疗。在社区和家庭医疗监护中，无创、连续的脉搏血氧饱和度监测可用于辅助判断用户是否有夜间低氧、睡眠呼吸暂停综合征等情况。虽然脉搏血氧饱和度测量得到了广泛应用，但是由于技术及工程学的限制，其准确性常常会受到外来因素的干扰[1]。如不同的传感器结构会显著影响光传播路径，使测量结果出现差异；低温、弱灌注、不同肤色、指甲油等会使接收单元采集到的透射光强偏离正常值；环境强光、体动和高频电外科干扰可能引入大量噪声而淹没有用信号。为排除外界干扰，实际使用中要求使用者处于静止状态，注意使用环境并选择与人体贴合度好、与主机匹配度高的传感器探头。
2 临床应用新进展
伴随着计算机、微电子、材料、无线电通信等新技术的发展，脉搏血氧饱和度监测逐步克服了传统的限制，可为主动健康医疗应用需求提供更多准确的信息。传统脉搏血氧仪仅提供脉搏血氧饱和度和脉搏率两个参数，新一代脉搏血氧饱和度监测技术除此之外还可以提供血流灌注指数、碳氧血红蛋白含量等其他参数。灌注指数交流分量与直流分量的幅值之比，反映了人体血流灌注的能力[2]。当患者处于低血流灌注（如局部肌肉紧张、低温等）时，输出的血氧信号幅值较小，脉搏血氧仪可以通过特定弱灌注算法提升信号强度，为医护人员提供可视参考值。利用多波长技术可以无创检测碳氧血红蛋白含量等，辅助对一氧化碳中毒患者的监护和治疗。
2.1 局部组织血氧监测
传统脉搏血氧仪的传感器一般用于具有高密度血管组织的部位如手指、脚趾、耳垂等。由于人体的复杂性，对于不依赖周期性的动脉搏动的组织，传统血氧仪不能及时反映其生理变化。已有研究开展脑氧监测用以监测脑组织的氧合情况，对围术期脑保护、新生儿脑保护以及运动医学具有重要意义。目前，局部组织血氧饱和度监测设备尚无国家或行业标准，总体评价指标和准确性要求尚待明确，由此需进一步研究探讨。
2.2 疾病筛查
疾病早筛查早诊治是构建主动健康医疗服务体系的重要路径。脉搏血氧饱和度测量与其他手段结合，可用于新生儿先天性心脏病筛查。由于大多数的先天性心脏病都伴有不同程度的由体循环血与静脉血混合而引起的低血氧，多个研究证实利用脉搏血氧筛查可显著提高先天性心脏病的检出率[3]。2011年美国儿科协会和心脏病协会提出了脉搏血氧饱和度筛查方案。2018年4月27日，我国国家卫生和计划生育委员会发布了健康儿童行动计划（2018—2020年）（国卫妇幼发［2018］9号），要求加强对新生儿先天性心脏病等严重多发出生缺陷疾病的筛查和防治，减少先天残疾。目前已在全国24 个省市启动新生儿先心病筛查项目，利用双指标法（心脏听诊和脉搏血氧饱和度检测）为出生后6～72h的新生儿开展先天性心脏病筛查。其中经皮血氧饱和度测定标准为：①右手和任一足经皮血氧饱和度低于90%者；②右手或任一足经皮血氧饱和度为90%～94%，或右手与任一足经皮血氧饱和度差异>3%者，于2～4h内重复测定后，结果无变化者，筛查结果为阳性。
2.3 用户健康管理
脉搏血氧饱和度信号与呼吸、心脏搏动等生理信息密切相关，利用大数据预测血压等参数，可帮助用户进行健康管理。最近有研究提出一种利用指氧饱和度光电容积图估算血压的方法[4]。该方法通过快速傅里叶变换提取心脏各成分的振幅、相位等关键特征，经神经网络训练后进行血压估计。通过对69例患者和23名志愿者进行验证，估算值与参考值均显示出良好的相关性。
综上所述，脉搏血氧饱和度是反映健康状态的重要生理参数。随着计算机技术、大数据、人工智能等技术的发展，血氧饱和度的临床应用不断扩展，将为主动健康、精准治疗提供便捷的技术支持。
[1]Chan ED, Chan MM, Chan MM. Pulse oximetry: understanding its basic principles facilitates appreciation of its limitations[J]. Respir Med, 2013, 107(6): 789-799.
[2]王小舟, 孙建华, 郭海凌, 等. 外周灌注指数对重症患者脉搏血氧饱和度测量准确性的影响[J]. 护理学杂志, 2017, 32(22): 47-49.
[3]Thangaratinam S, Brown K, Zamora J, et al. Pulse oximetry screening for critical congenital heart defects in asymptomatic newborn babies: a systematic review and meta-analysis[J]. Lancet, 2012, 379(9835): 2459-2464.
[4]Xing X, Sun M. Optical blood pressure estimation with photoplethysmography and FFT-based neural networks [J]. Biomed Opt Express, 2016, 7(8): 3007-3020.
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