ОКСИГЕМОМЕТРИЯ

ОКСИГЕМОМЕТРИЯ (лат. oxy[genium] кислород + греч, haima кровь + metreo мерить, измерять) — метод определения степени насыщения крови человека кислородом для оценки эффективности функции внешнего дыхания, основанный на различиях спектров поглощения у оксигемоглобина и восстановленного гемоглобина.

В 1873 г. Фирордт (К. Vierordt) и в 1900 г. Гюфнер (С. G. Hiifner) установили спектральные различия окисленного и восстановленного гемоглобина. Восстановленный гемоглобин в р-рах поглощает проходящий видимый красный свет (с длиной волны в 620—680 нм) во много раз сильнее, чем раствор оксигемоглобина.

С другой стороны, обе эти формы гемоглобина поглощают проходящий инфракрасный свет (длина волны приблизительно 810 нм) в одинаковой степени в так наз. изобести-ческой точке.

При прохождении монохроматического света через слой р-ра свет частично поглощается. Величина этого поглощения подчиняется закону Бугера — Ламберта — Беера: оптическая плотность р-ра (D) прямо пропорциональна концентрации определяемого вещества в р-ре (С), толщине слоя р-ра (L) и коэффициенту поглощения (е), найденному для длины волны, соответствующей длине волны монохроматического света (l), при концентрации (С = 1%) и толщине слоя р-ра (L = 1 см):

D = C*L*e.

Если толщина слоя р-ра и коэффициент поглощения будут постоянны, изменения оптической плотности р-ра будут точно соответствовать изменениям его концентрации.

В 1935 г. Крамер (К. Kramer) доказал, что поглощение проходящего света цельной кровыо, в общем, подчиняется этому закону. В этом же году Маттес (К. Matthes) выявил, что при просвечивании светом живых тканей человека (например, ушной раковины, складки кожи и т. п.) их оптическая плотность зависит также и от кровенаполнения сосудов этих тканей.

Для учета этого явления Маттес предложил использовать метод фотоплетизмометрии, при к-ром на ткани подается свет с длиной волны, соответствующей изобестической точке спектра поглощения гемоглобина. Это позволяет в известной степени исключить влияние концентрации гемоглобина, толщины слоя крови и кровенаполнения на точность измерения.

О. производится с помощью специального спектрофотометра — оксигемометра (оксиметра). Этот прибор определяет величину (С, %) отношения количества оксигемоглобина к имеющемуся в крови гемоглобину, т. е. к сумме восстановленного и оксигенированного гемоглобина:

Существуют методы непрерывной бескровной О. (без взятия проб крови) и О. одномоментной, со взятием отдельных проб крови, а также непрерывные исследования оксигенации в потоке крови.

При регистрации уровня оксигенации крови с помощью специального устройства на диаграммной бумаге записывается оксигемограмма. Оксигемография позволяет документировать и выявлять быстро протекающие изменения оксигенации крови, к-рые не удается заметить при визуальном наблюдении.

Наиболее распространен метод непрерывной бескровной О., при к-ром фотодатчик оксигемометра (оксигемографа) одевается на ушную раковину. В фотодатчике имеются два фотоэлемента: один фотоэлемент рабочий (селеновый), чувствительный к видимому красному свету, а другой компенс ато рн ы й (се рнисто-се ре б р я-ный), чувствительный к инфракрасному свету.

Первый фотоэлемент служит для определения степени оксигенации крови, второй — для компенсации искажений, связанных с пульсовыми изменениями кровенаполнения сосудов ушной раковины. Миниатюрные лампочки фотодатчика просвечивают и нагревают ткани ушной раковины приблизительно до 40°. При этом происходит расширение сосудов, увеличение объемного кровотока через капилляры. Спустя 15— 20 мин. после начала прогрева ушной раковины, когда через ее капилляры начинает протекать кровь, близкая но содержанию кислорода к артериальной крови, приступают к исследованию (снимают показания со шкалы встроенного в прибор миллиамперметра или включают специальное пишущее устройство оксигемографа).

Показатели степени оксигенации крови, определяемые с помощью ушного датчика, являются относительными, и их величина зависит о г исходной установки стрелки миллиамперметра прибора до начала исследования. Для здорового человека в обычных условиях стрелку миллиамперметра ставят на 96—98%, а после двухминутного глубокого вдыхания кислорода — на 100% . При явлениях дыхательной или сердечнососудистой недостаточности исходную установку стрелки производят на основании дополнительного исследования величины оксигенации крови по Ван-Слайку (см. Ван-Слайка методы) или с помощью кювет-ного оксигемометра, к-рый позволяет спектрофотометрически определить степень оксигенации в небольшой порции артериализированной крови, взятой из разогретого в течение 10— 15 мин. в горячей воде пальца или из артерии, под слой вазелинового масла (для избежания контакта исследуемой крови с воздухом). Кровь из-под масла переносят в кювету со стеклянным дном, к-рую располагают над осветителем и фотоэлементом. Свет от осветителя падает на слой крови и, отражаясь, попадает на фотоэлемент.

О., и особенно оксигемографию, применяют во врехмя наркоза, при операциях на грудной клетке, в палатах реанимации и интенсивной терапии.

Так, у больных после операций на грудной клетке О. позволила выявить дыхательную недостаточность в 74,8% всех наблюдений (на основании клин, признаков это осложнение было выявлено лишь в 24%).

О. широко применяют совместно с функц, пробами — пробой с дыханием чистым кислородом, с задержкой дыхания, с дозированной физ. нагрузкой и др., а также в клинической и спортивной медицине, в исследованиях по физиологии дыхания, физиологии труда, при врачебно-трудовой экспертизе, т. е. во всех случаях, когда необходимо выявить эффективность внешнего дыхания и слаженность функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Оксигемометры (оксигемографы) — приборы для измерения (записи) степени насыщения гемоглобина крови кислородом.

Существует 5 типов оксигемомет-ров (оксигемографов): для дробного одномоментного анализа содержания оксигемоглобина в пробе крови (кюветный оксигемометр); для непрерывного определения и графической регистрации количества оксигемоглобина в тканевой капиллярной крови (оксигемометр или оксигемограф с ушным датчиком); комбинированные приборы для определения оксигемоглобина в пробе крови и непрерывного определения ушным датчиком оксигемоглобина в тканевой капиллярной крови; для непрерывного контроля оксигенации потока крови в магистралях аппарата искусственного кровообращения (проточный оксигемометр или оксигемограф); для исследования насыщения гемоглобина кислородом непосредственно в сосудах организма. Перед использованием все приборы калибруются по прилагаемым к ним стандартам.

Первую модель оксигемометра в СССР создали в 1942 г. Е. М. Крепе и М.С. Шииалов.

В 1944 г. ими был разработан первый промышленный образец отечественного оксигемометра.

Кюветный оксигемометр был создан в 1956 г. Определение оксигемоглобина этим прибором занимает 30—40 сек. и требует 0,4 мл крови.

Рис. 1. Индикаторный оксигемограф (модель 033М) с открытым лентопротяжным механизмом: 1 — ручка вращения барабана; 2 — ручка переключателя скорости; 3 — ручка вращения и фиксации рулона бумаги; 4— лентопротяжный механизм; 5 — винт-заглушка; 6 — перо-чернильница; 7 — ручка подъема пера; 8 — крышка отсека настройки; 9 — ручка установки исходного насыщения; 10 — ручка переключателя диапазонов; 11 — розетка для подсоединения преобразователя; 12 — клемма «Земля»; 13 — предохранитель.

Индикаторный оксигемограф 036М Ленинградского производственного объединения «Красногвардеец» выпускается с 1960 г. и предназначен для наблюдения и автоматической графической записи на бумажной ленте степени насыщения гемоглобина крови кислородом (рис. 1).

Рис. 2. Комбинированный оксигемометр (модель 057М): 1 — место установки кюветы; 2 — миллиамперметр (градуированный в процентах оксигемоглобина); 3 — ручка включения прибора; 4 — ручки переключения диапазонов; 5 — ручка калибровки для измерения насыщения циркулирующей крови; 6 — ручка установки стрелки миллиамперметра в исходное положение; 7 — ручка переключения места измерения («кювета» — «ухо»); 8 — ручки калибровки для измерения насыщения крови в кювете; 9 — ушной датчик.

Комбинированный оксигемометр 057М с кюветным и ушным датчиками создан в 1960 г.; выпускается Ленинградским производственным объединением «Красногвардеец» (рис. 2), является сочетанием двух приборов. Измерение фототока оксигемометра происходит на одноцветном участке спектра, в результате чего возникают нек-рые погрешности при больших колебаниях концентрации гемоглобина в крови.

Рис. 3. Проточный фотоокси-гемометр (модель ФОГ-1): 1 — измерительный блок; 2 — ручка калибровки шкал «А» и «Б»; 3 — индикаторные шкалы «А» и «Б»; 4 — проточный фотоэлектрический блок (измерения и контроля); 5 — сменный датчик; 6 — коннекторы для подключения аппарата искусственного кровообращения; 7 — кронштейн для крепления к аппарату искусственного кровообращения; 8 — контрольная сигнальная лампа; 9 — выключатель прибора.

Проточный фотооксигемометр ФОГ-1 создан в 1970 г., выпускается Ленинградским производственным объединением «Красногвардеец» (рис. 3). Принцип работы прибора основан на измерении фототока в области спектра 640 нм, характеризующего количество окисленного гемоглобина, и фототока в области спектра 805 нм, характеризующего весь гемоглобин (окисленный и восстановленный). Прибор используется в комплексе с аппаратом искусственного кровообращения для непрерывного контроля за степенью насыщения гемоглобина кислородом, что определяется по показаниям двух измерительных приборов (шкалы А и Б) и с помощью специальной номограммы. Диапазон измерения насыщения гемоглобина кислородом у прибора от 40 до 100% с погрешностью не более 5% .

Фотоэлектрический оксигемометр. В приборе для инвазивного измерения насыщения гемоглобина кислородом в сосудах организма применяют датчики с волоконной оптикой. При этом используется разница коэффициента отражения оксигемоглобина и гемоглобина в красной и инфракрасной областях спектра. В большинстве подобных приборов датчики рассчитаны на диапазон волн длиной 660 и 805 нм.

За рубежом получили довольно широкое распространение фотоэлектрические оксигемометры с цифровой индикацией, например, «In vivo oxymeter ТМ» (США).

Автоматический оксигемометр ОИ-1 со стекловолоконным датчиком для измерений оксигемоглобина непосредственно в сосудах организма разработан в СССР в 1970 г. Принцип действия прибора состоит в том, что импульсы излучения в двух спектральных диапазонах поочередно поступают в кровеносный сосуд по пучку стеклянных световодов (см. Оптика), помещенных в катетер. Излучение, отраженное оксигемоглобином (измененного спектрального состава), отводится другим пучком световодов того же катетера и поступает на фотоэлектрический анализатор. Отраженные сигналы обрабатываются т. о., что напряжение, показываемое на приборе, оказывается пропорциональным кислородному насыщению гемоглобина исследуемой крови. Результат измерений может быть записан на диаграммной ленте электронного потенциометра.

Оксигемометры подобного типа открывают широкие возможности для непрерывного длительного наблюдения за кислородным режимом больных, находящихся в реанимационных отделениях.



Библиография: Балаховский С. Д. и Балаховский И. С. Методы химического анализа крови, с. 59, М., 1953; Веткин А. Н. и др. Непрерывная регистрация содержания оксигемоглобина при искусственном кровообращении, Мед. техн., № 5, с. 50, 1970; Дембо А. Г. и Крепе E. М. Методы исследования функции внешнего дыхания, в кн.: Физиол. методы в клин, практике, под ред. Д. А. Бирюкова, с. 78, JI., 1966; Крепе E. М. Оксигемометрия, JI., 1959, библиогр.; Кружалова И. А. и д р. Фотоэлектрические океигемометры с волоконной оптикой, Мед. техн., № 12, с. 48, 1971; Морозов П. А. и др. Автоматический оксигемометр со стекловолоконным датчиком, там же, № 5, с. 15, 1970; Cole J. S. а. о. Clinical studies with a solid state fiberoptic oximeter, Amer. J. Cardiol., v. 29, p. 383, 1972.



Популярные статьи

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Поделиться: