Safer Dive：血氧偵測器判讀指南

文／賴瑋伶     繪圖／Andy Lu      手模／奕帆

身為進階的自由潛水者（大言不慚），可能會開始進行一些自主訓練。除了基本的自潛裝備之外，或許很多人也會考慮，是否該入手一支 老佛爺的指甲套 指夾式血氧偵測器，觀察自己的血氧濃度。本篇主要是介紹這個醫療儀器，應該如何正確操作並合理地判讀數據。

至於該怎麼運用在潛水訓練上，歡迎大家讀完文章以後一起討論、分享經驗。畢竟我目前使用血氧機的經驗大都來自於病人，而不是各位熱愛閉氣的超人啊。

等大家做好呼吸準備，就可以開始囉！

什麼是血氧飽和濃度？

呼吸時進入肺部的氧氣，從肺泡擴散到肺部的微血管之後，其中很小一部分溶解在血液中，大部分與紅血球上的血紅素 (hemoglobin)結合，再順著血管被攜帶到全身各處，供細胞使用。

而血氧濃度，就是指血液中，有多少比例的血紅素與氧氣結合。我們一般指稱的血氧濃度，更精確地說，是指「動脈」（充氧血）中的血液氧氣飽和濃度 (arterial oxygen saturation, SaO2)。

一個健康的人，身在海平面高度、呼吸一般空氣、處於靜止休息的情況下，動脈血氧飽和度大約介於９６－９８％；隨著血液循環，氧氣逐漸釋放給身體組織利用以後，最後回到右心房的靜脈血氧飽和度，平均約為７５％。 _{(Ref. 1)}

但很重要的一點是，我們不能單純根據以上數據，判斷一個人的血氧飽和度是否正常。

舉例說明：

1. A小姐身在海平面高度、呼吸一般空氣、處於靜止休息的情況下，動脈血氧濃度為９６％，但事實上，她平常處於完全相同的情況下，動脈血氧飽和度是９９％。現在測得９６％，對她來說有可能是異常。

2. B先生平常休息狀態下，動脈血氧飽和度正常（９６－９８％），但在（不閉氣）運動時，動脈血氧飽和度會下降超過５％，這也可能是異常的表現。

在此我們無法一一列舉所有狀況，再加上疾病綜合判斷會更複雜。若懷疑血氧異常、甚至伴隨身體不適，建議您就醫尋求專業諮詢。

若沒有健康上的疑慮，接著我們一起來看看這個玩具 儀器。

血氧偵測器原理

血氧偵測器，主要是運用了光譜分析法 (Spectrophotometry) 中的比爾定律 (Beer-Lambert Law) 。
這個定律告訴我們，當一個特定波長的光線，穿過某種溶液之後（溶液由會吸收此光線的溶質、和不吸收此光線的溶劑所組成），光的吸收度 (A)，與吸收係數 (α)、光徑長 (l)、濃度 (c)，成正比。

即 A = α l c

血液中的氧合血紅素 (oxyhemoglobin)，主要吸收波長介於８５０－１０００奈米的紅外光；去氧血紅素 (deoxyhemoglobin)，主要吸收６００－７５０奈米的紅光。血氧偵測器的設計，就是針對含氧和不含氧的血紅素，發出２種不同波長的光線（通常是９４０奈米、６６０奈米），再根據光的吸收度和其他數據，算出氧合血紅素和全血紅素的比例，也就是所謂的血氧飽和度。

在醫院內，可以透過抽取動脈中的血液，送到機器檢測，來得到血氧飽和度的數據。但一直抽血不僅麻煩又很痛啊！脈衝式血氧偵測器 (pulse oximeter)於是應運而生（大家平常會買的就是這種囉！）。

脈衝式血氧偵測器 (pulse oximeter)

主要組成：２個發光的二極體 (diodes)＋１個光感測器 (photodector)

前者發出２種不同波長的光線，再由後者接收。

以下為穿透式的血氧器示意圖（指夾式多是這種）。另外也有反射式，感測器與發光器設在同一邊。

脈衝式血氧機需要血管豐富的組織以利偵測，因此目前常見的設計大多針對手指、腳趾、耳垂、鼻翼、額頭等部位。但問題來了，這些部位的血管，可能同時有動脈、靜脈、微血管。儀器所顯示的數據，就是我們想要的動脈血氧飽和度嗎？

科學家用人體動脈的搏動，聰明地解決了這個問題。

由上圖可知，當儀器發射２種波長的光線（６６０ｎｍ／９４０ｎｍ），因為動脈博動的關係，事實上感光器會得到這２個光線在脈衝期的光吸收度（Ａ＋Ｂ／Ｃ＋Ｄ），和非脈衝期的光吸收度（Ｂ／Ｄ）。

以上數據，經過數學計算、再以抽血測得的動脈血氧飽和度 (SaO2) 校準之後，就可以得出脈衝式的動脈血氧飽和度值 (SpO2)。而最後呈現在儀器上的數值，一般都是來自過去３－６秒內的數據平均。

SpO2的數據需要以SaO2校準，而SaO2的數據，通常來自參與血氧飽和度實驗的健康自願者。若透過人為的方式，使受試者的血氧過低，會有實驗道德上的問題，因此７５％以下的SaO2校準資訊，是將受試者的實驗數據，加以數學推算得來的結果。

脈衝式血氧器的製造商，對於數值的準確性，大多如下宣告：

SpO2 ７０－１００％：與真實數據約有±２％以內的差距

SpO2 ５０－７０％：與真實數據約有±３％以內的差距（？）

因AIDA的官方學習手冊中有提到，當血氧濃度下降到４５－５０％時，就可能有失去意識（即black out, BO）。因此為了脈衝式血氧偵測器在７０％以下的準確率，花了很多時間閱讀相關文獻。最後發現，實驗結果變異性非常大，SpO2與SaO2的差距，５％－２０％都有 _{(Ref. 7-9)}。

脈衝式血氧偵測器的準確性，相關實驗結果如下：

SpO2 ９０％以上：與標準SaO2參考值，差距在±２－３％以內 _{(Ref. 10-12)}

SpO2 ９０％以下準確度下降，SpO2 ８０％以下與標準值差距更明顯 _{(Ref. 13)}

針對臨床上血氧飽和度變化大、較可能發生低血氧狀況的嚴重病人，脈衝式血氧機可信度較低 (Ref. 14)

因此幾乎所有關於脈衝式血氧機的回顧型文章，都建議臨床工作者，在較嚴重的缺氧情況下，需以抽取動脈血液得到的數值為判斷依據。 _{(Ref. 15-17)}

使用方法與排除異常

一般我們購買的大都是夾手指的脈衝式血氧器，使用方法蠻直觀的，開機、選一隻手指伸進去，等待3-6秒，應該就可以看到血氧值。有些機型會連帶顯示心跳、甚至脈衝的圖形。以下列出一些常見的異常狀況，如果在偵測上有問題，可以先初步檢視一下是否有以下狀況，若可能是疾病造成，請就醫治療。

應用於自潛訓練的優點與限制

以下根據本篇文章有提到的內容簡單分析，在實際應用上，請大家多多分享經驗。

結語

恭喜來到文章的結尾！。若您發揮超人般的耐心一路閱讀至此，或許可以理解為什麼光是一支老佛爺的指甲，需要連帶提到這麼多東西。在醫學上（或許人生也是如此），每一個主觀陳述與客觀數據，背後都有許多可能的原因。當我們擁有愈多資訊，判斷上就能夠愈「趨近」事實。

零風險的潛水方式／醫療行為並不存在，但讓它「趨向」安全，是我們能夠努力做到的事。

參考資料:

1. Oxygenation and mechanisms of hypoxemia, Uptodate
2. Julie-Ann Collins. Relating oxygen partial pressure, saturation and content: the haemoglobin–oxygen dissociation curve. Breathe 2015 11: 194-201.
3. Nitzan M, Romem A, Koppel R. Pulse oximetry: fundamentals and technology update. Med Devices (Auckl). 2014;7:231-9
4. Pulse oximetry, Uptodate
5. Jubran A. Pulse oximetry. Crit Care. 2015;19(1):272
6. Grace RF. Pulse oximetry. Gold standard or false sense of security? Med J Aust 1994; 160:638
7. Fanconi S. Pulse oximetry for hypoxemia: a warning to users and manufacturers. Intensive Care Med 1989; 15:540
8. Carter BG, Carlin JB, Tibballs J, et al. Accuracy of two pulse oximeters at low arterial hemoglobin-oxygen saturation. Crit Care Med 1998; 26:1128
9. Perkins GD, McAuley DF, Giles S, et al. Do changes in pulse oximeter oxygen saturation predict equivalent changes in arterial oxygen saturation? Crit Care 2003; 7:R67
10. Van de Louw A, Cracco C, Cerf C, et al. Accuracy of pulse oximetry in the intensive care unit. Intensive Care Med 2001; 27:1606.
11. Wouters PF, Gehring H, Meyfroidt G, et al. Accuracy of pulse oximeters: the European multi-centre trial. Anaesth Analg 2002; 94:S13.
12. Webb RK, Ralston AC, Runciman WB. Potential errors in pulse oximetry. II. Effects of changes in saturation and signal quality. Anaesthesia 1991; 46:207.
13. Jubran A, Tobin MJ. Reliability of pulse oximetry in titrating supplemental oxygen therapy in ventilator-dependent patients. Chest 1990; 97:1420.
14. Perkins GD, McAuley DF, Giles S, et al. Do changes in pulse oximeter oxygen saturation predict equivalent changes in arterial oxygen saturation? Crit Care 2003; 7:R67.
15. Pretto JJ. Clinical use of pulse oximetry: official guidelines from the Thoracic Society of Australia and New Zealand. Respirology. 2014 Jan;19(1):38-46
16. McMorrow RC. Pulse oximetry. Curr Opin Crit Care. 2006 Jun;12(3):269-71
17. Sinex JE. Pulse oximetry: principles and limitations. Am J Emerg Med. 1999 Jan; 17(1):59-67

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