Насыщение кислородом (медицина)

Циркуляция крови: красный — насыщенный кислородом (артерии), синий — деоксигенированный (вены)

Насыщение кислородом (сатура́ция) — это доля насыщенного кислородом гемоглобина относительно общего гемоглобина в крови. Организм человека требует и регулирует очень точный и специфический баланс кислорода в крови. Нормальные уровни насыщения артериальной крови кислородом у человека составляют 95–100 процентов. Если уровень ниже 90 процентов, это считается низким и называется гипоксемией^[1]. Уровень кислорода в артериальной крови ниже 80 процентов может нарушить работу органов, таких как мозг и сердце, и требует незамедлительного вмешательства. Продолжительный низкий уровень кислорода может привести к остановке дыхания или сердца. Кислородная терапия может использоваться для повышения уровня кислорода в крови. Оксигенация происходит, когда молекулы кислорода попадают в ткани организма. Например, кровь насыщается кислородом в легких, где молекулы кислорода перемещаются из воздуха в кровь. Оксигенация обычно используется для обозначения насыщения кислородом в медицине.

Определение

Кривая сатурации гемоглобина

В медицине насыщение кислородом, обычно называемое «сатурация», измеряет процент участков связывания гемоглобина в кровотоке, занятых кислородом^[2]. При низком парциальном давлении кислорода большая часть гемоглобина дезоксигенируется. Примерно на 90% (значение варьируется в зависимости от клинического контекста) насыщение кислородом увеличивается в соответствии с кривой диссоциации кислород-гемоглобин и приближается к 100% при парциальном давлении кислорода > 11 кПа. Пульсоксиметр использует характеристики поглощения света насыщенным гемоглобином, чтобы определить насыщение кислородом.

Физиология

Организм поддерживает стабильный уровень насыщения кислородом по большей части за счёт химических процессов аэробного метаболизма, связанных с дыханием. Используя дыхательную систему, красные кровяные тельца, в частности гемоглобин, собирают кислород в лёгких и распределяют его по всему телу. Потребности организма в кислороде крови могут колебаться, например, во время упражнений, когда требуется больше кислорода^[3], или при жизни на больших высотах. Говорят, что кровяная клетка «насыщена», когда несёт нормальное количество кислорода^[4]. Как слишком высокий, так и слишком низкий уровень могут иметь неблагоприятные последствия для организма^[5].

Измерение

Значение SaO₂ (сатурация артериальной крови кислородом, определяемая анализом газов артериальной крови^[6]) ниже 90% указывает на гипоксемию (которая также может быть вызвана анемией). На гипоксемию из-за низкого SaO₂ указывает цианоз. Насыщение кислородом можно измерить в разных тканях:^[6]

• Насыщение венозной крови кислородом (SvO₂) - это процент насыщенного кислородом гемоглобина, возвращающегося в правую часть сердца. Его можно измерить, чтобы увидеть, удовлетворяет ли доставка кислорода потребностям тканей. SvO₂ обычно колеблется от 60 % до 80 %^[7]. Меньшее значение говорит о том, что организму не хватает кислорода и возникают ишемические заболевания. Это измерение часто используется при лечении с помощью аппарата искусственного кровообращения (экстракорпоральное кровообращение) и может дать перфузиологу представление о том, какой объём кровотока необходим пациенту, чтобы оставаться здоровым.
• Насыщение тканей кислородом (StO₂) можно измерить с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области. Хотя измерения всё ещё широко обсуждаются на предмет точности получаемых данных, они дают представление об оксигенации тканей в различных условиях.
• Периферическое насыщение кислородом (SpO₂) - это оценка уровня насыщения кислородом, обычно измеряемая с помощью пульсоксиметра. Его можно рассчитать с помощью пульсоксиметрии по формуле

${\displaystyle {\ce {SpO_2}}={\frac {{\ce {HbO2}}}{{\ce {{HbO2}+Hb}}}}}$

где HbO₂ - оксигенированный гемоглобин (оксигемоглобин), а Hb - деоксигенированный гемоглобин.

Пульсоксиметрия

Основная статья: Пульсоксиметрия

Example pulse oximeter

Пульсоксиметрия - это метод, используемый для оценки процентного содержания кислорода, связанного с гемоглобином в крови^[8]. Это приближение к SaO₂ обозначается SpO₂ (периферическое насыщение кислородом). Пульсоксиметр состоит из небольшого устройства, которое прикрепляется к телу (обычно к пальцу, мочке уха или ступне / головке младенца) и передаёт его показания на счётчик по проводам или по беспроводной сети. В приборе используются светодиоды разных длин волн излучения в сочетании со светочувствительным датчиком для измерения поглощения красного и инфракрасного света в конечностях. Разница в абсорбции оксигенированного и деоксигенированного гемоглобина делает возможным расчёт.

Медицинское значение

Здоровые люди на уровне моря обычно показывают значения насыщения кислородом от 96% до 99% и должны быть выше 94%. На высоте 1600 метров (около одной мили) насыщение кислородом должно быть выше 92%.^[9]

Значение SaO₂ (сатурация артериальной крови кислородом) ниже 90% вызывает гипоксию (которая также может быть вызвана анемией). На гипоксию из-за низкого содержания SaO₂ указывает цианоз, но насыщение кислородом напрямую не отражает оксигенацию тканей. Сродство гемоглобина к кислороду может ухудшить или усилить высвобождение кислорода на тканевом уровне. Кислород легче выделяется в ткани (т. е. гемоглобин имеет более низкое сродство к кислороду), когда снижается pH, повышается температура тела, повышается артериальное парциальное давление углекислого газа (PaCO₂) и уровень 2,3-Бисфосфоглицериновой кислоты (побочный продукт метаболизма глюкозы, также обнаруженный в запасенных продуктах крови). Когда гемоглобин имеет большее сродство к кислороду, ткани его меньше. Такие условия, как повышенный pH, пониженная температура, пониженное PaCO₂ и пониженное содержание 2,3-Бисфосфоглицериновой кислоты, увеличивают связывание кислорода с гемоглобином и ограничивают его высвобождение в ткани.^[10]

См. также

• Пульсоксиметр
• Пульсоксиметрия

Примечания

1. Hypoxemia (low blood oxygen)  (неопр.). Mayo Clinic. mayoclinic.com. Дата обращения: 6 июня 2013. Архивировано 18 октября 2012 года.
2. Kenneth D. McClatchey. Clinical Laboratory Medicine. — Philadelphia : Lippincott Williams & Wilkins, 2002. — P. 370. — ISBN 9780683307511.
3. Understanding Blood Oxygen Levels at Rest  (неопр.). fitday.com. Дата обращения: 6 июня 2013. Архивировано 15 июня 2010 года.
4. Ellison, Bronwyn Normal Range of Blood Oxygen Leven  (неопр.). Livestrong.com. Дата обращения: 6 июня 2013. Архивировано 5 октября 2010 года.
5. Hypoxia and Hypoxemia: Symptoms, Treatment, Causes (англ.). WebMD. Дата обращения: 11 марта 2019. Архивировано 30 июля 2014 года.
6. Understanding Pulse Oximetry: SpO2 Concepts  (неопр.). Philips Medical Systems. Дата обращения: 19 августа 2016. Архивировано 26 октября 2010 года.
7. Central Venous/Mixed Venous Oxygen Saturation | Lhsc  (неопр.). Дата обращения: 11 декабря 2021. Архивировано 2 июня 2021 года.
8. Peláez EA, Villegas ER (2007). "LED power reduction trade-offs for ambulatory pulse oximetry". Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2007: 2296—99. doi:10.1109/IEMBS.2007.4352784. ISBN 978-1-4244-0787-3. PMID 18002450. S2CID 34626885.
9. Normal oxygen level  (неопр.). National Jewish Health. MedHelp (23 февраля 2009). Дата обращения: 28 января 2014. Архивировано 2 февраля 2014 года.
10. Schutz Oxygen Saturation Monitoring by Pulse Oximetry  (неопр.). American Association of Critical Care Nurses (2001). Дата обращения: 10 сентября 2011. Архивировано из оригинала 31 января 2012 года.

Ссылки

Уровень кислорода в крови. Какую сатурацию считать нормой? // Многопрофильная клиника Панорама Мед

Симптомы снижения кислорода в крови