被抢断货的血氧仪是“智商税”？揭秘血氧仪的“光学真身”

本文转自：人民日报客户端

近日，随着寒冬冷空气和新冠病毒流行的袭来，“血氧饱和度”成为人们极为关注的一个健康指标。血氧饱和度的测量科学原理是什么？不同测量方式对结果有什么影响？记者联系到了中国科学院国家天文台南京听闻光学技术研究所科普主管董志川，对部分人群迫切关注的问题进行答疑解惑。

董志川介绍，血氧饱和度指的是血液中和氧分子结合的氧合血红蛋白容量，占全部可结合的血红蛋白容量的百分比，也就是血液中血氧的浓度，是呼吸循环的重要生理参数，用来反映血液携带输送氧气的能力。

“目前大部分血氧仪的原理都离不开光学的支撑。”董志川告诉记者，当一束光照射到某种溶液上时，物质对光有一定的吸收衰减，吸光度与物质的吸光系数和溶液浓度成比例。“而吸光度可以由透射光强和入射光强得出，这便是光学法测量血氧饱和度的理论基础。”

当然，仅靠单光束（红光）所测得的相同的饱和指数，存在不能精准反映真实含氧水平的风险。所以，科学家根据血红蛋白对光谱中不同光线的吸收程度不尽相同的特点，增加一束近红外光，采用双光束（不同波长）对比光吸收度，以消除个体血管大小差异带来的影响。“血红蛋白主要吸收红光（600nm～700nm），而氧合血红蛋白主要吸收近红外光（800nm～1000nm），所以通常采用这两种光线来进行测量。”董志川解释道。

以目前市面上畅销的指夹式血氧仪为例，在血氧仪内设置红光LED和红外光LED灯，当光线从手指的一面穿透到另一面，被光敏二极管接收后，通过测量特定光波的波长的透射率强度和衰减程度，来确定含氧状态和不含氧状态的血红蛋白比例。而智能手环的测量原理与指夹式类似，只不过指夹式接收的是透射光，而智能手环接收的是反射光。

同时记者了解到，血氧仪的测量准确程度与被监测者的状态有关，比如被测量的人需要处于平静的状态，在灰指甲、戴有穿戴甲或涂抹过厚指甲油的手指上测量都有可能影响监测结果。指套移位、强光环境、血管活性药物的影响等等都有可能导致监测结果失真。

手机自拍也能测血氧？近日，数款只需自拍就可测量血氧的APP引起热议，这样的测量方式到底有无科学性？记者随机体验了两款该类应用小程序和APP,将脸部放在摄像头指定的位置，不到30秒就测量出血氧饱和度、心率、血压等健康参数。

原来，这是依据远程成像光电容积描记（PPG）技术完成的。董志川告诉记者，皮下微血管充血量的变化会导致血液对光的吸收率产生变化，利用摄像头可以利用透皮光学成像技术来监测面部血流变化。当手机摄像头拍摄面部皮肤时，系统会根据机器学习算法和计算模型进行快速计算，分析视频帧以处理皮肤反射的红、绿和蓝(RGB)光的差异，从而得出血氧饱和度数值。

记者在体验中发现，用两款自拍式测血氧得出的血氧饱和度数值出现一定差异，其中一款测量值为98，另一款测量值为94。而利用同一款小程序测试，在间隔不到一分钟的时间内测出的结果也具有一定差异。对此，董志川解释，目前自拍式测量血氧的结果受外界环境影响较大，比如光线、面部皮肤状态等等都可能导致测量结果偏差。

据悉，动脉血的血氧饱和度正常值一般在95-100%。如果血氧含量降低，容易引起疲劳、困倦、精力不足、记忆力下降等症状。长期血氧含量不足，可能对大脑、心脏等器官造成严重损害。当指氧饱和度低于93%即为重症患者，需要进行辅助呼吸治疗。

值得注意的是，有些新冠肺炎病人虽然血氧饱和度已经很低，但其本身并无呼吸困难等不适，这种现象被称之为沉默性低氧血症。如果没有尽早进行血氧饱和度的监测，将有可能延误最佳救治时机。并且，患者如果有呼吸困难等不适症状，即使血氧正常仍然需要及时就医。