Где: [...] – концентрация соответствующего вещества. В данном случае при оценке сатурации не принимаются во внимание фракции гемоглобина не участвующие в транспорте кислорода.

Более точные данные о сатурации крови дают лабораторные методики измерений, определяющие, так называемую, фракционную сатурацию крови кислородом:

Исследование оптических свойств крови с целью определения степени ее оксигенации показывает, что каждая форма гемоглобина имеет свой собственный спектр поглощения (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость поглощения света от длины волны излучения для различных форм гемоглобина

Фракция НbО2 имеет минимум поглощения в красной части спектра, где поглощение редуцированного Нb выше; в инфракрасной части спектра поглощения НbО2 становится несколько выше поглощения Нb.

Для измерения концентрации всех четырех форм гемоглобина необходимо провести измерения поглощения света, по крайней мере, на четырех длинах волн. Для целей клинической оксиметрии можно предположить, что концентрация фракций СОНb и МеtНb мала по сравнению с концентрацией НbО2 и Нb, тогда функциональную сатурацию артериальной крови можно определить с помощью измерений только на двух длинах волн света.

В подавляющем большинстве случаев для определения оксигенации крови используется измерение сатурации кислорода, осуществляемое с помощью пульсовой оксиметрии.

Пульсоксиметрия основана на использовании принципов фотоплетизмографии.

Например, в пальцевой фотоплетизмографии участок тканей (палец руки) располагают на пути луча света между источником излучения и фотоприемником. Поглощение света в тканях пропорционально объему крови, проходящему в освещенном участке. Таким образом, можно зарегистрировать изменения пульсации сосуда под действием артериальной крови.

Рисунок № 2 – Схема фотоплетизмографа.

Регистрируемый при помощи фотоплетизмографии сигнал называется фотоплетизмограммой (ФПГ). Пальцевая фотоплетизмограмма представляет из себя объединение двух пульсовых волн (рисунок 3):

Рисунок № 3 – Фотоплетизмограмма пальца

Первая пульсовая волна (А1, прямая волна) формируется объемом крови в момент систолы, который передается от левого желудочка к пальцам верхних конечностей. Вторая (А2) – отраженная волна. Такая волна формируется за счет потока крови, который направляется обратно в восходящий отдел аорты.

Вершина пульсовой волны соответствует наибольшему объему крови, а ее противолежащая часть — наименьшему объему крови в исследуемом участке ткани. Характер пульсовой волны зависит от эластичности сосудистой стенки, частоты пульса, объема исследуемого участка ткани, ширины просвета сосудов. Считается, что частота и продолжительность пульсовой волны зависят от особенностей работы сердца, а величина и форма ее пиков – от состояния сосудистой стенки.

По методике пульсоксиметрии из ФПГ сигнала выделяется момент систолической пульсации. Именно в этот короткий промежуток времени на вершине систолического выброса удается наиболее точно измерить сатурацию кислорода артериальной крови путем использования двухволновой спектрофотометрии.

Принцип измерения сатурации гемоглобина кислородом основан на различной способности гемоглобина и оксигемоглобина поглощать волны света различной длины при их прохождении через участок ткани с артериальной кровью (рисунок 1).

Для получения наибольшей чувствительности определения сатурации кислорода, длины волн излучения источников необходимо выбирать в участках спектра с наибольшей разницей в поглощении света оксигемоглобином и гемоглобином.

В области 660 нм (красный диапазон) поглощение света Нв выше по сравнению с поглощением света HbO2. В то же время, в области 940 нм (инфракрасный диапазон) поглощение света HbO2 несколько превосходит поглощение Hb. Сравнивая соотношение поглощения света на двух длинах волн можно получить соотношение HbO2 и Hb и, на этой основе, оценить величину сатурации.

Рисунок № 4 – Спектры излучения светодиодов, работающих в красном (660 нм) и инфракрасном (940 нм) диапазонах длин волн