知多啲:血氧機光學偵測難取代

文章日期:2022年03月14日

【明報專訊】夾一夾手指,如何得知血氧數據?一些智能手表、手機Apps亦宣稱能偵測血氧,能否取代血氧機?

血液透過血紅素將氧氣輸送到全身,通過監測動脈的血氧飽和度(SpO2)可反映身體血液氧含量。目前,醫療認可的方式主要有兩種,分別是抽取血液樣本,經過血氣分析儀(arterial blood gas analyzer)的電化學分析(electrochemistry),最終得出血氧飽和度;以及運用光學原理,將脈搏血氧監測儀(pulse oximeter,即血氧機)夾在手指、腳趾或耳垂,測量脈搏血氧飽和度。

香港中文大學生物醫學工程學系副教授麥永昌解釋,血紅素可分為帶氧、去氧兩種,兩者吸收光譜不一樣,對不同波段光源的吸收率都不相同,帶氧血紅素會吸收較多紅外線,去氧血紅素則吸收較多紅光(圖一)。血氧機的LED燈可發出特定波長的光源(一般是660nm之紅光及940nm之紅外線)作光學分析(spectrophotometry),根據比爾—朗伯定律(Beer-Lambert Law),介質吸光量與其濃度和厚度成正比,由此計算血氧飽和度。

但當光源照射手指、腳趾等部位時,皮膚組織、血管也會吸收光線,不會影響結果嗎?要解決這個問題,利用光體積變化描記圖法(photoplethysmography),通過皮膚吸收來自LED的光照射,檢測心臟壓力引起的血液體積變化(圖二)。動脈的脈動使血容量改變,引起光吸收量的變化。當心臟收縮時,血容量相對較多,光的吸收量也較多,心臟舒張時則相反;其他組織則沒有脈動,光吸收量通常視為恆定。利用脈動引起血液容量變化的特點,計算出動脈血氧飽和度。

一些智能手表加入血氧偵測技術,原理與血氧機大致相同。但由於手表佩戴在手腕,光線難以穿透,所以大多採用「反射式」設計(圖三)。麥永昌續指,智能手表本身並非用作醫療用途或臨牀監測,僅可作為運動的參考數據,準確度有待更多大型臨牀研究。

手機Apps用演算法 準確度成疑

至於一些手機應用程式更宣稱,只需要把手指放在手機後置鏡頭,同時開啟閃光燈,就能測量血氧。麥卻指出準確度成疑,一般手機閃光燈只能發出單一光源,無法發出特定波長的光線,這些程式很多時是使用演算法得出血氧數值。

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