Kai mažas prietaisėlis ant piršto pasako daugiau nei ilgas tyrimas
Turbūt daugelis esate matę tą nedidelį plastmasinį įtaisėlį, kuris užsegamas ant piršto ir per kelias sekundes parodo kažkokius skaičius. Ypač populiarus jis tapo pandemijos metu, kai žmonės pradėjo sekti savo deguonies kiekį kraujyje namuose. Bet kaip gi tas mažas dalykas sugeba pamatyti, kas vyksta jūsų kraujyje, net nepraduręs odos? Čia ir prasideda įdomi pulsoksimetro technologijos istorija.
Pulsoksimetras – tai medicinos prietaisas, kuris neinvaziškai (be adatos ar pjūvio) matuoja deguonies prisotinimą kraujyje ir širdies ritmą. Skamba sudėtingai, bet principas gana paprastas ir kartu genialus. Prietaisas naudoja šviesos bangas, kurios prasiskverbia pro jūsų pirštą, ir stebi, kaip tas šviesos srautas keičiasi priklausomai nuo to, kiek deguonies yra jūsų kraujyje.
Šviesos ir kraujo šokis
Visa pulsoksimetro magija slypi dviejų skirtingų šviesos bangų ilgių naudojime. Prietaisas skleidžia raudoną šviesą (apie 660 nanometrų bangos ilgio) ir infraraudonąją šviesą (apie 940 nanometrų). Kodėl būtent šios? Ogi todėl, kad hemoglobinas – tas baltymas jūsų raudonosiose kraujo ląstelėse, kuris nešioja deguonį – labai skirtingai sugeria šias dvi šviesos rūšis priklausomai nuo to, ar jis pilnas deguonies, ar ne.
Hemoglobinas su deguonimi (oksihemoglobinas) labiau sugeria infraraudonąją šviesą, o mažiau – raudonąją. Tuo tarpu hemoglobinas be deguonies (deoksihemoglobinas) daro priešingai – geriau sugeria raudoną šviesą. Prietaisas siunčia abi šviesas per jūsų pirštą, o kitoje pusėje esantis jutiklis registruoja, kiek šviesos praėjo. Pagal skirtumą tarp šių dviejų rodmenų prietaisas apskaičiuoja, kokia dalis jūsų hemoglobino yra prisotinta deguonies.
Bet čia dar ne viskas! Jūsų piršte yra ne tik kraujas – ten yra oda, kaulai, audiniai, kurie irgi sugeria šiek tiek šviesos. Kaip prietaisas atskiria, kas yra kas? Štai čia ir pasirodo genialumas: prietaisas matuoja ne tik bendrą šviesos sugėrimą, bet ir jo pokyčius. Kiekvieną kartą, kai jūsų širdis plaka, į pirštą atplūsta nauja kraujo banga. Šis pulsas sukelia nedidelius šviesos sugėrimo svyravimus. Būtent šiuos pulsuojančius pokyčius prietaisas ir analizuoja, ignoruodamas pastovų foną.
Nuo aviacijos iki mūsų namų
Pirmieji bandymai matuoti deguonį kraujyje be adatos prasidėjo dar XX amžiaus pradžioje, bet tikrasis proveržis įvyko aštuntajame dešimtmetyje. Japonų inžinierius Takuo Aoyagi 1974 metais sukūrė pirmąjį veikiantį pulsoksimetrą Nihon Kohden korporacijoje. Beveik tuo pačiu metu amerikietis Scottas Wilberis sukūrė panašų prietaisą.
Iš pradžių šie įrenginiai buvo didžiuliai, brangūs ir naudojami tik ligoninėse, daugiausia operacinėse. Anestezijos gydytojai buvo pirmieji, kurie įvertino šios technologijos naudą – galėjo realiu laiku stebėti paciento deguonies lygį per operaciją. Tai buvo revoliucija, nes anksčiau gydytojai apie deguonies trūkumą sužinodavo tik pastebėję, kad paciento lūpos ar oda tampa mėlynos – o tai jau gana pavojingas požymis.
Devintajame dešimtmetyje pulsoksimetrai tapo standartiniu įranga operacinėse visame pasaulyje. Tyrimai parodė, kad jų naudojimas sumažino komplikacijų skaičių per operacijas maždaug 20-30 procentų. Tai vienas iš nedaugelio medicinos prietaisų, kurio efektyvumas buvo toks akivaizdus, kad jis tapo privalomas be ilgų diskusijų.
Kas tie skaičiai ant ekrano iš tikrųjų reiškia
Kai užsidedate pulsoksimetrą ant piršto, paprastai matote du skaičius. Viršuje dažniausiai rodomas SpO2 – tai deguonies prisotinimo procentas. Sveikas žmogus jūros lygyje turėtų matyti 95-100 procentų. Tai reiškia, kad 95-100 procentų jūsų hemoglobino molekulių nešioja deguonį.
Antrasis skaičius – tai jūsų pulsas, širdies dūžių skaičius per minutę. Prietaisas jį apskaičiuoja pagal tai, kaip dažnai jis fiksuoja tuos kraujo bangų pokyčius, apie kuriuos kalbėjome anksčiau.
Dabar svarbu suprasti, kad 95 procentai – tai ne tas pats kaip 95 balai iš 100 egzamine. Deguonies prisotinimo kreivė yra nelinijinė. Kai SpO2 nukrenta nuo 98 iki 95 procentų, tai dar ne labai baisu. Bet kai krenta nuo 90 iki 85 – tai jau rimta problema, nes reiškia, kad jūsų audiniams pradeda trūkti deguonies. Sveikam žmogui rodmenys žemiau 90 procentų yra pavojingas signalas kreiptis į gydytojus.
Tiesa, yra išimčių. Žmonės, gyvenantys aukštai kalnuose, gali turėti šiek tiek žemesnius rodmenis – tai normalu, nes ore mažiau deguonies. Taip pat kai kurie žmonės su lėtinėmis plaučių ligomis gali gyventi su žemesniais rodmenimis, bet tai jau turėtų būti gydytojo prižiūrima situacija.
Kada prietaisas gali suklaidinti
Nors pulsoksimetrai yra patikimi, jie nėra tobuli. Yra keletas situacijų, kai jie gali parodyti neteisingus duomenis. Pirma, jei jūsų rankos šaltos arba jūsų kraujotaka prasta, prietaisas gali neparodyti nieko arba duoti netikslų rezultatą. Šviesa tiesiog negali gerai prasiskverbti pro susitraukusius kraujagysles.
Antra, judėjimas. Jei jūs krustėlite pirštą ar visą ranką, kai matuojate, prietaisas gali sumaišyti judesio sukeltus pokyčius su tikrais pulso pokyčiais. Todėl matavimo metu reikia sėdėti ramiai bent 30 sekundžių.
Trečia – nagai. Jei turite ant nagų gelinio lako, dirbtinių nagų ar net tamsaus lako, tai gali trukdyti šviesai prasiskverbti. Geriausia matuoti ant piršto be lako arba prisegti prietaisą ant ausies spenelės (jei jūsų modelis tai leidžia).
Ketvirta – odos pigmentacija. Čia yra rimtesnis klausimas. Tyrimai parodė, kad pulsoksimetrai kartais gali būti mažiau tikslūs žmonėms su tamsesne oda, ypač kai deguonies lygis yra ribinis. Tai įvyko todėl, kad dauguma prietaisų buvo kalibruoti naudojant šviesios odos žmonių duomenis. Medicinos bendruomenė dabar dirba ties šios problemos sprendimu, tobulinant algoritmus ir kalibravimo metodus.
Nuo ligoninės lovos iki išmaniojo laikrodžio
Pastaraisiais metais pulsoksimetrų technologija išsiveržė iš medicinos įstaigų į mūsų kasdieninius įrenginius. Daugelis išmaniųjų laikrodžių ir fitneso apyrankių dabar turi integruotus pulsoksimetrus. Apple Watch, Samsung Galaxy Watch, Fitbit – visi jie gali matuoti jūsų deguonies prisotinimą.
Bet čia svarbu suprasti skirtumą. Medicininiai pulsoksimetrai, kurie turi FDA ar CE sertifikatus, yra tiksliai sukalibruoti ir išbandyti. Jie paprastai tikslūs iki ±2 procentų. Tuo tarpu išmanieji įrenginiai dažnai yra “wellness” kategorijos – jie gali duoti bendrą supratimą, bet nėra pakankamai tikslūs medicininėms sprendimams priimti.
Pavyzdžiui, jei jūsų išmanusis laikrodis rodo 92 procentus, tai nereiškia, kad turite skubiai važiuoti į ligoninę. Bet jei turite simptomų (dusulys, krūtinės skausmas) IR prietaisas rodo žemus rodmenis – tada taip, verta pasitikrinti su tikru medicininio lygio pulsoksimetru ar pas gydytoją.
Praktinis naudojimas namuose
Jei nusprendėte įsigyti pulsoksimetrą namams, štai keletas patarimų, kaip jį naudoti teisingai. Pirma, nepirkite pigiausio varianto iš nepatikimos vietos. Ieškokite prietaisų, kurie turi medicininius sertifikatus. Jie kainuoja nuo 20 iki 50 eurų, ir tai yra protinga investicija, jei jums tikrai reikia.
Antra, išmokite teisingai matuoti. Prisėskite ramiai bent penkias minutes prieš matavimą. Įsitikinkite, kad jūsų rankos yra šiltos. Užsegkite prietaisą ant piršto taip, kad ekranas būtų viršuje – dauguma prietaisų turi aiškią orientaciją. Palaukite, kol skaičiai stabilizuojasi – paprastai tai užtrunka 10-30 sekundžių.
Trečia, žinokite, kada matuoti. Jei turite plaučių ligą ar širdies problemų, gydytojas gali rekomenduoti matuoti tam tikru dienos metu ar po tam tikros veiklos. Kai kurie žmonės matuoja ryte ir vakare, kad matytų tendencijas. Svarbu ne vienas matavimas, o tendencijos laikui bėgant.
Ketvirta, užsirašinėkite rezultatus. Ypač jei matuojate dėl sveikatos problemų, turėkite užrašų knygutę ar programėlę telefone, kur fiksuojate datą, laiką ir rodmenis. Tai labai padės gydytojui, jei reikės konsultacijos.
Ateities horizontai ir kas laukia toliau
Pulsoksimetrų technologija nestovi vietoje. Mokslininkai dirba prie kelių įdomių krypčių. Viena jų – nepertraukiamas monitoringas. Jau dabar yra prietaisų, kurie gali būti dėvimi visą parą ir siųsti duomenis į telefoną ar net tiesiogiai gydytojui. Tai ypač naudinga žmonėms su miego apnėja – būkle, kai žmogus naktį trumpam nustoja kvėpuoti.
Kita kryptis – tikslumas. Kaip minėjau, problema su skirtingų odos tonų žmonėmis skatina kurti geresnius algoritmus ir naudoti daugiau šviesos bangų ilgių, ne tik du. Kai kurie nauji prietaisai jau naudoja tris ar net keturias skirtingas bangas, kad gautų tikslesnį vaizdą.
Taip pat kuriamos technologijos, kurios galėtų matuoti ne tik deguonies kiekį, bet ir kitus kraujo parametrus – pavyzdžiui, hemoglobino koncentraciją (ar nėra anemijos) ar net gliukozės lygį. Kol kas tai dar eksperimentinės technologijos, bet ateitis atrodo žadanti.
Įdomu ir tai, kad pulsoksimetrų duomenys pradedami naudoti dirbtinio intelekto sistemose. Algoritmai mokosi atpažinti ligas pagal specifinius deguonies prisotinimo pokyčių modelius. Pavyzdžiui, tam tikri svyravimo būdai gali rodyti širdies ritmo sutrikimus ar plaučių problemas dar prieš atsirandant akivaizdiems simptomams.
Kai technologija tampa kasdienybe
Pulsoksimetras yra puikus pavyzdys, kaip sudėtinga medicinos technologija gali tapti paprasta ir prieinama. Nuo didžiulių mašinų operacinėse iki mažyčio įtaisėlio, kurį galite nusipirkti vaistinėje ar net integruoto į jūsų laikrodį – tai kelionė, kuri užtruko vos kelias dešimtis metų.
Šis prietaisas išgelbėjo nesuskaičiuojamą kiekį gyvybių. Operacinėse jis padeda anestezijos gydytojams užtikrinti, kad pacientas gauna pakankamai deguonies. Intensyviosios terapijos skyriuose jis nuolat stebi kritiškos būklės pacientus. COVID-19 pandemijos metu jis padėjo žmonėms namuose suprasti, kada jų būklė blogėja ir reikia medicininės pagalbos.
Bet kaip ir bet kokia technologija, pulsoksimetras yra tik įrankis. Jis duoda informaciją, bet tą informaciją reikia mokėti interpretuoti. Skaičius ant ekrano nieko nereiškia be konteksto – jūsų bendrų simptomų, sveikatos istorijos, aplinkybių. Todėl nors ir naudinga turėti tokį prietaisą namuose, jis niekada neturėtų pakeisti profesionalios medicininės konsultacijos, kai ji reikalinga.
Gražu tai, kad technologija, kuri kadaise atrodė kaip mokslinė fantastika – matyti, kas vyksta jūsų kraujyje be jokio įsikišimo – dabar yra tokia įprasta, kad ja gali naudotis kiekvienas. Ir tai tik pradžia. Kas žino, gal po dešimties metų mes galėsime stebėti dar daugiau sveikatos parametrų taip pat paprastai, kaip dabar žiūrime į laikrodį, norėdami sužinoti laiką.