Что такое spo2 на фитнес
Knowledge Content
Что такое насыщение крови кислородом (SpO2) и зачем измерять это параметр
| Что такое насыщение крови кислородом (SpO2) и зачем измерять это параметр |
Уровень насыщения крови кислородом (SpO 2 ) — это процентное содержание в крови гемоглобина, насыщенного кислородом. Иными словами, это количество кислорода в крови. Это важный показатель состояния дыхательной системы человека.
При уровне SpO 2 ниже 90% повышается риск развития гипоксемии — дефицита кислорода в крови.
Примечание: диапазон измерения устройства составляет от 70% до 100%.
Люди, которые храпят во сне. Храп может вызвать затруднение дыхания в течение короткого или длительного промежутка времени, что может привести к недостатку кислорода, низкому качеству сна и даже поражению органов.
Люди, которые много работают. Мозг у таких людей расходует больше энергии. Если мозг не получает достаточное количество кислорода в течение длительного периода времени, это может привести к сонливости, бессоннице и нарушениям памяти.
Пожилые люди и люди, использующие кислородные маски. В процессе старения снижается способность сердца и легких поглощать достаточное количество кислорода, вследствие чего приток кислорода снижается. Если показатели ниже рекомендованных значений, необходимо своевременно обеспечить поступление кислорода.
Люди, проживающие на большой высоте в условиях разреженного воздуха. На уровень SpO 2 влияет высота. В высокогорьях воздух более разреженный, в нем меньше содержание кислорода. Это может привести к недостатку кислорода и появлению признаков головокружения и высотной болезни. При уровне SpO 2 ниже 90% повышается риск развития вышеописанных симптомов.
Как измерить уровень SpO 2 с помощью носимого устройства. Носимые устройства Huawei измеряют уровень SpO 2 с помощью продвинутой аппаратной технологии, оптических датчиков и алгоритмов. У оксигемоглобина и дезоксигемоглобина разный коэффициент отражения и скорость абсорбции определенных лучей света. Опираясь на эту разницу, носимое устройство использует различные алгоритмы для получения данных и расчета уровня насыщения крови кислородом.
О чем следует помнить, при измерении уровня SpO 2
Сначала включите функцию измерения SpO 2 на носимом устройстве. Для получения точных результатов следуйте инструкциям на устройстве.
На возможность и точность измерения могут влиять определенные внешние факторы. К ним относятся низкая перфузия крови, волосы на запястье, татуировки, неправильная поза, движение рукой в процессе измерения, некорректное ношение устройства, температура окружающей среды и пр.
Носимое устройство не является медицинским прибором, результаты измерений не должны использоваться в целях диагностики и лечения заболеваний.
Соотношение SpO2 / FiO2 при поступлении в больницу является показателем раннего развития острого респираторного дистресс-синдрома у пациентов из группы риска
Индекс оксигенации (oxygenation index, OI; PF ratio – PF соотношение; респираторный индекс, PaO2 / FiO2 ) — это параметр, используемый в анестезиологии-реаниматологии и интенсивной терапии для оценки функции обмена кислорода в легких. Расчет индекса оксигенации производят по формуле, как соотношение PaO2 / FiO2 (отношение парциального напряжения кислорода в артериальной крови к фракции кислорода на вдохе). Данный критерий относится к международным шкалам, которые ежедневно используются в рутинной практике анестезиолога. Однако не всегда есть возможность исследования артериальной крови, в данной статье описывается возможность оценки соотношения насыщения кислородом к фракции вдыхаемого кислорода (SpO (2) / FiO (2)) как прогностического маркера в плане развития острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС)
ЦЕЛЬ: Отношение насыщения кислородом к фракции вдыхаемого кислорода (SpO (2) / FiO (2) ) было подтверждено в качестве суррогатного маркера парциального давления кислорода к доле вдыхаемого кислорода у механически вентилируемых пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС). Достоверность измерений SpO (2) / FiO (2) при прогнозировании ОРДС не изучалась. Недавно был разработан показатель прогнозирования травм легких (LIPS- Lung Injury Prediction Score), чтобы помочь идентифицировать пациентов с риском развития ОРДС.
МЕТОДЫ: Это был вторичный анализ когорты LIPS-1. Многофакторная логистическая регрессия включала все установленные переменные для LIPS, оценки острой физиологии и хронического здоровья, возраста и сопутствующих состояний, которые могут влиять на SpO (2) / FiO ). Первичным результатом было развитие ОРДС в стационаре. Вторичные исходы включали в себя смертность в больнице, больничный день развития ОРДС и больничный день смерти.
Разбираемся в особенностях технологии контроля насыщения крови кислородом для носимых устройств.
Новая метрика активно ворвалась на рынок носимой электроники в прошлом году, и стала только популярнее в период пандемии. Теперь, практически любое носимое устройство вне зависимости от его стоимости, должно обладать возможностью измерения уровня кислорода в крови. Это может показаться сложным, но PulseOX помогает отслеживать такие состояния как апноэ сна, а также помогает восстанавливаться спортсменам.
Так почему пульсоксиметр в корпусе смарт-часов и трекеров стал так важен? Разбираемся в вопросе далее.
Что такое пульсоксиметр / датчик SpO2?
Когда мы говорим о пульсоксиметрах или пульсоксиметрии, мы углубляемся в сферу медицинских технологий и говорим об устройстве, которое может измерять уровень кислорода или сатурацию кислорода в крови. Раньше эта технология реализовывалась через специальные устройства с зажимом, которые надевались на палец (руки или ноги) или даже на мочку уха.
Оптические датчики SpO2 используют сигналы красного и инфракрасного спектра для определения уровня кислорода, обнаруживая его изменения по цвету крови. Метрика измеряет объем света, проходящего через палец за единицу времени, и передает данные на экран устройства, отображающий процентное содержание кислорода в крови.
Зачем отслеживать кислород в крови?
Процент насыщения кислородом более 95% считается нормальным показателем для здорового человека. Если результат 92% или меньше, возможно, самое время выяснить, связано ли это с еще не обнаруженной проблемой со здоровьем. Институт Джона Хопкинса (John Hopkins Medicine) объясняет, как измерение уровня кислорода с помощью пульсоксиметрии может помочь понять целый ряд проблем, связанных со здоровьем.
Показатель можно использовать, чтобы понять необходимость применения дополнительной кислородной терапии, измерить способность человека справляться с интенсивными физическими нагрузками, а также проверить, испытывает ли пользователь проблемы с дыханием во время сна.
COVID-19 привлек особое внимание к теме насыщения крови кислородом, но есть много менее серьезных причин, чтобы следить за уровнем кислорода в крови. Так спортсмены или люди, проводящие время на большой высоте, могут контролировать уровень кислорода в крови. Однако именно апноэ сна действительно делает SpO2 полезным датчиком. Это заболевание, которое может привести к увеличению риска высокого кровяного давления, ожирения и даже может вызвать сердечный приступ, если его не лечить. И именно здесь могут пригодиться подобные данные от носимых устройств.
По оценкам американских ученых, около 22 миллионов американцев страдают апноэ сна, и большинство даже не подозревают об этом. А в нашей стране подобные исследования вообще не проводились.
Уровень насыщения крови кислородом является ценной информацией для людей, страдающих от астмы, пневмонии, сердечной недостаточности и рака легких.
Эволюция пульсоксиметра
Говорят, что первый прибор контроля насыщения кислородом появился еще в 1930-х годах, когда действительно начались исследования передачи света через кожу.
Только в 1960-х и 70-х годах пульсоксиметры стали превращаться в те медицинские приборы, которые сейчас используются в больницах, и которые можно купить в аптеках. Hewlett Packard была первой компанией, выпустившей ушной оксиметр, который широко использовался в клинических лабораториях сна из-за его огромных размеров. Но именно японский биоинженер Такуо Аояги (Takuo Aoyagi) в начале 1970-х первым разработал неинвазивный способ использования света, проходящего через ухо, а затем создал и привычный нам пульсоксиметр.
С тех пор и до сегодняшнего дня устройства стали меньше и, что особенно важно, дешевле в производстве, что сделало их по-настоящему массовыми.
Носимые устройства с пульсоксиметром, которые можно купить прямо сейчас
Пульсоксиметры начинают применяться в носимых устройствах известных брендов, и используются эти данные по-разному. Началось все с фитнес-трекера Withings Pulse Ox, который измерял уровень кислорода в крови, когда палец прикладывался к датчику на задней панели устройства. Но с тех пор все изменилось, и теперь процесс снятия этих измерений стал намного проще и выполняется с запястья.
Apple Watch Series 6
Компания Apple впервые представила возможность измерения насыщения крови кислородом на модели Series 6, и предлагает возможность ручного измерения «по требованию», а также автоматической записи данных во время сна.
Можно использовать приложение Blood Oxygen для 15-секундного теста SpO2, который регистрируется в приложении Apple Health. При автоматической записи во время сна, смарт-часы можно использовать в качестве системы раннего предупреждения об апноэ сна и других возможных отклонений, чтобы использовать эти данные для обращения к врачу и проведения медицинских исследований.
Различные устройства Fitbit
Fitbit уже давно использует SpO2, и он доступен на всех умных часах: Fitbit Versa, а также на Charge 4 и новых Fitbit Sense.
В отличие от других брендов, SpO2 компании ориентирован не на ручные проверки, а на отслеживание данных о сне. Пользователь получает график расчетного изменения содержания кислорода, который показывает насыщение крови во время сна, используя систему светофора для отображения любых (возможных) событий апноэ.
Устройства Garmin
Компания Garmin оснастила пульсоксиметрами значительную часть своего модельного ряда, в том числе модели Fenix 6X, Fenix 5X, Vivoactive 4 и Forerunner 245/645/945.
Специальный виджет на экране отображает процентное содержание кислорода в крови вместе с данными о наборе высоты, чтобы показать уровни кислорода в крови. Это особенно полезно для тех, кто увлекается пешим туризмом, горными видами спорта и отправляется в большие экспедиции. С помощью данных о наборе высоты можно увидеть, как показания оксиметра меняются относительно роста пользователя.
Однако многие носимые устройства используют Pulse Ox по другой причине: апноэ сна. Мы уже говорили, что им страдают многие люди на планете, но не знают об этом (уровень кислорода в крови падает во время сна). Это может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья.
Garmin Vivosmart 4 может регистрировать уровень кислорода в крови во время сна, и это отражается в приложении, в разделе о сне. Однако устройство не предупреждает, в частности, об апноэ во сне, и пользователю нужно самостоятельно просматривать данные. Более того, на многих устройствах Pulse Ox отключен по умолчанию, так как это существенно снижает автономность.
Huawei Watch GT 2
Huawei Watch GT2 обладают датчиком SpO2, как и модели GT2e и GT2 Pro. Однако доступно только ручное измерение, поэтому во время сна считывать показания возможности нет (пока).
Это делает смарт-часы китайского гиганта менее полезным в качестве устройства для мониторинга состояния здоровья, хотя доступна проверка показаний при наборе высоты.
Измерение кислорода в крови умными часами: как это работает и можно ли доверять результатам
Могут ли умные часы заменить специальные приборы для измерения кислорода?
В 2020 году нас всех стала волновать сатурация и оксигенация, а пульсооксиметр — аппарат для измерения уровня кислорода в крови — теперь один из самых модных домашних медицинских приборов.
Насыщенность крови кислородом, или сатурацию, начали проверять так часто из-за коронавируса. При поражении зловредным ковидом тканей легких заметно падает уровень насыщения кислородом крови, даже если человек чувствует себя при этом довольно сносно. А показатели ниже нормы могут стать основанием для госпитализации и подключения к ИВЛ.
Раньше можно было только измерить уровень кислорода в крови на пальце и только пульсооксиметром. Это достаточно простой прибор, который надевается на палец, как прищепка, и показывает сатурацию — так называется измерение кислорода, а также пульс пациента.
Нормой для здорового человека считается 94% и выше, и падение уровня крови в крови ниже этого порога — признак дыхательной недостаточности. А если показатель меньше 90%, нужно срочно обратиться к врачу.
Но теперь измерять кислород в крови научились умные часы и фитнес-браслеты В 2020 году практически все крупные производители носимых устройств добавили в них функцию измерения SPO2 — то есть уровня насыщения крови кислородом. Измерять сатурацию умеют, например, умные часы Apple и Samsung 2020 года, фитнес-браслеты Honor Band 5 и так далее.
В чем принцип действия медицинских аппаратов на палец для измерения кислорода и чем отличаются от них умные часы с функцией SPO2
 |
Кислород в крови связывается с гемоглобином во время прохождения крови через легкие. Чем более насыщен кровью гемоглобин, тем более яркой становится кровь. Этим, кстати, и объясняется разница в цвете артериальной и венозной крови.
На определении уровня яркости крови и построена работа пульсооксиметра. Для этого в нем есть специальный датчик, который состоит из двух частей: светоизлучающих диодов с одной стороны и детектора света (называемого фотодетектором) — с другой. Излучаемый датчиком свет поглощают кровь и ткани, а фотодетектор на другой стороне улавливает свет, прошедший через ткани. На основе того, какое количество света поглощено, прибор рассчитывает уровень сатурации (SpO2).
 |
Одновременно пульсооксиметр измеряет пульс. Некоторые приборы при этом отображают изменение пульса как волнообразную кривую. Это позволяет лучше понять, насколько хорошо снабжаются ткани кислородом.
Почитать подробнее о том, как измеряют кислород в крови врачи, можно в специальном руководстве ВОЗ по пульсооксиметрии.
В умных часах измерение уровня кислорода в крови производится по тому же принципу: светодиоды излучают свет, а фотодетектор измеряет количество света, только не поглощенного, а отраженного, и вычисляет сатурацию.
Еще одно важное отличие умных часов от пульсооксиметров — место крепления. Если медицинские приборы для измерения кислорода надеваются преимущественно на палец и реже — на стопу или мочку уха, то умные часы измеряют кислород там, где находятся — то есть на запястье.
Согласно исследованиям ученых, показания прибора для измерения кислорода на запястье являются менее достоверными, так как область исследования тут ограничена, и на их точность существенно влияют такие факторы, как освещенность, давление, а также правильность расположения на запястье.
Как измеряют уровень кислорода в крови умные часы разных производителей?
Часов и фитнес-браслетов с функцией измерения SpO2 сейчас продается великое множество, и не всегда им можно доверять. Поэтому мы взяли часы трех солидных производителей — Apple Watch шестого поколения, Samsung Galaxy Watch 3 и Honor Watch ES.
Мы протестировали, как умные часы измеряют уровень кислорода в крови в разных условиях, по методике, предложенной корейскими медиками — при обычном дыхании, в условиях нехватки кислорода после задержки дыхания, а также мы добавили еще один показатель — дыхание сразу после интенсивных физических упражнений. И вот что мы выяснили.
Измерение кислорода в Apple Watch 6
Для измерения кислорода в Apple Watch шестого поколения предназначен отдельный апп на часах, а результаты заносятся в приложение «Здоровье».
Перед началом измерения часы дают несколько советов, как измерить кислород в крови правильно: где расположить часы, как затянуть ремешок — очень расплывчато и показывают это на картинках — довольно схематично. Приводятся и данные о предыдущем измерении.
Часы измеряют сатурацию в течение 15 секунд, выводя при этом не график, а абстрактную красно-голубую картинку. Если при этом вы сдвигаете руку, измерение будет признано неудачным, а его результаты не зафиксируются.
После окончания замера показывается только насыщенность крови кислородом, но не пульс. Если провести подряд несколько измерений, показатели меняются в пределах двух процентов.
Что такое SpO2 и можно ли использовать фитнес-браслеты для измерения уровня кислорода в крови?
Измерение кислорода в крови — далеко не новая функция, но сейчас к ней будет приковано всё внимание, так как Apple наконец-то добавила ее в свои часы Apple Watch 6. Можно по-разному относиться к этой компании, но шум вокруг своих продуктов она создавать умеет. А значит, все начнут измерять кислород, совершенно не понимая, что всё это значит и нужно ли оно кому-то в действительности.
Что же такое сатурация крови кислородом (SpO2)? Нужно ли измерять этот параметр и можно ли вообще доверять показаниям фитнес-браслета или смарт-часов, которые, по сути, не являются медицинскими приборами?
В данной статье мы подробно ответим на все поставленные выше вопросы и разберемся, не является ли модная «фишка» современных трекеров очередным маркетинговым трюком для подогрева интереса к своим устройствам.
Что такое SpO2 и зачем нам нужен кислород?
Клеткам организма нужна энергия для того, чтобы двигаться, синтезировать белок и создавать другие химические вещества. Это основа любой жизни.
Представьте свой организм в виде двигателя автомобиля, внутри которого сжигается бензин и происходит движение поршней. Для того, чтобы произошло возгорание требуется воздух, а точнее кислород, содержащийся в нем.
Такой «бензин» (питательные вещества) + кислород нужны и нашим клеткам для окисления и получения молекул АТФ (это основной источник энергии в организме).
Но каким образом в клетки попадает кислород?
Кровь на 40% состоит из клеток, остальные 60% — это плазма (светлая жидкость из воды, солей и минералов). Подавляющее большинство клеток — это эритроциты, называемые еще красными кровяными тельцами. Они составляют 99% всех клеток крови (примерно 20-25 млрд штук):
В каждом таком эритроците содержится более 250 млн молекул гемоглобина. Именно эта молекула и способна связываться с кислородом для переноса его во все ткани организма.
Другими словами, гемоглобин — это, своего рода, «такси» для перевозки кислорода по всему организму. Когда кровь протекает через легкие, гемоглобин «выхватывает» оттуда молекулы кислорода и доставляет их к тканям, а оттуда, на обратном пути, забирает «отработанный материал» — углекислый газ.
Теперь, когда кровь снова будет протекать через легкие, гемоглобин оставит там «отработку» и заберет новую порцию кислорода. А мы, в свою очередь, сделаем очередной выдох и вдох, чтобы очистить легкие от углекислого газа и набрать свежего материала из воздуха.
И здесь следует сделать маленькое уточнение. Не каждая молекула гемоглобина — примерный водитель. Кто-то может просто не взять «пассажира» и проехаться по всему пути без кислорода, «налегке».
SpO2 как раз и показывает соотношение гемоглобина, содержащего кислород, к общему количеству гемоглобина в крови
Какая норма SpO2 (сатурации крови кислородом)?
Нормой SpO2 для здорового человека считается 96-99% оксигемоглобина (так называется гемоглобин, содержащий кислород). Другими словами, практически весь гемоглобин должен содержать кислород.
Кстати, именно кислород придает крови характерный цвет. Чем больше кислорода в гемоглобине — тем ярче будет цвет. Поэтому артериальная кровь, которая несет кислород к тканям, имеет ярко-красный цвет, а венозная кровь (оттекающая от тканей) — темно-красная, так как содержит уже на треть меньше кислорода.
Важно отметить тот факт, что уровень SpO2 может слегка падать при физических нагрузках и это совершенно нормально.
Если сатурация падает ниже 90%, наступает гипоксемия (недостаток кислорода в крови), которая может привести к гипоксии (низкий уровень кислорода в тканях организма).
При некоторых болезнях насыщение гемоглобина кислородом также снижено. К примеру, обострение бронхиальной астмы может привести до падения SpO2 ниже 90%, что требует незамедлительной госпитализации.
Каким образом фитнес-браслеты измеряют уровень кислорода в крови? Можно ли этим показателям доверять?
Ответ на второй вопрос будет кратким — да, доверять показателям фитнес-трекера можно.
Принцип измерения сатурации гемоглобина кислородом на фитнес-браслете ничем не отличается от принципа работы медицинского прибора пульсоксиметра и заключается в следующем:
Светодиод излучает свет, который проходит через ткани, отражается и попадает на фотодетектор. Определенное количество этого света поглощается кровью, а сколько именно — зависит от степени насыщения ее кислородом.
Если вам интересно подробнее узнать о том, как именно все это работает, почему не достаточно зеленых лампочек на браслете и обязательно нужен инфракрасный светодиод, что происходит со светом внутри запястья, как простой свет, пройдя через кровь, может сообщить о количестве кислорода, читайте наш новый увлекательный материал.
Типичный датчик, состоящий из фотодетектора и излучателей выглядит так:
Даже многие смартфоны умеют измерять SpO2 и делают это достаточно точно. К примеру, большинство флагманов от Samsung (серии Galaxy S и Galaxy Note) замеряют уровень кислорода в крови без каких-либо дополнительных приборов. Датчик SpO2 у них находится сзади, в районе камеры:
Для этого необходимо открыть приложение Samsung Health и выбрать измерение SpO2 или измерение уровня стресса:
В последних обновлениях Samsung Health не замеряет отдельно SpO2, а делает это в составе измерения уровня стресса.
А теперь попробуем ответить на главный вопрос.
Зачем измерять SpO2? В чем смысл этой функции на фитнес-браслетах?
Есть ситуации, при которых измерение SpO2 имеет критически важное значение для жизни человека. Но, к сожалению, фитнес-браслеты не имеют к этим ситуациям никакого отношения:
Но в текущей реализации, фитнес-браслеты не способны заменить специализированные устройства (подробнее об этом — в самом конце статьи). А вот для рядового пользователя измерять SpO2 особого смысла нет. Хотя, при желании, можно придумать несколько областей для применения такого «датчика кислорода»:
1. Профессиональный спорт
Как уже было сказано выше, уровень SpO2 падает при физических нагрузках. Отслеживая этот показатель во время интенсивных тренировок, можно узнать пределы своего организма и пытаться улучшить свои физические показатели.
С другой стороны, в профессиональном спорте более важен показатель VO2 max, который сегодня также пытаются измерять некоторые фитнес-трекеры и умные часы. Но это уже тема совершенно другого разговора.
2. Альпинизм
Как известно, воздух в горах разреженный, то есть, в нем содержится меньше кислорода. И при определенном снижении уровня кислорода, вы даже можете почувствовать себя лучше. Но если снижение продолжится, это может обернутся плохими последствиями.
Поэтому, контролируя SpO2 во время восхождения, можно снизить риск возникновения проблем и плохого самочувствия. К примеру, когда процент кислорода начнет сильно падать, необходимо снизить нагрузку — изменить скорость подъема, передохнуть или вообще пересмотреть свои планы.
Добавлено 06.04.2020: Как оказалось, фитнес-браслет с функцией измерения SpO2 стал отличным инструментом для диагностики коронавирусной инфекции COVID-19!
Опять-таки, для каждой из этих задач есть гораздо более удобные инструменты.
Главная проблема большинства фитнес-браслетов и умных часов на текущий момент заключается не в точности измерений, а в отсутствии режима непрерывного измерения SpO2.
Сегодня практически все браслеты делают разовые замеры в течение 15-30 секунд и не способны сигнализировать о падении уровня кислорода в крови. А это основная задача пульсоксиметров.
Какие фитнес-браслеты и часы умеют измерять уровень кислорода в крови (SpO2)?
Измерение SpO2 — это не только программная функция. Браслет должен быть оборудован инфракрасным и красным светодиодами. Если на браслете нет красного/инфракрасного светодиода, измерять уровень сатурации крови кислородом он не сможет. Обновлением программного обеспечения эту проблему не исправить.
На сегодняшний день следующие устройства умеют измерять SpO2:
Также измерять SpO2 умеют смартфоны от компании Samsung, начиная с Galaxy S6 и заканчивая Galaxy S10 включительно + линейка Galaxy Note вплоть до Galaxy Note 9 включительно. Все последующие флагманы от Samsung лишены этого датчика.
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!
Как бы вы оценили эту статью?
Нажмите на звездочку для оценки
Внизу страницы есть комментарии.
Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!
Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?