კოვიდპანდემია და პულსოქსიმეტრი   

კოვიდპანდემიის პერიოდში ყველაზე ხშირად გამოყენებადი ხუთი სიტყვის დასახელება რომ სთხოვო ადამიანს, ქვევით მოცემული ჩამონათვალიდან ერთ-ერთი მაინც მოხვდება:

პირბადე, სადეზინფექციო საშუალება,  გასაბერი ბუშტი, CT (კატე), სატურაცია.

ყველა მათგანს გარკვეული დანიშნულება აქვს. მათ შორის ძალიან საინტერესო და მნიშვნელოვანი ხელსაწყოა პულსოქსიმეტრი, რომელსაც უფრო ხშირად ოქსიმეტრს ან სატურაციის აპარატს (სატურატორს) უწოდებენ. მაინც რატომ არის ის მნიშვნელოვანი? რა გზა გაიარა მან, თანამედროვე სახე რომ მიეღო?

განვითარების ისტორია: პირველი ოქსიმეტრი გერმანელმა მეცნიერმა გამოიყენა, მისი მოქმედება ეფუძნებოდა სპექტოფოტომეტრის მუშაობას.

1935 წელს კარლ მათესმა (Carl Matthes) ხელსაწყოს პულსოქსიმეტრი უწოდა. მეორე მსოფლიო ომის დროს თვითმფრინავებში კაბინები არ იყო აღჭურვილი წნევით და ეკიპაჟის წევრები ჰიპოქსიით ავადდებოდნენ. ამიტომ მნიშვნელოვანი იყო ისეთი ხელსაწყოს გამოგონება, რომელიც სისხლში ჟანგბადის რაოდენობას დაადგენდა. 1970 წელს Hewlett Packard კორპორაციამ დაამზადა კლინიკური გამოყენების ოქსიმეტრი, რომლის მასა 15.9 კგ.-ს (35 ფუნტი), ღირებულება კი – 10,000 დოლარს შეადგენდა. ჟანგბადის განსასაზღვრად აუცილებელი იყო სისხლის თბილი ნიმუში, ამიტომ ხელსაწყო ინვაზიური იყო.

1974 წელს იაპონელმა მეცნიერმა Takua Aoyagi-მ დაამზადა არაინვაზიური ხელსაწყო, რომელიც თანამედროვე პულსოქსიმეტრის წინაპრად ითვლება. 1970 წლის ბოლოს ბიოქს-კორპორაციამ დაამზადა პულსოქსიმეტრი, რომელსაც რესპირატორული თერაპევტები და ანესთეზიოლოგები იყენებდნენ. ხელსაწყო შედარებით მსუბუქი (6.804 კგ = 10 ფუნტი), მაგრამ მაინც მოუხერხებელი იყო ქირურგისთვის, რომელსაც ერთ ხელში პულსოქსიმერი და მეორე ხელში ქირურგიული დანა ეჭირა. 1980 წელს მიკროპროცესორი მეცნიერებმა უფრო მცირე ზომისა და ძლიერი გახადეს. ამ დროს ოქსიმეტრის მასა მხოლოდ 500 გრამს (1 ფუნტი) შეადგენდა. 1990 წელს პულსოქსიმეტრი კიდევ უფრო დაიხვეწა და გაიაფდა. ის პულსსა და სხვა სასიცოცხლო პარამეტრებს ზომავდა. ამავე წელს Nonion კორპორაციამ დაიწყო უფრო მოქნილი ხელსაწყოს დამზადება. 1995 წელს კი დაამზადეს თითის პირველი ოქსიმეტრი.

პულსოქსიმეტრი ყველაზე ეფექტურად და სწრაფად ადგენს სისხლში ჟანგბადის შემცველობას. მცირე ცვლილების დაფიქსირებაც შეუძლია გულიდან ყველაზე მეტად დაშორებულ ადგილებში, ფეხის თითებში, ხელის თითებში. არსებობს ცხვირის ოქსიმეტრიც.

პულსოქსიმეტრი ზომავს სისხლის ჟანგბადით გაჯერების ხარისხს. ანუ ოქსიჰემოგლობინის შემცველობას (%) სისხლძარღვებში მოძრავ არტერიულ სისხლში.

ჟანგბადით გაჯერებული ჰემოგლობინის შემცველობას (%) აღნიშნავენ სიმბოლოთი: SpO_{2 –}Saturation Peripheral Oxygen. სატურაცია – გაჯერებას ნიშნავს. სურათის მიხედვით სატურაცია ასე გამოითვლება:

სურათზე სულ ათი მოლეკულა ჰემოგლობინია. ჟანგბადით გაჯერების ხარისხის გასაგებად ჟანგბადით დაკავებული ჰემოგლობინის რაოდენობა უნდა გაიყოს ჰემოგლობინის საერთო რაოდენობაზე. ამ შემთხვევაში SpO₂= 8/10X 100% = 80%.

მნიშვნელოვანია ორგანიზმში არსებული ჟანგბადის კასკადური სისტემის შესწავლა. ეს არის მისი მოგზაურობა ატმოსფეროდან მიტოქონდრიაში.

ატმოსფეროში ჟანგბადის კონცენტრაცია 21%-ია. ე.ი. ზღვის დონეზე მისი პარციალური წნევა წარმოებული წნევის 21%-ს შეადგენს. ზღვის დონეზე ატმოსფერული წნევაა 760 მმHg, ამიტომ ჟანგბადის პარციალური წნევა იქნება 760მმHg X 0.21 = 159 მმHg.

ე.ი ადამიანის ორგანიზმის გარედან ჟანგბადის წნევაა 159 მმHg. ეს არის ჟანგბადის კასკადური გადაადგილების საწყისი წერტილი. ის მოძრაობს მაღალი წნევის უბნიდან დაბალი წნევის უბნისკენ, ეს სხვაობა 3-4 მმHg მაინც უნდა იყოს. ადამიანის ორგანიზმი ატენიანებს ჰაერს. წყლის ორთქლის პარციალური წნევაა 47 მმHg, 760 მმHg- 47 მმHg = 713 მმHg. ამიტომ ჩასუნთქულ დატენიანებულ ჰაერში ჟანგბადის პარციალური წნევაა 713 მმHg X 0.21 = 149 მმHg ( ჩასუნთქული ჰაერი).

ალვეოლებში ჟანგბადის პარციალური წნევის გასაზომად გამოიყენება ფორმულა:

P_AO₂ = P_IO₂ – P_a CO₂ /R;

P_AO₂  – ჟანგბადის წნევა ალვეოლებში;

P_IO₂   – ჩასუნთქული ჟანგბადის წნევა;

P_a CO₂  – ნახშირორჟანგის წნევა არტერიაში;

R – სუნთქვის კოეფიციენტი.

P_AO₂ = P_IO₂ – P_a CO₂ /R = 149 მმHg – 40მმHg / 0.8 = 149 მმHg – 50მმHg= 99 მმHg.

წნევათა სხვაობის გამო ჟანგბადი ატმოსფეროდან გადადის ადამიანის ორგანიზმში, ალვეოლებში. ალვეოლების მემბრანის გავლით ის უნდა გადავიდეს სისხლში, რის შედეგადაც ვენური სისხლიდან არტერიული სისხლი მიიღება. პროცესი დიფუზიის გზით (მაღალი კონცენტრაციის უბიდან დაბალი კონცენტრაციის უბნისკენ) მიმდინარეობს. ალვეოლებში ჟანგბადის პარციალური წნევა თითქმის 99 მმHg-ია. ფილტვის კაპილარებში ჟანგბადის პარციალური წნევაა 40 მმHg. წნევათა სხვაობა იწვევს ჟანგბადის გადასვლას ალვეოლებიდან ფილტვის კაპილარებში. ჟანგბადის გადასვლა ხდება ყოველ 75 წამში ერთხელ. ჟანგბადის გადატანის კასკადში წნევა მცირდება 5-10 მმHg-ით. არტერიულ სისხლში ჟანგბადის პარციალური წნევაა 90-95 მმHg. თუ ფილტვის ალვეოლებში დაგროვდება ლორწო, ვითარდება პნევმონია. ამ დროს ჟანგბადის კასკადი დროში ხანგრძლივდება. ჟანგბადის პარციალური წნევა არტერიაში მცირდება. ამ დროს ალვეოლის კედლის განვლადობა შემცირდება. არტერიაში ჟანგბადის პარციალური წნევა (P_aO₂) განპირობებულია პლაზმაში გახსნილი ჟანგბადით. პლაზმაში გახსნილი ჟანგბადი დიფუზიით შედის სისხლის წითელ უჯრედებში და ჰემოგლობინის მოლეკულებთან წარმოქმნის დროებით კოვალენტურ ბმას ჰემოგლობინთან. არტერიული სისხლის ჟანგბადის 98% მოდის ჰემოგლობინთან დაკავშირებულ ჟანგბადზე. 2% ჟანგბადი კი პლაზმაშია გახსნილი. წნევაზე გავლენას არ ახდენს ჰემოგლობინთან დაკავშირებული ჟანგბადი. ეს წნევა უფრო მეტია, ვიდრე უჯრედებში არსებული წნევა. ამიტომ ჟანგბადის მოგზაურობა გრძელდება დიფუზიის გზით უჯრედში. ეს დინამიკური, არასწორხაზოვანი პროცესია. მის აღსაწერად გამოიყენება ოქსიჰემოგლობინის დისოციაციის მრუდი.

როგორც სურათიდან ჩანს სისხლის pH გავლენას ახდენს არტერიებში ჟანგბადის პარციალურ წნევაზე და შესაბამისად, ჟანგბადით გაჯერებული ჰემოგლობინის შემცველობაზე, ანუ სატურაციაზე. სურ.3-სა და სურ.4-ში წარმოდგენილი მონაცემების მიხედვით, როცა ჟანგბადის პარციალური წნევაა 60 მმHg, ამ დროს SaO₂ =90%-ს, როცა ჟანგბადის პარციალური წნევაა 50 მმHg, ამ დროს SaO₂ =85%-ს.

ოქსიმეტრი ოთხი ნაწილისგან შედგება:

• ორი დიდური ნათურა;
• სინათლის შემკრები (კოლექტორი);
• მიკროპროცესორი.

არსებობს ორი ტიპის ოქსიმეტრი:

ხელის თითის, ფეხის თითისა და ცხვირის ოქსიმეტრები მუშაობენ სინათლის გადაცემის გზით;

შუბლის ოქსიმეტრი მუშაობს სინათლის არეკვლის გზით;

ზოგი ოქსიმეტრი მუშაობს ორივე მეთოდით.

წითელი ნათურა ასხივებს ხილულ სინათლეს (660 ნმ ტალღის სიგრძის ხილული სპექტრის წითელ სხივებს), იისფერი ნათურა – 940 ნმ. ტალღის სიგრძის ინფრაწითელ სხივებს. ყვითელი მართკუთხედი შთანთქავს სინათლეს მას შემდეგ, რაც ის ადამიანის თითში გაივლის. როცა ოქსიმეტრი ჩართვის დროს ანათებს, სინათლე მხოლოდ ხილულ სინათლეს შეესაბამება. მეორე ლედ ნათურაც ასხივებს სინათლეს, მაგრამ მას ადამიანის თვალი ვერ აღიქვამს.

პულსოქსიმეტრში მოქმედებს ფიზიკის ორი კანონი:

ბიირის კანონი (Beer’s Law) და ლამბერტის კანონი (Lambert’s Law).

 ბიირის კანონის მიხედვით შთანთქმული სინათლის რაოდენობა კონცენტრაციის პროპორციულია (ამ შემთხვევაში ჰემოგლობინის); მარცხენა სურათზე ოქსიჰემოგლობინის კონცენტრაცია უფრო ნაკლებია და შთანთქმული სინათლის რაოდენობაც მცირეა.

ლამბერტის კანონის მიხედვით შთანთქმული სინათლის რაოდენობა პროპორციულია სინათლის მიერ სინათლის შთამნთქმელი ნივთიერების სისქის. მარცხენა სურათზე ჰემოგლობინის შემცველი შრის სისქე უფრო ნაკლებია, ამიტომ მარჯვენა სურათზე შთანთქმული სინათლის რაოდენობა უფრო მეტია. ეს გამომდინარეობს ლამბერტის კანონიდან.

HbO₂ უფრო მეტ ინფრაწითელ სხივებს შთანთქავს, ვიდრე წითელ სინათლეს; Hb – შთანთქავს უფრო მეტ წითელ სინათლეს, ვიდრე ინფრაწითელს. მიკროპროცესორში ხდება შეგროვილი მონაცემების ანალიზი.

წითელი სვეტი მიუთითებს დეზოქსი ჰემოგლობინის მიერ შთანთქმული წითელი სინათლის რაოდენობას, იისფერი სვეტები კი ოქსიჰემოგლობინის მიერ შთანთქმული ინფრაწითელი სინათლის რაოდენობას შეესაბამება. რაც უფრო მაღალია იისფერი სვეტი, მით უფრო მაღალია სისხლის ჟანგბადით გაჯერებულობის ხარისხი.

ოქსიმეტრის შეზღუდვები

1. პულსოქსიმეტრი არ აჩვენებს SpO₂=100%, რადგან ბიირისა და ლამბერტის კანონები ვრცელდება იმ შემთხვევაში, როცა სინათლე ვრცელდება წრფივად. ადამიანის სისხლში არის წითელი და თეთრი უჯრედები, რომლებსაც შეუძლიათ სინათლის მიმართულების შეცვლა.

მიკროპროცესორი დაკალიბრებულია და ცდომილება ძალიან უმნიშვნელოა.

2. პერიფერიული სისხლით ქსოვილი ცუდად მარაგდება. როცა პერიფერიული სისხლის რაოდენობა მცირეა, ოქსიმეტრის მიკროპროცესორთან სუსტი სიგნალი მიდის, ამიტომ წინასწარ საჭიროა ხელების გათბობა. ყველა ოქსიმეტრს აქვს ტემპერატურის მინიმუმი, რომელზეც ის ზუსტ შედეგს იძლევა. ზოგჯერ პერიფერიული სისხლის მიმოქცევის დარღვევას იწვევს სისხლძარღვების შევიწროება.
3. ოქსიმეტრით სარგებლობამდე ადამიანი უნდა იყოს მოსვენებულ მდგომარეობაში და ხელები არ ამოძრაოს. მოძრაობის შემთხვევაში სისხლის ნაკადის მოცულობა იცვლება და პულსოქსიმეტრის ჩვენებაც ცვალებადია.
4. ინტრავენური საღებავები, მეთილენის ლურჯი, ინდოციანინის მწვანე, ინდიგოკარმენი ცვლიან ოქსიმეტრის ჩვენებას. პულსოქსიმეტრს არ აქვს მონიტორის გამაგრილებელი. მისი ჩვენება 97% ზოგჯერ ნახშირორჟანგით არის განპირობებული.
5. ოქსიმეტრის ჩვენება არასწორია, თუ ადამიანის სისხლში არის კარბჰემოგლობინი (HbCO). თანამედროვე ოქსიმეტრები ამ ნაკლს ასწორებენ და შეუძლიათ კარბჰემოგლობინის და ოქსიჰემოგლობინის ერთმანეთისგან განსხვავება. არსებობს ოქსიმეტრები, რომლებიც ზომავენ როგორც ოქსიჰემოგლობინის, ასევე კარბჰემოგლობინის კონცენტრაციას სისხლში.

გამოყენებული ლიტერატურა: https://bit.ly/3kaPDID

https://bit.ly/3j2tY64

https://bit.ly/3j0PrfL

https://bit.ly/3szPAKy