Проблема точности измерения

Любой измерительный прибор дает ту или иную погрешность, поэтому нам остается лишь учитывать ее предполагаемую величину. Каждый параметр измеряется с определенной степенью точности, которая устраивает или не устраивает нас, в зависимости от того, что мы собираемся с ним делать. Даже бегло ознакомившись с технической сутью метода, лежащего в основе работы пульсоксиметра, легко заметить, как много заложено в нем потенциальных источников ошибок. И нам необходимо знать, в какой степени мы можем доверять своему монитору, ведь от его показаний зависит принятие важных, а иногда и рискованных решений.

В числе прочих факторов на точность работы монитора влияет качество светодиодов. В идеале измерение должно производиться при длине волны красного света 660 нанометров (нм) и инфракрасного — 940 нм (в некоторых моделях используются другие, но близкие длины волн). Однако светодиоды не являются источниками монохроматического света, а излучают хотя и узкий, но конечный спектр световых частот, в котором имеется одна, преобладающая по интенсивности. Она-то в основном и формирует световой поток, участвующий в измерении. Каждому экземпляру светодиода присуща собственная уникальная характеристика излучения. При отклонении от идеальной длины волны на каждые 3 нм ошибка в измерении S_PO₂ составляет 0,5 %, а разброс значений в партии может превышать ± 15 нм. Если бы каждый пульсоксиметр снабжался единственным датчиком, с данной проблемой справились бы, внеся поправочные коэффициенты, но срок жизни датчика значительно короче, чем самого монитора. Кроме того, отдельные фирмы предлагают широкий выбор датчиков на все случаи жизни. Чтобы величина SрO₂ не зависела от датчика, светодиоды тестируют и из всей партии отбирают лучшие. Это достаточно дорогой, но эффективный способ решения проблемы. Насколько нам известно, самые жесткие критерии отбора (± 2 нм) применяются в фирме DATEX. В другом варианте в ходе производства определяется пиковая длина волны излучения каждого светодиода. Эта информация кодируется в каждом датчике резистором с конкретной величиной сопротивления. После подключения датчика пульсоксиметр считывает код и выбирает соответствующую калибровочную кривую для расчета S_PО₂. Это усложняет технику, но позволяет полнее использовать партию светодиодов (NELLCOR).

И тот и другой способ связаны с дополнительными расходами на производство, и в конечном итоге их оплатит покупатель. Некоторые мелкие фирмы-производители вообще не ломают голову над этой и другими проблемами или покупают для своих моделей готовые датчики известных фирм.

Сатурация, рассчитанная из сигнала фотодетектора, является для монитора "сырой" информацией и никогда не совпадает с истинной величиной SaО₂. Для того чтобы привести этот показатель в порядок, в процессе разработки каждой модели осуществляется сравнение показаний пульсоксиметра с сатурацией, измеренной эталонным методом. В качестве эталона применяется SрO₂, измеренная точным гемоксиметром в пробе артериальной крови испытуемого, который дышит газовыми смесями с различным содержанием кислорода. По результатам многочисленных синхронных измерений устанавливается эмпирическая зависимость SpО₂ от SрО₂, которая называется калибровочной кривой и вводится в алгоритм окончательного расчета показателя. Но даже таким способом добиться полного совпадения показаний пульсоксиметра с эталоном в реальных клинических условиях не удается. Поэтому в паспорте любой модели должны быть указаны пределы точности результатов.

Обычно погрешность показаний пульсоксиметров находится в пределах:

± 2 % при S_PO₂ от 100 до 70 %;

± 3 % при SpO; от 69 до 50 %.

При сатурации ниже 50 % точность не гарантируется, потому что в этом диапазоне добывание данных для калибровки опасно для жизни испытуемых добровольцев. Полезно также иметь в виду следующее: чем ниже насыщение артериальной крови кислородом, тем меньше точность измерения SpO₂, хотя динамика изменений этого показателя (снижение или повышение) отражается верно и при очень низком уровне сатурации. Причина снижения точности метода при глубокой гипоксемии заключается в особенностях кривой поглощения гемоглобином красного света.

Глядя на приведенные выше цифры, не следует считать, что когда на дисплее пульсоксиметра величина S_PO₂ равна 82 %, то истинное значение располагается в пределах от 80 до 84 %. На самом деле в паспорте сообщается не максимальная величина ошибки, а стандартное отклонение (SD — Standard Deviation), показатель, говорящий совсем о другом. Стандартное отклонение ± 2 % означает, что лишь в 68 % измерений (то есть примерно в ²/₃ всех случаев) SpО₂ действительно находится в пределах ± 2 % от истинного значения, а в 95 % случаев не выходит за рамки двух SD, то есть + 4 %. Нам остается лишь согласиться с тем, что в 5 % случаев пульсоксиметр имеет право показывать SpO₂ 90 % при истинной величине SaО₂ = 85 %. Различие в 5 % сатурации далеко не безобидно, особенно на пологой части кривой диссоциации оксигемоглобина.

Необходимо помнить, что калибровочную кривую можно получить только в исследованиях у здоровых людей с нормальным кровообращением, уровнем гемоглобина и прочими имеющими значение показателями. Жестокая реальность клиники, конечно же, далека от тепличных лабораторных условий и вносит свою поправку в точность работы монитора. Серьезные фирмы сами строят калибровочные кривые для своих моделей и постоянно совершенствуют алгоритмы повышения точности измерений. Мелкие же производители пульсоксиметров обычно либо покупают, либо другими способами заимствуют эту информацию, а точность выводят, сравнивая показания собственной модели и мониторов известных фирм. В результате ошибки одного прибора наслаиваются на ошибки другого и точность измерения резко снижается. Зато такой подход к делу позволяет выпускать дешевую продукцию низкого качества и завоевывать беднейшую часть рынка за счет демпинговых цен.

Что способна дать практическому врачу вся эта техническая информация, которая на первый взгляд являет собой проблемы промышленности, а не медицины? Помимо удовольствия знать, умение выбирать монитор и понимание той грустной истины, что мы можем доверять ему не больше, чем вынуждены. Любой специалист, работающий с пульсоксиметрами, знает, как легко оказаться во власти гипноза цифр, сияющих на дисплее монитоpa. И действительно, простота получения важнейшей объективной информации, свойственная данному методу, нередко заслоняет собой проблемы точности измерения, скорости реакции, воспроизводимости результатов... Вместе с тем в некоторых клинических ситуациях эти незаметные проблемы, занимающие в сознании врача крошечный уголок где-то на заднем плане, могут сыграть с ним злую шутку. Чтобы этого не случилось, мы даем вам два совета.

Совет первый. При покупке монитора целесообразнее останавливать свой выбор на моделях крупных фирм, имеющих устойчивую репутацию и располагающих достаточными ресурсами для создания и непрерывного совершенствования высококлассных моделей. Их аппараты заметно дороже, но надежность информации этого стоит. Лучше доплатить за решенные проблемы, чем бесплатно получить ворох нерешенных.

Совет второй. При оценке данных, поступающих от монитора, всегда руководствуйтесь здравым смыслом. Чаще всего одно не противоречит другому, но в случаях, когда возникают сомнения или предстоит принять ответственное решение, лучше определить частоту пульса вручную, а оксигенацию артериальной крови — лабораторным методом. Такой контроль позволяет быстро избавиться от излишней доверчивости.