산소 측정법 (Oximetry)

맥박 산소 측정법 (Pulse Oximetry)

 

 

맥박 산소 측정법 (Pulse oximetry)은 혈중 산소 수치를 지속적으로 모니터링하는 안전하고 간단하며 신뢰할 수 있는 비침습적 방법이다. 처음에는 마취 중에 사용되었고 그 다음에는 중환자실에서 사용되었다. 최근에는 환자의 심장 및 폐 기능을 평가하여 환자 안전을 평가하는 데 유용성이 입증되어 일반 진료 분야의 병원에서 널리 사용되고 있다. 맥박 산소 측정은 수면 중 환자의 산소 공급 상태에 관한 정보를 제공하는 데 사용되는 수면다원검사의 표준 모니터링 매개변수이다. 맥박산소측정 방법론과 그 신뢰성에 영향을 미칠 수 있는 임상적, 기술적 요인에 대한 기본적인 이해가 필수적이다.

산소 포화도 측정기는 광학 혈량 측정법과 분광 광도법의 결합 원리를 사용하여 동맥 헤모글로빈의 산소 포화도 값을 측정한다. 헤모글로빈은 폐에서 신체 조직으로 산소를 운반하는 적혈구의 철 함유 색소이다. 광학 혈량측정법 (Optical plethysmography)은 혈관 조직층의 변화로 인한 빛 흡수의 변화를 측정한다. 혈관 조직의 변화는 심장이 뛰고 맥박을 생성할 때 발생한다. 이러한 변화는 산소 포화도 측정기에서 환자의 맥박에 해당하는 혈량 측정 파형으로 표시된다. 분광 측정법 (Spectrophotometry)은 빛 흡수의 정량적 측정을 사용하여 헤모글로빈의 산소 포화도를 측정한다.

산소 포화도 측정기는 두 개의 발광 다이오드 (LED)를 사용한다. 하나는 약 660nm의 적색광이고 다른 하나는 약 920nm의 적외선이다. 이 LED는 전송된 빛의 강도를 측정하는 광검출기 건너편에 배치된다. LED와 광검출기는 빛이 동맥 혈관층을 통과하도록 배치되어야 한다. 각 파장별로 광검출기로 전달되는 빛의 상대적인 양은 산소화 헤모글로빈과 탈산소화 헤모글로빈의 빛 흡수 차이에 의해 영향을 받는다.

빨간색 빛은 산소 헤모글로빈 (헤모글로빈과 산소가 결합된 형태)을 통과하며 빛이 거의 흡수되지 않는다. 적외선은 산소가 제거된 헤모글로빈을 거의 흡수하지 않고 통과한다. 두 가지 파장 측정을 통해 기능성 산소 포화도를 결정한다. 이는 적외선 흡수율과 적색광 흡수율을 비교하여 총 헤모글로빈에 대한 산소로 포화된 헤모글로빈 (oxyhemoglobin)의 비율이다. 산소 포화도는 광검출기에 전달된 빛의 상대적인 양의 비율을 기반으로 계산된다.

 

맥박 산소 측정에 사용되는 센서는 사용되는 기기에 적합한 센서여야 한다. 한 제조업체에서 만든 센서가 다른 제조업체에서 만든 산소 농도계에서는 올바르게 작동하지 않을 수 있다. 센서는 재사용이 가능하거나 일회용일 수 있으며 환자의 체중과 모니터링 부위를 기준으로 선택해야 한다. 성인 수면다원검사에서 가장 자주 사용되는 모니터링 부위는 손가락, 귓볼 또는 콧대이다. 영유아의 경우 모니터링 부위는 발가락이나 발인 경우가 가장 많다. 센서는 각 모니터링 사이트에 맞게 특별히 제작되었으며, 정확한 산소 측정 판독값을 얻으려면 사용되는 모니터링 사이트가 선택한 센서와 호환되어야 한다.

특정 기술 및 임상 조건은 맥박 산소 측정을 방해할 수 있다. 기술자가 이러한 조건을 인식하고 신뢰할 수 있는 신호를 얻는 데 필요한 적절한 조치를 아는 것이 중요하다. 일부 산소 포화도 측정기는 EKG의 QRS 신호를 사용하여 맥박 신호를 포착하는 기능이 있을 수 있다. 이 기술은 환자의 움직임이나 말초 관류가 낮은 등 모니터링을 어렵게 만드는 조건에서 유용하다.

 

폴리그래프에 기록된 산소측정 신호는 생리학적 및 기구적 이유로 다소 지연된다. 생리학적으로 환자의 순환 시간은 산소농도계의 최대 반응을 결정한다. 장비 자체의 필터링 회로도 신호가 폴리그래프에 도달하는 데 걸리는 시간을 지연시킨다. 결과적으로 산소 측정 신호는 일반적으로 3 ~ 5초 정도 지연된다.

센서의 리드미컬한 움직임으로 인해 박동성 혈류를 모방하는 빛 흡수의 변화가 발생할 수 있다. 광검출기는 센서 움직임과 동맥 맥동을 구별하지 못하여 산소 포화도 측정이 부정확하고 맥박수 값이 부정확해질 수 있다. 활동이 적은 모니터링 현장에서 일회용 접착 센서를 사용하면 일반적으로 이 문제가 완화된다.

밝은 주변 조명은 또한 부정확한 산소 포화도 및 맥박수를 생성할 수 있다. 밝은 주변광은 LED의 빛과 함께 광검출기에 의해 감지될 수 있으며 판독값에 최소한 또는 상당한 영향을 미칠 수 있다. 센서를 차폐하거나 광원을 제거하면 이 문제가 해결된다.

 

LED의 일부 빛이 혈관 조직층을 통과하지 않고 광검출기에 도달할 때 광학 shunt가 발생한다. 이로 인해 신뢰할 수 없는 산소 포화도 판독값이 발생한다. 이는 환자의 움직임이나 잘못된 센서 크기로 인한 센서 변위의 결과로 가장 일반적으로 발생한다. 재사용 가능한 센서는 일회용 접착 센서보다 이 문제가 발생하기 쉽다.

손가락이나 발가락에 묻은 특정 색상의 매니큐어는 빛 투과를 방해하는 경향이 있기 때문에 산소 포화도 판독이 부정확하게 된다. 빨간색 매니큐어는 일반적으로 정확성을 방해하지 않는다. 파란색, 녹색, 검은색, 갈색-빨간색 광택제는 일반적으로 빛 투과를 방해하므로 제거해야 한다.

부종 및 빈혈과 같은 특정 임상 조건도 맥박 산소측정 판독값에 영향을 미칠 수 있다. 모니터링 부위의 조직 부종으로 인해 빛이 산란되어 광검출기의 판독값이 부정확해질 수 있다. LED와 광검출기를 조심스럽게 배치하거나 대체 장소를 사용해야 할 수도 있다. 사지에 심각한 부종이 나타나면 비강 또는 귓불 센서가 더 정확한 산소 포화도 판독값을 제공할 것이다. 산소 포화도 측정값에 영향을 미치려면 빈혈이 심각해야 한다. 헤모글로빈 값이 5gm/dl보다 큰 한 산소 포화도 판독값은 신뢰할 수 있다.

낮은 동맥 관류와 약한 맥박 모두 산소 농도계 판독값에 영향을 미칠 수 있다. 낮은 관류는 저체온증 (감기)으로 인해 발생할 수 있다. 센서 부위를 따뜻하게 유지하면 말초 관류가 향상될 수 있다. 약한 맥박은 기기가 동맥 맥박을 식별할 수 없기 때문에 산소 포화도와 맥박 판독값이 모두 완전히 손실될 수 있다. 맥박이 약한 환자의 경우 비강 센서가 적절한 신호를 제공하는 경우가 많다.

 

기계적 및 임상적 조건 모두에서 정맥혈의 맥동이 발생하여 판독값이 잘못될 수 있다. 정맥 박동은 센서가 너무 빡빡하거나 추가 테이프가 너무 빡빡하게 부착되어 있을 때 발생할 수 있다. 우심부전도 이 현상을 일으킬 수 있다. 맥박 산소 측정기는 모든 맥박 신호를 감지하므로 센서는 동맥혈과 정맥혈의 혼합을 감지하여 인위적으로 산소 포화도 판독값을 낮춘다. 이러한 상황에서는 코 센서가 최선의 선택이 될 수 있다.

모든 환자의 기본 깨어 있는 산소 포화도와 수면 중 산소 포화도 수치를 얻는 것이 중요하다. 기준 판독값은 산소 측정 판독값의 정확성과 환자의 기준 산소 공급 상태에 대한 검증을 제공한다. 환자에게서 얻은 기준 판독값의 정확성이 확실하지 않은 경우 손가락에 센서를 대고 산소 농도계를 테스트해야 한다.

정확성을 보장하기 위해 모든 산소 포화도 측정기는 적어도 매년 제조업체 사양에 따라 교정되어야 한다. 이는 제조업체나 생물의학 공학 부서에서 수행하는 것이 가장 좋다. 외부 산소 포화도 측정기는 일반적으로 폴리그래프 컴퓨터에 대한 야간 보정이 필요하다.

 

산소 농도계 교정 (Oximeter Calibration)

 

외부 산소 농도계는 산소 농도계의 디지털 판독값에 해당하는 폴리그래프에 신호를 제공하기 위해 DC 증폭기와 인터페이스된다. 산소 포화도는 100% 및 0% 산소 포화도 또는 100% 및 50% 산소 포화도에 해당하는 알려진 전압 (보통 1V 및 0V)의 신호를 도입하고 판독값을 확인하여 교정된다. 일반적으로 1cm 편위는 0 ~ 100% 또는 50 ~ 100% 산소 포화도를 나타낸다. 일부 산소농도 측정기는 이제 컴퓨터 폴리그래프에 내장되어 있으며 일부 시스템에는 야간 교정이 필요하지 않다.

 

맥박 산소 측정기는 수면 중 환자의 산소 공급을 장기간 모니터링하기 위한 신뢰할 수 있는 비침습적 도구이다. 이는 수면 장애 호흡 또는 수면 관련 호흡 저하 치료 중 보충 산소 또는 비강 CPAP (지속적 기도 양압) 사용과 같은 중재의 효과를 결정하는 데 특히 유용하다. 적절한 교정을 통해 기기가 올바르게 작동하는지 확인하는 것이 중요하다. 환자의 안전과 신뢰할 수 있는 진단 정보를 보장하려면 얻은 판독값이 정확하고 설명된 기술적 또는 임상적 조건으로 인해 손상되지 않았는지 확인해야 한다.