星期三, 10月 03, 2012

血氧濃度計的原理(自由潛水)


自由潛水訓練時,搭配使用血氧濃度計,是一個不錯的方式,血氧濃度計價格低廉、使用簡單而且迅速就可以量出血氧濃度值與心跳,不妨礙訓練卻可以立即性讓訓練者得到生理數據,是進行訓練的小幫手。
由於現在血氧濃度計價格非常低廉,而且品質不錯,所以包含我在內,許多自由潛水人都有使用。前晚和潛友討論過後,我覺得有必要特別寫一篇文章,討論血氧濃度計的使用,否則,若誤會了血氧濃度計的意義,就有可能憑此做出錯誤的決策,規劃錯誤的訓練方法或致命的潛水策略。

首先,我們得從血氧濃度計的原理談起,不要現在打哈欠,因為如果你搞不懂原理,就弄不清楚你在量什麼,弄不清楚這點,那麼儀器所顯示的數字對你而言只是一項理解錯誤的資訊,你根據此所做的任何判斷也都是錯誤的!為了不讓大家睡著,我用盡可能簡潔扼要的方式,試著讓你了解『血氧濃度計的原理』:

紅血球因為含有血紅素所以可以攜帶氧氣,有趣的是,帶著氧氣的血紅素,與不帶氧氣的血紅素,對兩個不同波長的紅光,有不同的光吸收度,憑這兩道紅光的光吸收差異,就可以計算出現在手指尖部位的飽和血氧值!血氧濃度計會用兩道紅光照射手指頭,並且在手指的另一側,以光感測器量測有多少紅光被手指頭吸收。

以上的原理敘述,在網路上Google一下就會查到了,但僅只是知道這個還不夠......

由於靜脈血液、骨頭、肌肉等等物質,都會對這兩道紅光有不同的吸收,每個人的手指都有差異,血氧濃度計何以不考慮這些差異而仍能計算出正確的血氧濃度值?

答案就在動脈血液不是靜態的!動脈有別於靜脈以及其他靜態的組織,受心臟跳動影響,動脈裡的血流是脈動式的,動脈血對光的吸收強度也是波動式的(和心跳同樣頻率),血氧濃度計只會針對脈動式的動態訊號做鎖定,簡單的說,血氧濃度計只量測動脈裡頭的血氧濃度!
也因為這個特性,血氧濃度計除了可以量測即時的血氧濃度值,還可以順便量到心跳率,一次可以量到兩個重要生理參數,這點對於自由潛水訓練而言真的是非常方便。

原理知道以後,我要再這裡強調一個關鍵的小結論,人體的血液分布在靜脈或者動脈之中,而血氧濃度計所量的只是指尖部位的動脈血血氧濃度。反面的說,血氧濃度計量不到靜脈的血氧,而且血氧濃度計也不知道這個人有沒有貧血,血氧濃度計只管動脈裡,帶氧和不帶氧血紅素的比例!

以上原理講完了,接下來要談一些使用上容易產生誤解的部份:

1.積分時間,血氧濃度計真正量到的訊號很微弱,需要一段時間將訊號萃取出來,以我自己手上的這個為例,她所顯示的數值其實是九秒鐘的移動平均結果,換句話說,量測的數值反應都比實際還要慢上好幾秒。假如,你量測到心跳逐漸上升,那麼實際上的心跳值已經比顯示的值還要高,若量到血氧濃度值持續下降中,實際的血氧濃度值,通常也都已經比顯示數值還要低了。儀器顯示的數值是落後而且比實際現象還要平緩的。所以,她沒辦法告訴你非常即時的生理數值,一切數值都是前九秒到現在的平均值!(心電圖就可以瞬間表現心律變化)

2.灌流不足,假如你有戴戒指,或是你量測的那隻手的手臂被壓迫到,那麼量測部位的血液循環可能很差,短時間之內你不會察覺有什麼問題,可是血氧濃度計可能顯示了偏低的血氧值。

3.指甲乾淨程度,既然它是用光線的穿透和吸收進行量測,所以如果你塗了指甲油或是指甲上有汙穢,都會直接影響到數值的量測。

4.不代表核心部位的血氧濃度!自由潛水人很有可能因為潛水反射,或是呼吸性酸、鹼中毒,改變了血液在身體裡的分配。會不會昏迷,主要是由大腦這個部位決定,而很不幸的血氧濃度計只能量測手指尖,因此量測出來的值,不論是高是低,都不能『直接』用來判斷自己離昏迷有多遠。我不是完全否定血氧濃度計在訓練上的地位,他給出的數值是一項重要參考,但不能過度信賴!

5.精確度:一般的血氧濃度計可以顯示0%~99%的數值,但實際上有把握的量測區間是70%~99%,在這個區間仍有3%誤差,而70%以下的數值只能當做參考,沒有經過校正。(建議你最好詳細閱讀說明書)

結論,為了保持這篇文章的篇幅別太長,我還沒有提到血氧濃度計在訓練方面的搭配。此文最關鍵的幾個重點是:血氧濃度所顯示的數值是平均過的,所以顯示的數值變化較為和緩並且是延遲的
。它並不能告訴你血液中氧氣的總量,而且因為量測部位的不同,它甚至不能代表大腦裡的血氧濃度,它的數值只是一項參考!就好像你並不能用心跳變緩當做潛水反射的絕對指標,有其他太多因素沒有考慮到,這僅只是一項參考!所以,不要拿血氧濃度計來決定自己的昏迷極限,你可以估算一下把結果當做參考,但不要據此就訂下『我在多少分鐘內潛水一定是安全的』的結論。就我自己而言,血氧濃度計只是被用來確認訓練強度的一種儀器。

最後再舉一例:假如,你進行超呼吸,而且一直超呼吸到昏迷,你的大腦會因為超呼吸而缺氧昏迷,可是血氧濃度計卻明明持續顯示在99%的健康數值,這就是人體血液分配的魔術,不可輕信呀!

4 則留言:

G8 提到...

How much is this machine ?

黃珈擇 提到...

Dear G8

http://www.amazon.com/Finger-Pulse-Oximeter-SM-110-Carry-Wrist/dp/B003TJH3LI/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1349401820&sr=8-1&keywords=oximeter

還有比這個更便宜的價格,當初是有朋友去美國出差,我請他幫我買回來,所以非常便宜。

Mink 提到...

要從國外訂購回來要小心 被查獲抽稅、驗機器就哇哇叫了

黃珈擇 提到...

Dear Mink

感謝提醒,我還不知道要驗機器這件事情,醫療儀器的規定可能會比較嚴格。