郭世富 孫京昇 薛玲 謝晉湘 楊虎 胡廣書

血氧有效性驗(yàn)證方法和驗(yàn)證體系

無創(chuàng)脈搏氧飽和度測量功能是監(jiān)護(hù)儀最基本的監(jiān)測參數(shù)之一，是反映監(jiān)護(hù)儀性能特征的關(guān)鍵參數(shù)。目前大多數(shù)監(jiān)護(hù)儀所采用的血氧測量方法都是基于660/940nm雙波長光譜吸收的脈搏波信號(hào)特征識(shí)別和強(qiáng)度分析，雖然這個(gè)方法存在某些局限性，如抗運(yùn)動(dòng)干擾的特性弱，但因其使用方便、計(jì)算方法簡單、測量結(jié)果客觀、重復(fù)性好、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已在臨床上廣泛應(yīng)用。

無創(chuàng)脈搏波的氧飽和度測量是基于脈動(dòng)血對(duì)脈沖式660、940納米紅外、紅光譜的吸收。光電感應(yīng)傳感器接收到紅光、紅外透過手指后，光信號(hào)傳遞給光電流信號(hào)放大器，并經(jīng)后續(xù)電壓放大、濾波等處理，再由CPU控制經(jīng)過增益、直流偏置、驅(qū)動(dòng)等的自適應(yīng)反饋調(diào)節(jié)控制的信號(hào)放大電路與光源驅(qū)動(dòng)電路以及濾波、AD等處理后，得到紅外和紅光的交、直流數(shù)字信號(hào)，并通過特定的軟件算法恢復(fù)上述的紅光、紅外光的脈搏波（包含脈動(dòng)分量和直流分量），再通過相應(yīng)的一些變換和查表等就可以得到相應(yīng)的血氧飽和度值，而脈率值是通過上述脈搏波形的波峰間距和算術(shù)平均得到的。

國際上對(duì)血氧模塊在臨床應(yīng)用中的有效性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是ISO9919，評(píng)估血氧測量設(shè)備在臨床應(yīng)用中的安全性和有效性，參照ISO9919標(biāo)準(zhǔn)推薦的檢驗(yàn)方法制定臨床試驗(yàn)方案，再通過臨床試驗(yàn)得出結(jié)論。

有創(chuàng)和無創(chuàng)測量對(duì)比試驗(yàn)方案都可以用來評(píng)估被評(píng)估設(shè)備通過光譜特性測量的動(dòng)脈血氧飽和度（以下以英文縮寫SpO2表示）的精度，任何一種類型的試驗(yàn)方案都可以在實(shí)驗(yàn)室條件或血氧飽和度測量設(shè)備預(yù)期使用環(huán)境中進(jìn)行。有創(chuàng)測量對(duì)比試驗(yàn)方案指被評(píng)估設(shè)備的測量值SpO2與血?dú)夥治鰞x（CO-oximeter）的測量值動(dòng)脈血氧飽和度（SaO2）進(jìn)行比較。無創(chuàng)測量對(duì)比試驗(yàn)方案指被評(píng)估設(shè)備的測量值SpO2與二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)血氧飽和度測量設(shè)備的測量值SpO2進(jìn)行比較。值得注意的是，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)血氧飽和度測量設(shè)備的精度可直接追溯至COoximeter（金標(biāo)準(zhǔn)），即二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)血氧飽和度測量設(shè)備的精度是通過臨床試驗(yàn)驗(yàn)證，并且直接與CO-oximeter（金標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行對(duì)比的；二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)血氧飽和度測量設(shè)備可用來進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)傳遞。但必須提供有效證據(jù)證明二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)血氧飽和度測量設(shè)備（如臨床試驗(yàn)報(bào)告）。

健康志愿者有創(chuàng)血?dú)夥治鰧?duì)比臨床試驗(yàn)步驟:（1）血?dú)夥治鰞x在使用之前需要經(jīng)過校準(zhǔn)，保證其測量精度（SaO2精度不低于1%）。

（2）必須按照制造商建議的使用方法及輔助材料；動(dòng)脈插管以及動(dòng)脈血取樣工具；被評(píng)估設(shè)備的SpO2測量設(shè)備應(yīng)符合產(chǎn)品注冊標(biāo)準(zhǔn)。

（3）經(jīng)過測試的氣路正常的可產(chǎn)生不同氧分壓的氣體混合的儀器，實(shí)現(xiàn)O2與N2的混和輸出，同時(shí)在混和輸出口處設(shè)置一個(gè)三通連接氣體監(jiān)護(hù)儀，用于測量輸出氣體中的O2濃度，但須注意必要時(shí)在患者吸入氣體中加入二氧化碳?xì)怏w，以防止受試者在低氧狀態(tài)下出現(xiàn)呼吸性堿中毒，導(dǎo)致臨床試驗(yàn)失敗。

（4）可通過自動(dòng)記錄或手動(dòng)記錄的方式來記錄被評(píng)估設(shè)備測量的SpO2值。

（5）應(yīng)獲得受試者的完整病史，健康受試者應(yīng)做正常體檢，且女性受試者還應(yīng)進(jìn)行妊娠測試。

（6）受試者應(yīng)簽署知情同意書，同意參與試驗(yàn)。

（7）使用無創(chuàng)ECG監(jiān)護(hù)設(shè)備和氣體監(jiān)測設(shè)備對(duì)受試者生理參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。

（8）研究者（臨床試驗(yàn)的負(fù)責(zé)人）應(yīng)為具有相關(guān)專業(yè)高級(jí)職稱的執(zhí)業(yè)醫(yī)師。

（9）操作者用套管針穿刺動(dòng)脈，放置動(dòng)脈導(dǎo)管。試驗(yàn)中將使用動(dòng)脈血?dú)忉槒膭?dòng)脈采集動(dòng)脈血。受試者使用鼻夾夾住鼻部，咬住口塞，使用口部進(jìn)行呼吸，吸入氣體為經(jīng)過混和的高純氧與高純氮的混和氣體；在進(jìn)行下一位受試者測試之前需將前次使用的換氣活瓣放入干燥皿中進(jìn)行干燥，防止過多的水汽影響換氣活瓣性能。

（10）將受測和各被評(píng)估設(shè)備的探頭分別連接到受試者同一手的相鄰手指，以隔光指套隔離相鄰的探頭，以避免“光污染”；抗運(yùn)動(dòng)測試則需要增加被評(píng)估設(shè)備脈搏血氧儀的三個(gè)探頭分別連接到受試者另一只手的相鄰手指，以隔光指套隔離相鄰的探頭，以避免“光污染”，把它們作為運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的調(diào)查組。

（11）建議環(huán)境溫度為18～28℃，如受試者手指末端的末梢循環(huán)不良時(shí)，可使用加熱器或其他方法來改善受試者手指末端的末梢循環(huán)。

臨床試驗(yàn)方案可任選其一。具體如下：

方案一：（1）在吸入大于21%常規(guī)氧濃度混合氣體后，受試對(duì)象的SpO2為97%～100%（被評(píng)估設(shè)備讀數(shù)）并處在穩(wěn)定狀態(tài)30s后，每間隔20s，通過動(dòng)脈采集2ml血樣，共采樣5次，做血?dú)夥治龅玫絊aO2基礎(chǔ)值，可同時(shí)記錄被評(píng)估設(shè)備和參比設(shè)備的血氧飽和度值，并記錄必要的生理參數(shù)指標(biāo)。

（2）降低受試者的吸入氧氣濃度（FiO2）使得SpO2為92%～96%（被評(píng)估設(shè)備讀數(shù)），待達(dá)到再穩(wěn)定30s后，每間隔20s，通過動(dòng)脈采集2ml血樣，共采樣5次，做血?dú)夥治龅玫絊aO2，可同時(shí)記錄被評(píng)估設(shè)備和參比設(shè)備的血氧飽和度值，并記錄必要的生理參數(shù)指標(biāo)。

（3）降低受試者的吸入氧氣濃度（FiO2）使得SpO2為85%～92%（被評(píng)估設(shè)備讀數(shù)），待達(dá)到再穩(wěn)定30s后，每間隔20s，通過動(dòng)脈采集2ml血樣，共采樣5次，做血?dú)夥治龅玫絊aO2，可同時(shí)記錄被評(píng)估設(shè)備和參比設(shè)備的血氧飽和度值，并記錄必要的生理參數(shù)指標(biāo)。

（4）降低受試者的吸入氧氣濃度（FiO2）使得SpO2為78%～84%（被評(píng)估設(shè)備讀數(shù)），待達(dá)到再穩(wěn)定30s后，每間隔20s，通過動(dòng)脈采集2ml血樣，共采樣5次，做血?dú)夥治龅玫絊aO2，可同時(shí)記錄被評(píng)估設(shè)備和參比設(shè)備的血氧飽和度值，并記錄必要的生理參數(shù)指標(biāo)。

（5）降低受試者的吸入氧氣濃度（FiO2）使得SpO2到70%～77%（被評(píng)估設(shè)備讀數(shù)），待達(dá)到再穩(wěn)定30s后，每間隔20s，通過動(dòng)脈采集2ml血樣，共采樣5次，做血?dú)夥治龅玫絊aO2，可同時(shí)記錄被評(píng)估設(shè)備和參比設(shè)備的血氧飽和度值，并記錄必要的生理參數(shù)指標(biāo)。

（6）在吸入大于21%常規(guī)氧濃度混合氣體后，受試對(duì)象的SpO2恢復(fù)到基礎(chǔ)值。

（7）去除動(dòng)脈通路和脈搏血氧探頭，在醫(yī)護(hù)人員檢查認(rèn)為受試者可以安全離開后方可讓受試者離開。特別要注意，在試驗(yàn)進(jìn)行中，當(dāng)受試者感到不適，將立刻給予100%純氧并停止試驗(yàn)。

方案二：（1）在吸入大于21%常規(guī)氧濃度混合氣體后，受試對(duì)象的SpO2大于95%（被評(píng)估設(shè)備讀數(shù)）并處在穩(wěn)定狀態(tài)30s后，每間隔20s，通過動(dòng)脈采集2ml血樣，共采樣5次，做血?dú)夥治龅玫絊aO2基礎(chǔ)值，同時(shí)記錄被評(píng)估設(shè)備和參比設(shè)備的血氧飽和度值，并記錄必要的生理參數(shù)指標(biāo)；（數(shù)值改為范圍）。

附圖 采樣時(shí)間

（2）降低受試者的吸入氧氣濃度（FiO2）使得SpO2接近90%（被評(píng)估設(shè)備讀數(shù)），待達(dá)到90%后穩(wěn)定30s，每間隔20s，通過動(dòng)脈采集2ml血樣，共采樣5次，做血?dú)夥治龅玫絊aO2，同時(shí)記錄被評(píng)估設(shè)備和參比設(shè)備的血氧飽和度值，并記錄必要的生理參數(shù)指標(biāo)；采集血樣后，增加受試者吸入氧氣濃度（FiO2）使得脈搏血氧飽和度回復(fù)到基礎(chǔ)值。

（3）重復(fù)本方法步驟（2），但降低SpO2接近80%。

（4）受試對(duì)象的SpO2回復(fù)到基礎(chǔ)值，通過動(dòng)脈間隔30s采集2ml血樣，記錄被評(píng)估設(shè)備和參比設(shè)備的動(dòng)脈血氧飽和度值及必要的生理參數(shù)指標(biāo)。

（5）重復(fù)本方法步驟（2），但降低SpO2接近70%。

（6）受試對(duì)象的SpO2回復(fù)到基礎(chǔ)值，通過動(dòng)脈間隔30s采集2ml血樣。

（7）去掉動(dòng)脈通路和脈搏血氧探頭，在醫(yī)護(hù)人員檢查認(rèn)為受試者可以安全離開后方可讓受試者離開。注意在試驗(yàn)進(jìn)行中，當(dāng)受試者感到不適，將立刻給予100%純氧并停止試驗(yàn)。

血?dú)夥治鲈囼?yàn)的主要目的是驗(yàn)證被評(píng)估設(shè)備的SpO2測量結(jié)果和利用一氧化碳－血氧分析法（CO－Oxymetry）測量SaO2結(jié)果的一致性。步驟為：使用動(dòng)脈血?dú)獠蓸俞槒膭?dòng)脈導(dǎo)管中取得動(dòng)脈血樣；將針管中的抗凝劑與血液充分混和，防止血液凝結(jié)，將采樣針保存至低溫環(huán)境（冰盒）中；樣本應(yīng)在半小時(shí)內(nèi)進(jìn)行血?dú)夥治觥?/p>

無創(chuàng)對(duì)比臨床試驗(yàn)步驟。無創(chuàng)對(duì)比臨床試驗(yàn)是被評(píng)估設(shè)備的SpO2讀數(shù)與第二標(biāo)準(zhǔn)血氧測量設(shè)備測量（以下簡稱標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)設(shè)備）的SpO2讀數(shù)進(jìn)行比較，使用此臨床試驗(yàn)方法必須為健康受試者。標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)設(shè)備的精度可直接追溯至血?dú)夥治鰞xCO-oximeter（金標(biāo)準(zhǔn)），標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)設(shè)備可用來進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)傳遞。實(shí)驗(yàn)室條件下，健康受試者無創(chuàng)對(duì)比試驗(yàn)步驟可遵循“實(shí)驗(yàn)室條件下健康受試者有創(chuàng)血?dú)夥治鰧?duì)比臨床試驗(yàn)步驟”，但需注意以下幾點(diǎn)：

附表 血氧飽和度采樣測量范圍及采樣點(diǎn) 數(shù)量

（1） 標(biāo)準(zhǔn)值為標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)設(shè)備測量所得的SpO2取代了由CO-oximeter（金標(biāo)準(zhǔn)）測得的SaO2。

（2） 此臨床試驗(yàn)方法不需要進(jìn)行動(dòng)脈血取樣。

（3） 標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)設(shè)備的精度可直接追溯至CO-oximeter（金標(biāo)準(zhǔn)）。

（4） 按照此臨床試驗(yàn)方法所采集的樣本數(shù)量必須滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)要求來驗(yàn)證SpO2的精度。

（5） 此臨床試驗(yàn)中步驟（3）、（4）必須在臨床試驗(yàn)報(bào)告中詳細(xì)描述。

（6） 準(zhǔn)確度（Arms）是相對(duì)于金標(biāo)準(zhǔn)而言，體現(xiàn)被評(píng)估設(shè)備與比對(duì)設(shè)備之間的差異。

結(jié)論

正常狀況下，測得的血氧飽和度與動(dòng)脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果的平均差在±2%，標(biāo)準(zhǔn)差在2%為可接受范圍。本文在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上制定了多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀中血壓和血氧的有效性評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)體系，可作為上市前產(chǎn)品安全有效的評(píng)價(jià)依據(jù)。