文／穿山甲

血管是人體命脈的高速公路，負責將營養精確輸送到每顆細胞，其健康狀態與全身機能息息相關，許多慢性疾病或急性病症通常可以由監控血管狀況進行預防。在血管裡運送的物質中，尤以氧氣最為重要。幾年前流行全世界的新冠肺炎，其病毒除了會進入神經系統，導致味覺與嗅覺失常外，也同時會影響身體感知不到缺氧，從而無法立即反應增加呼吸量，這就是所謂的「隱形缺氧」，或稱為「快樂缺氧」。隱形缺氧初期不會有明顯的喘、呼吸困難或胸悶感覺，容易被忽視。若未及時就醫，恐導致病情迅速惡化、器官衰竭甚至猝死。除了新冠肺炎的確診者外，一些慢性心肺疾病患者與長者也需隨時注意血氧濃度。

血氧濃度 危機預警

在過去想要掌握血管這條高速公路的「血氧狀態」，通常仰賴侵入性的動脈血液氣體分析，由醫護人員從動脈抽血檢驗。所幸在生醫檢測技術的突破下，不必再忍受扎針的痛楚，只需透過一道微小光束，便能對血氧進行監測，醫療院所中常見夾在手指上的脈搏血氧飽和儀（亦可稱為脈氧儀或血氧儀）就是基於光學方式檢測。其原理要從紅血球說起，紅血球中有一種用來運輸氧氣的蛋白質，稱為血紅素（Hemoglobin）或稱血紅蛋白。動脈中攜帶氧氣的血紅素，稱之為氧合血紅素（Oxyhemoglobin, HbO2），使動脈血呈現鮮紅色，而靜脈中卸去氧氣的血紅素，則稱之為去氧血紅素（Deoxyhemoglobin, Hb），使靜脈血呈現暗紅色。如果能知道血液中兩種血紅素的濃度，就可以知道氧合血紅素相對於總血紅素的比值，即可求得血氧飽和度或稱為血氧濃度。正常動脈的血氧濃度約處在95%以上，低於90%為低血氧，若低於80%則會損害大腦或心臟等器官，持續缺氧則可能導致呼吸中止、猝死或心臟驟停。

氧合去氧 吸收不同

當光入射至物質時，會發生光反射、穿透與吸收等現象，不同波長的光穿過身體各種組織可以得到光譜圖。光譜圖就像是指紋一樣，每種物質皆不同。血紅素也一樣，HbO2與Hb的吸收光譜會有差異。由於光穿過人體時，骨頭、肌肉或其它組織也會吸收光，若是只用單色光檢測，只會得到光強變化，無法得知血氧濃度。HbO2與Hb有兩項未知數，兩者的吸收光譜在波長800nm時會有一個等吸收點，低於800nm，Hb對光的吸收較多；高於800nm，HbO2對光的吸收較多。雖然遠離等吸收點，兩者的吸收曲線會逐漸出現差距，但絕對吸收率也會跟著改變，檢測技術亦不容易辦到，所以通常會選用紅光與紅外光波段。血氧儀設置有兩個發光二極體及一個光感測器，在極短的時間內依序發出紅光與紅外光穿過手指或檢測部位，再由光感測器偵測穿透後的光強變化，從而推算出血氧濃度。

一般血氧儀主要量測身體的末梢部位，因為這些部位的組織較薄且微血管分布眾多，有利於儀器光線穿透量測，常見的量測部位有手指末端、腳趾或耳垂等。此外，當心臟搏動時，動脈管壁會產生週期性的擴張與回縮，動脈對光的吸收率也會呈現出週期性的變化，因而亦可由血氧儀探測出脈搏。

血氧儀透過微弱的光束，讓患者免去了傳統抽血檢查的疼痛，更可以在方寸之間將複雜的生化訊息轉為即時的數位資料，讓我們能隨時掌握身體的供氧命脈。