no blood oxygen что это
Разбираемся в особенностях технологии контроля насыщения крови кислородом для носимых устройств.
Новая метрика активно ворвалась на рынок носимой электроники в прошлом году, и стала только популярнее в период пандемии. Теперь, практически любое носимое устройство вне зависимости от его стоимости, должно обладать возможностью измерения уровня кислорода в крови. Это может показаться сложным, но PulseOX помогает отслеживать такие состояния как апноэ сна, а также помогает восстанавливаться спортсменам.
Так почему пульсоксиметр в корпусе смарт-часов и трекеров стал так важен? Разбираемся в вопросе далее.
Что такое пульсоксиметр / датчик SpO2?
Когда мы говорим о пульсоксиметрах или пульсоксиметрии, мы углубляемся в сферу медицинских технологий и говорим об устройстве, которое может измерять уровень кислорода или сатурацию кислорода в крови. Раньше эта технология реализовывалась через специальные устройства с зажимом, которые надевались на палец (руки или ноги) или даже на мочку уха.
Оптические датчики SpO2 используют сигналы красного и инфракрасного спектра для определения уровня кислорода, обнаруживая его изменения по цвету крови. Метрика измеряет объем света, проходящего через палец за единицу времени, и передает данные на экран устройства, отображающий процентное содержание кислорода в крови.
Зачем отслеживать кислород в крови?
Процент насыщения кислородом более 95% считается нормальным показателем для здорового человека. Если результат 92% или меньше, возможно, самое время выяснить, связано ли это с еще не обнаруженной проблемой со здоровьем. Институт Джона Хопкинса (John Hopkins Medicine) объясняет, как измерение уровня кислорода с помощью пульсоксиметрии может помочь понять целый ряд проблем, связанных со здоровьем.
Показатель можно использовать, чтобы понять необходимость применения дополнительной кислородной терапии, измерить способность человека справляться с интенсивными физическими нагрузками, а также проверить, испытывает ли пользователь проблемы с дыханием во время сна.
COVID-19 привлек особое внимание к теме насыщения крови кислородом, но есть много менее серьезных причин, чтобы следить за уровнем кислорода в крови. Так спортсмены или люди, проводящие время на большой высоте, могут контролировать уровень кислорода в крови. Однако именно апноэ сна действительно делает SpO2 полезным датчиком. Это заболевание, которое может привести к увеличению риска высокого кровяного давления, ожирения и даже может вызвать сердечный приступ, если его не лечить. И именно здесь могут пригодиться подобные данные от носимых устройств.
По оценкам американских ученых, около 22 миллионов американцев страдают апноэ сна, и большинство даже не подозревают об этом. А в нашей стране подобные исследования вообще не проводились.
Уровень насыщения крови кислородом является ценной информацией для людей, страдающих от астмы, пневмонии, сердечной недостаточности и рака легких.
Эволюция пульсоксиметра
Говорят, что первый прибор контроля насыщения кислородом появился еще в 1930-х годах, когда действительно начались исследования передачи света через кожу.
Только в 1960-х и 70-х годах пульсоксиметры стали превращаться в те медицинские приборы, которые сейчас используются в больницах, и которые можно купить в аптеках. Hewlett Packard была первой компанией, выпустившей ушной оксиметр, который широко использовался в клинических лабораториях сна из-за его огромных размеров. Но именно японский биоинженер Такуо Аояги (Takuo Aoyagi) в начале 1970-х первым разработал неинвазивный способ использования света, проходящего через ухо, а затем создал и привычный нам пульсоксиметр.
С тех пор и до сегодняшнего дня устройства стали меньше и, что особенно важно, дешевле в производстве, что сделало их по-настоящему массовыми.
Носимые устройства с пульсоксиметром, которые можно купить прямо сейчас
Пульсоксиметры начинают применяться в носимых устройствах известных брендов, и используются эти данные по-разному. Началось все с фитнес-трекера Withings Pulse Ox, который измерял уровень кислорода в крови, когда палец прикладывался к датчику на задней панели устройства. Но с тех пор все изменилось, и теперь процесс снятия этих измерений стал намного проще и выполняется с запястья.
Apple Watch Series 6
Компания Apple впервые представила возможность измерения насыщения крови кислородом на модели Series 6, и предлагает возможность ручного измерения «по требованию», а также автоматической записи данных во время сна.
Можно использовать приложение Blood Oxygen для 15-секундного теста SpO2, который регистрируется в приложении Apple Health. При автоматической записи во время сна, смарт-часы можно использовать в качестве системы раннего предупреждения об апноэ сна и других возможных отклонений, чтобы использовать эти данные для обращения к врачу и проведения медицинских исследований.
Различные устройства Fitbit
Fitbit уже давно использует SpO2, и он доступен на всех умных часах: Fitbit Versa, а также на Charge 4 и новых Fitbit Sense.
В отличие от других брендов, SpO2 компании ориентирован не на ручные проверки, а на отслеживание данных о сне. Пользователь получает график расчетного изменения содержания кислорода, который показывает насыщение крови во время сна, используя систему светофора для отображения любых (возможных) событий апноэ.
Устройства Garmin
Компания Garmin оснастила пульсоксиметрами значительную часть своего модельного ряда, в том числе модели Fenix 6X, Fenix 5X, Vivoactive 4 и Forerunner 245/645/945.
Специальный виджет на экране отображает процентное содержание кислорода в крови вместе с данными о наборе высоты, чтобы показать уровни кислорода в крови. Это особенно полезно для тех, кто увлекается пешим туризмом, горными видами спорта и отправляется в большие экспедиции. С помощью данных о наборе высоты можно увидеть, как показания оксиметра меняются относительно роста пользователя.
Однако многие носимые устройства используют Pulse Ox по другой причине: апноэ сна. Мы уже говорили, что им страдают многие люди на планете, но не знают об этом (уровень кислорода в крови падает во время сна). Это может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья.
Garmin Vivosmart 4 может регистрировать уровень кислорода в крови во время сна, и это отражается в приложении, в разделе о сне. Однако устройство не предупреждает, в частности, об апноэ во сне, и пользователю нужно самостоятельно просматривать данные. Более того, на многих устройствах Pulse Ox отключен по умолчанию, так как это существенно снижает автономность.
Huawei Watch GT 2
Huawei Watch GT2 обладают датчиком SpO2, как и модели GT2e и GT2 Pro. Однако доступно только ручное измерение, поэтому во время сна считывать показания возможности нет (пока).
Это делает смарт-часы китайского гиганта менее полезным в качестве устройства для мониторинга состояния здоровья, хотя доступна проверка показаний при наборе высоты.
Как измерить насыщение крови кислородом на Apple Watch
Apple Watch уже позволяют измерять сатурацию крови кислородом простым прикосновением. Проблема в том, что должны быть соблюдены определенные условия, чтобы результат измерения был максимально приближен к реальности. В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать об этой новой функции здоровья.
Требования к выполнению измерения
Кроме того, в любом случае у вас должна быть установлена самая последняя версия watchOS, а также iPhone 6s или выше с последней доступной версией iOS. К этому добавляется требование быть старше 18 лет, чтобы иметь возможность использовать необходимое приложение, поскольку алгоритм не тестировался на несовершеннолетних.
Начальная настройка
В тот момент, когда вы настраиваете свои Apple Watch с датчиками, чтобы иметь возможность выполнять измерение насыщения кислородом, появится окно, в котором они объяснят его работу. Здесь вы можете нажать «Активировать», чтобы загрузить для этого приложение. Если вы не активировали его в начальной конфигурации, вы можете просто выполнить следующие действия:
В этот раз вам будет предложено выполнить конфигурацию активации, чтобы можно было собирать данные. В случае, если приложение не отображается, вы можете просто зайти в App Store и загрузить приложение «Кислород крови», чтобы заставить его иметь его. Очевидно, это возможно только в том случае, если у вас есть часы, поддерживающие эту функцию.
Измеряйте с помощью Apple Watch
Возникающая проблема заключается в том, что не производится интерпретация результатов, полученных при измерении. Как и в случае с ЭКГ, алгоритм не дает оценку тому, является ли он нормальным или нет. Вот почему эти результаты всегда нужно оценивать с учетом медицинских знаний, хотя всегда следует помнить, что это не медицинский прибор. Если у вас есть какие-либо симптомы, вам нужно обратиться в медицинский центр, чтобы сделать измерение с помощью оксиметра.
Следует отметить, что приложение выполняет измерения в фоновом режиме, пока оно активно в приложении Apple Watch. Часы интеллектуально обнаруживают, когда вы не двигаетесь, чтобы выполнить измерение, что идеально подходит, когда вы спите, чтобы обнаружить определенные патологии. Проблема в том, что красный свет, используемый для измерения насыщения кислородом, может в конечном итоге раздражать или отвлекать.
Проконсультируйтесь с историей данных
Распространенные сбои кислородного счетчика
Измерение насыщения кислородом на Apple Watch не идеально. Следует иметь в виду, что вы не имеете дело с медицинским отделением, таким как оксиметр, несмотря на то, что он включает в себя очень похожие датчики, в конечном итоге мы не сталкиваемся с одним и тем же устройством. Во многих случаях результат измерения может быть ошибочным, что может быть связано с тем, что вы переместились или ремешок не закреплен должным образом для правильного функционирования.
Но есть и другие условия, которые могут повлиять на успешное измерение. Например, временные или постоянные изменения цвета кожи могут привести к тому, что измерение не будет решающим. Это происходит в основном с татуировками на запястье, которые могут блокировать свет датчика, что затрудняет свет, поскольку для измерения преломленного света используются разные фотодиоды. Перфузия кожи также может варьироваться от человека к человеку, то есть количество крови, протекающей через кожу. В качестве меры защиты организм может уменьшить перфузию кожи при возникновении гипотермических условий, что затрудняет измерения.
Технические характеристики
Начиная с Apple Watch Series 6, датчики пульса используются для проецирования инфракрасного света на запястье. Свет, который отражается в этот момент, может быть прочитан фотодиодами для интерпретации. Благодаря алгоритму, включенному в программное обеспечение, все сделанные измерения можно интерпретировать для получения результата в процентах. Следует отметить, что цвет крови является показателем насыщения кислородом. В случае сильно насыщенной кислородом крови цвет становится интенсивным красным, но он темнеет по мере уменьшения насыщенности.
Утилита измерения насыщения кислородом
Чтобы понять полезность этой функции, вы должны знать, что такое насыщение кислородом. Короче говоря, это количество кислорода в крови, связанное с эритроцитами, и пока оно находится в оптимальных значениях, это свидетельствует о том, что клетки получают достаточно кислорода для выполнения своих клеточных процессов. Хотя неоднократно напоминается, что эта функция не предназначена для медицинского применения или самодиагностики, она может дать показания для создания патологической картины. Очевидно, что если прибор дает результат ниже 85% и у вас есть респираторные или головокружительные симптомы, рекомендуется обратиться в медицинский центр. Самостоятельно по очкам результат низкой сатурации кислорода не свидетельствует о заболевании.
Точно так же эта функция рекомендуется тем, кто страдает серьезным недугом или пожилым людям. Ни в коем случае он не обнаруживает инфекционные патологии, такие как COVID-19, но может сообщать о симптоме, который может соответствовать множеству заболеваний, таких как астма, бронхит, ХОБЛ, отек легких и бесконечные патологии. Очевидно, мы повторяем, что это может быть симптом, который следует интерпретировать с учетом полной истории болезни.
Справочная // Apple Watch Series 6 с пульсоксиметром: что это и для чего нужно
Я месяц проходил с последними Apple Watch на руке: померил уровень кислорода в крови, пульс, высоту над уровнем моря и, конечно, сравнил их со обычным пульсоксиметром и предыдущими часами пятой серии. Здесь я отвечу на самые частые вопросы о Series 6.
Они прямо-таки измеряют насыщение крови кислородом?
Да, они это могут. Можно запустить измерение специально в приложении Blood Oxygen Monitoring (Кислород в крови). А можно ничего самому не делать — часы и так примерно раз в час делают попытку измерить уровень SpO₂. Именно «попытку», потому что успехом этот процесс заканчивается не всегда. Для корректного замера нужно стоять или сидеть неподвижно, держа руку в горизонтальном положении 15 секунд. Часы при этом не должны сползать слишком близко к кисти. В автоматическом режиме Apple Watch подгадывают момент, когда вы сидите или вообще спите. В итоге за сутки легко набирается 15–20 измерений, а иногда и больше.
В России эта функция работает?
Да, пульсоксиметрия в РФ работает без проблем. А вот ЭКГ по-прежнему нет, хотя аппаратно такая возможность в Apple Watch есть.
А что такое насыщение крови кислородом?
В крови позвоночных (а именно в эритроцитах) содержится гемоглобин — белок, способный захватывать кислород из легких и переносить в остальные ткани организма. Уровень SpO₂ или насыщение крови кислородом, также известное как сатурация, — это процент гемоглобина в крови, который несет на себе молекулы кислорода. Когда 95% гемоглобина из ста несет на себе кислород, а остальные 5% — нет, считают, что сатурация составляет 95%. Хотя это ничего и не говорит об уровне самого гемоглобина в крови.
⩽90% — стоит обратиться ко врачу; 91–94% — ниже среднего, стоит последить за показателем; 95–100% — среднее значение, при котором эритроциты обогащены кислородом и доставляют его в органы
Нормой считают 95% и выше. Если это значение у вас ниже, стоит обратиться к врачу. Однако, правильно измерять сатурацию крови не однократно, а в течение 3–4 минут, так как значения в небольших пределах могут «плясать» от замера к замеру на любых устройствах, даже медицинских приборах. Врачи обычно отталкиваются от среднего значения.
Зачем вообще измеряют SpO₂?
Измерять уровень кислорода в крови раньше было больше принято на Западе, однако после пандемии гриппа в 2016 году и тем более с распространением коронавируса в 2020-м этот показатель стал актуальным в России — пульсоксиметрами теперь пользуются и в наших клиниках. Википедия говорит нам, что наиболее частое осложнение COVID-19 — вирусная пневмония, способная приводить к острому респираторному дистресс-синдрому и последующей острой дыхательной недостаточности.
Руководитель направления цифровой медицины в «Инвитро» Борис Зингерман в комментарии «Ведомостям» заявил, что SpO₂ «указан во всех методических рекомендациях по лечению COVID-19 как основной критерий тяжести состояния пациента с пневмонией». Если человек заболел коронавирусом, уровень кислорода в его крови падает с обычных 95% в район 80%.
Источник: medach.pro
Кроме того, важно понимать уровень кислорода в крови пациента во время наркоза, так как препараты для анестезии угнетают дыхание и могут уменьшить сердечный выброс, а соответственно и доставку кислорода. И еще это важный показатель для тех, кто, например, взбирается на Эверест. На высоте кислорода в воздухе меньше — соответственно и в кровь его попадает меньше. Полезно понимать — это голова болит от давления и можно пить обезболивающие или горная болезнь и срочно нужно вниз.
И что, в Apple придумали, как измерять уровень кислорода в крови неинвазивно?
Нет, способ быстро и без проколов измерить уровень кислорода в крови еще в 1935-м придумал немецкий врач Карл Маттес. В дальнейшем технологию доработали, прибор стал компактнее и в итоге благодаря Такуо Аояги вообще превратился в прищепку на палец.
Кроме того, Apple не первая компания, которая встроила пульсоксиметр в умные часы. Первым был девайс с Кикстартера под названием FitOn, в 2017 году. Зато Apple в отличие от других полагается на несколько дублирующих друг друга сенсоров — это минимизирует ошибки при измерении на татуированных руках или с обилием волос.
Слева — Series 6, справа — Series 5
В любом случае, Apple заявляет, что Watch Series 6 — это не медицинский прибор. Поэтому опираться в принятии врачебных решений на часы не стоит. Это просто девайс, который скорее всего маякнет, если «что-то не так», но вот «что именно не так» — это лучше выяснять в больнице под присмотром спецов.
Ок, а способ измерения в Series 6 отличается от классических пульсоксиметров?
Медицинские пульсоксиметры — это небольшие приборы для измерения сатурации, которые надевают на палец. Вы могли их видеть в западных кино и сериалах или в современных российских клиниках. От этой прищепки идет провод и соединяется с монитором, на который выводится пульс и уровень кислорода в крови. Или это могут быть беспроводные сенсоры. Или вообще самостоятельные девайсы. Последние можно купить на Алиэкспрессе за пять баксов. За 20 будет еще и давление измерять. Проблема в том, что их никто, конечно, не сертифицировал. И к их точности возникают вопросы.
Задача пульсоксиметра — определить яркость крови, просвечивая палец с помощью красного и инфракрасного светодиодов с одной стороны, и регистрируя полученный свет с помощью фотодиодов — с другой. Насыщенные кислородом эритроциты поглощают больше инфракрасного света, чем красного, а без кислорода — напротив — меньше. Грубо говоря, чем ярче «картинка», тем больше кислорода в крови. Кстати, поэтому, чтобы хорошо просветить палец, пациентов с лаком на ногте часто просят его смыть.
Apple Watch измеряют SpO₂ немного иначе, хотя и работают по тому же принципу. Вместо просвечивания пальца насквозь, они используют отраженный от руки свет и все те же красные и инфракрасные диоды. Проблем с лаком для ногтей никаких, но на запястье могут быть татуировки, да и цвет кожи в этой части руки у всех разный. Поэтому в Series 6 встроили четыре группы из зелёных, красных и инфракрасных светодиодов плюс четыре фотодиода — больше данных из разных точек, больше шансов, что измерение удастся. Ну а дальше в дело вступают алгоритмы.
Apple Watch Series 6 измеряют уровень кислорода в крови. Видео замедлено в 20 раз.
Какие устройства еще могут измерять уровень кислорода в крови?
У Garmin есть Vivosmart 4 и Vivoactive 4, Fenix 5+ и Fenix 6, а также Forerunner 245 и 945.
У Fitbit — Ionic, Versa Lite Edition, Versa 2 и вот-вот выйдет Sense.
Под брендом Honor выпускают Band 4 и Band 5.
А Huawei выпускает Watch Fit и Watch GT 2.
Слева направо: Garmin Fenix 5, Garmin Vivoactive 4s, Huawei Watch GT2, Honor Band 5, Fitbit Ionic
Это все умные часы или фитнес-браслеты. Но и уже упомянутые пульсоксиметры с Алиэкспресса никто не отменял.
Результаты Apple Watch и обычного пульсоксиметра отличаются?
Я сравнивал Series 6 со средней руки оксиметром с Алиэкспресса. В 9 из 10 случаев результаты совпадали. А когда не совпадали, то отличались на 1%. При этом Apple Watch в таких случаях обычно показывают меньший процент кислорода. Но кому из них верить вопрос не стоит, потому что (см. выше) однократные замеры врачей не интересуют — нужен средний показатель минимум за 3–4 минуты, а лучше дольше.
Ну а поскольку Apple Watch ведет журнал замеров, то можно посмотреть на динамику, например, в течение месяца. У меня диапазон 87–100%, причем результаты ниже 90% — это единичные случаи, которые я списываю на погрешность. В среднем за день получается 92,8–96,5%, то есть как раз те самые «95% и выше», которые приняты за норму. Кажется, беспокоиться не о чем.
SpO₂ — единственное преимущество Series 6 над Series 5?
Визуально их вообще не отличить. Только по новым дополнительным цветам у алюминиевой версии: синему и красному. Но есть пара классных фишек. Например, в шестой серии теперь постоянно работает альтиметр. Появился даже отдельный циферблат, куда в реальном времени выводится высота над уровнем моря.
Из менее очевидного, но полезного — новый чип Apple S6, который стал производительнее на 20% и энергоэффективнее. В Apple говорят, что по сути — это A13 Bionic, который устанавливали в предыдущее поколение айфонов. Стало ли реально быстрее? Да, наверное, задержка при открытии приложений стала чуть меньше, но если специально не измерять, заметно не будет.
Дисплей лишили функции 3D Touch — теперь он регистрирует не силу нажатия, а только длительность. Еще заявлено, что режим Always-On стал в 2,5 раза ярче, чем в предыдущей модели. Но я не заметил разницы.
Слева — Series 6, справа — Series 5; настройки одинаковые
А что по батарейке: Series 6 стали работать дольше?
Коротко — да, прямо-таки заметный прирост времени работы. Если Series 5 работали у меня часов 20, то эти работают по 28 часов в режиме «новые часы, интересно постоянно что-то в них потыкать». Причем емкость батареи не сильно выросла. В пятой серии был установлен литий-полимерный аккумулятор на 296 мА·ч, а в новой модели — литий-ионный на 303,8 мА·ч. Так что это скорее всего вопрос оптимизации софта и энергоэффективности нового чипа.
Плетеный ремешок — топ?
Мне понравился. Удобно надевать без застежек, он просто растягивается.
Главное — правильно подобрать под размер своего запястья. У Apple на этот случай есть инструкция.
Сколько стоят Series 6?
Apple Watch Series 6 40 мм — от 36 990 ₽,
Apple Watch Series 6 44 мм — от 39 490 ₽.
И, кстати, помимо шестой серии в этом году представили еще Apple Watch SE. Это по сути Series 5, но в корпусе от Series 6 (отличаются на доли миллиметра, не заметите). Пульсоксиметра там нет, зато они и стоят дешевле шестых — от 24 990 ₽.
Series 5 теперь на сайте Apple не продают, но те, что есть в продаже у реселлеров стоят даже дороже SE.
И еще в продаже по-прежнему остаются Series 3. На них все еще прилетают последние апдейты, а цены при этом начинаются от 17 990 ₽.
Найдите 10 отличий
У меня Series 5, стоит покупать шестую серию?
Если у вас повышенная «коронотревожность» и хочется обновиться — да, конечно. И если хочется дополнительных 8 часов работы — тоже. В остальных случаях я бы оставался на Series 5 или покупал SE. В плане быстродействия разницы вы не заметите.