近日，随着寒冬冷空气和新冠病毒流行的袭来，“血氧饱和度”成为人们极为关注的一个健康指标。血氧饱和度的测量科学原理是什么？不同测量方式对结果有什么影响？中国科学院国家天文台南京听闻光学技术研究所科普主管董志川，对部分人群迫切关注的问题进行答疑解惑。

  董志川介绍，血氧饱和度指的是血液中和氧分子结合的氧合血红蛋白容量，占全部可结合的血红蛋白容量的百分比，也就是血液中血氧的浓度，是呼吸循环的重要生理参数，用来反映血液携带输送氧气的能力。

  “目前大部分血氧仪的原理都离不开光学的支撑。”董志川告诉记者，当一束光照射到某种溶液上时，物质对光有一定的吸收衰减，吸光度与物质的吸光系数和溶液浓度成比例。“而吸光度可以由透射光强和入射光强得出，这便是光学法测量血氧饱和度的理论基础。”

  当然，仅靠单光束（红光）所测得的相同的饱和指数，存在不能精准反映真实含氧水平的风险。所以，科学家根据血红蛋白对光谱中不同光线的吸收程度不尽相同的特点，增加一束近红外光，采用双光束（不同波长）对比光吸收度，以消除个体血管大小差异带来的影响。“血红蛋白主要吸收红光（600nm～700nm），而氧合血红蛋白主要吸收近红外光（800nm～1000nm），所以通常采用这两种光线来进行测量。”董志川解释道。

  以目前市面上畅销的指夹式血氧仪为例，在血氧仪内设置红光LED和红外光LED灯，当光线从手指的一面穿透到另一面，被光敏二极管接收后，通过测量特定光波的波长的透射率强度和衰减程度，来确定含氧状态和不含氧状态的血红蛋白比例。而智能手环的测量原理与指夹式类似，只不过指夹式接收的是透射光，而智能手环接收的是反射光。

  同时记者了解到，血氧仪的测量准确程度与被监测者的状态有关，比如被测量的人需要处于平静的状态，在灰指甲、戴有穿戴甲或涂抹过厚指甲油的手指上测量都有可能影响监测结果。指套移位、强光环境、血管活性药物的影响等等都有可能导致监测结果失真。

  手机自拍也能测血氧？近日，数款只需自拍就可测量血氧的APP引起热议，这样的测量方式到底有无科学性？记者随机体验了两款该类应用小程序和APP,将脸部放在摄像头指定的位置，不到30秒就测量出血氧饱和度、心率、血压等健康参数。

  原来，这是依据远程成像光电容积描记（PPG）技术完成的。董志川告诉记者，皮下微血管充血量的变化会导致血液对光的吸收率产生变化，利用摄像头可以利用透皮光学成像技术来监测面部血流变化。当手机摄像头拍摄面部皮肤时，系统会根据机器学习算法和计算模型进行快速计算，分析视频帧以处理皮肤反射的红、绿和蓝(RGB)光的差异，从而得出血氧饱和度数值。

  记者在体验中发现，用两款自拍式测血氧得出的血氧饱和度数值出现一定差异，其中一款测量值为98，另一款测量值为94。而利用同一款小程序测试，在间隔不到一分钟的时间内测出的结果也具有一定差异。对此，董志川解释，目前自拍式测量血氧的结果受外界环境影响较大，比如光线、面部皮肤状态等等都可能导致测量结果偏差。

  据悉，动脉血的血氧饱和度正常值一般在95-100%。如果血氧含量降低，容易引起疲劳、困倦、精力不足、记忆力下降等症状。长期血氧含量不足，可能对大脑、心脏等器官造成严重损害。当指氧饱和度低于93%即为重症患者，需要进行辅助呼吸治疗。

  值得注意的是，有些新冠肺炎病人虽然血氧饱和度已经很低，但其本身并无呼吸困难等不适，这种现象被称之为沉默性低氧血症。如果没有尽早进行血氧饱和度的监测，将有可能延误最佳救治时机。并且，患者如果有呼吸困难等不适症状，即使血氧正常仍然需要及时就医。