Учените търсят решения, след като проучвания показват, че пулсовите оксиметри не работят толкова добре при цветнокожите



CNN

Често, когато д-р. Томас Вали вижда нов пациент в отделението за интензивно лечение в Michigan Medicine в Ан Арбър, той захваща пулсов оксиметър на пръста им – едно от многото устройства, които използва, за да прецени тяхното здраве и какъв курс на лечение може да се наложи, дали са дете с гърчове, тийнейджър жертва на автомобилна катастрофа или възрастен човек с Covid-19.

Но наскоро Вали, асистент професор в отдела по белодробни и интензивни грижи на университета в Мичиган, осъзна от първа ръка, че малкото устройство може да даде по-малко точни показания за кислород при пациенти с тъмна кожа.

Единият край на устройството изпраща светлина през пръста, докато сензор от другата страна получава тази светлина и я използва, за да открие цвета на кръвта ви; яркочервената кръв е силно наситена с кислород, докато синята или пурпурната кръв е по-малко. Ако устройството не е калибрирано за по-тъмни тонове на кожата, пигментацията на кожата може да повлияе на това как светлината се абсорбира от сензора, което води до грешни показания за кислород.

При цветнокож човек пулсовият оксиметър може да покаже, че нивата на кислород на пациента са нормални, което предполага, че той може да бъде изписан у дома – но тогава кръвните му проби може да покажат ниски нива на кислород, което предполага, че не само се нуждае от допълнителни грижи, но и от кислородна подкрепа.

„По това време беше по време на вълната през пролетта на 2020 г. в Мичиган и ние всъщност не сме взели заедно, че това е проблем на раса“, каза Вали пред CNN. „Мислехме, че потенциално това е проблем на Covid, защото това е, с което бяхме залети – стотици пациенти с Covid.“

Преди пандемията по-голямата част от пациентите на Valley в Michigan Medicine бяха бели. Но тъй като болницата лекуваше повече пациенти с Covid-19, Вали осъзна, че много от тях са черни или кафяви пациенти, идващи от други претоварени заведения.

Оттогава Вали и колегите му са събрани данни за това колко често пулсоксиметрите надценяват нива на кислород сред техните черни и кафяви пациенти. Техните открития предполагат, че чернокожите пациенти имат почти три пъти по-често в сравнение с белите пациенти да изпитват нива на кислород в кръвта под 88%, въпреки че показват 92% до 96% на устройство за пулсова оксиметрия. Нормалното ниво на кислород обикновено е около 95% или по-високо.

„При 92%, ние обикновено не правим клинични промени въз основа на това, но ако тези 92% на пулсов оксиметър означават, че техните нива на кислород всъщност са под 88%, добре, това е нещо, за което бих направил клинична промяна – независимо дали започва да дава на някого кислород, или повишава кислородните му стойности“, каза Вали.

„Все още се боря какво да правя, когато имам чернокож пациент, който има пределна стойност на пулсовия оксиметър“, каза той. „Мисля, че за човек у дома, мисля, че това повишава необходимостта да вземете под внимание вашите симптоми.“

Опитът на Вали и колегите му допринася за нарастващ обем от изследвания – датираща от 80-те години на миналия век – което предполага, че грешните показания на пулсовия оксиметър сред чернокожи и кафяви пациенти могат да бъдат реален и животозастрашаващ проблем в медицинските грижи.

Най-новото проучване за грешни показания на пулсовия оксиметър, публикувано в понеделник в списанието JAMA Internal Medicine и в които Valley не е участвал, установява, че сред повече от 3000 хоспитализирани пациенти, получаващи интензивни грижи, пациентите от азиатски, чернокожи и испанци са получили по-малко допълнителен кислород от белите пациенти и това е свързано с разлики в показанията на пулсовия им оксиметър.

Изследване, публикувано от Вали и колегите му миналата седмица в медицинското списание BMJ установяват, че черните пациенти имат по-високи шансове в сравнение с белите пациенти да имат нисък кислород в кръвта, забелязан в показанията им при взета кръв, но не открит от пулсова оксиметрия. Тази констатация се основава на данни от Здравната администрация на ветераните, където показанията на пулсовия оксиметър са съчетани с измервания на нивото на кислород от вземане на кръв.

Отделно проучване на около 7000 пациенти с Covid-19 преди това публикуван през май в списание JAMA Internal Medicine, установиха, че в сравнение с белите пациенти, пулсовата оксиметрия надценява нивата на кислород в кръвта средно с 1,7% сред азиатските пациенти, 1,2% сред чернокожите пациенти и 1,1% сред испаноговорящите пациенти. Това надценяване може да е допринесло за непризнато или забавено признаване на допустимостта на пациента да получи определени терапии за Covid-19.

Но едва наскоро обществеността стана по-наясно с това несъответствие в здравеопазването и американските здравни служители обявиха планове за разследване на точността на пулсовите оксиметри.

„Проблематично е“, каза Вали.

„Имаше проучване точно като нашето през 1990 г., но в по-малък мащаб в един център. Проблемът от 1990 г. до 2020 г. наистина е проблем в разпространението и образованието. В медицинското училище, в резидентурата, в стипендията не знаех за този проблем”, каза той. „Не че сега използваме по-често пулсови оксиметри. Използвам пулсов оксиметър всеки ден, няколко пъти на ден, цял ден в интензивното отделение и това е непроменено от преди 10 години. Това е почти като дясната ми ръка в интензивно отделение. Ние зависим от това какви са нивата на кислород на някого.

The пулсовият оксиметър е изобретен през 1974 г от японския биоинженер Dr. Такуо Аояги, който почина на 84 години през 2020 г. – същата година Covid-19, заболяване, чиито симптоми се наблюдават с пулсова оксиметрия, беше обявено за извънредна ситуация за общественото здраве от международно значение.

Някои експерти смятат, че пандемията хвърля повече светлина върху ограниченията на пулсовия оксиметър при измерване на нивата на кислород сред чернокожи и кафяви пациенти.

„Мисля, че пандемията Covid-19 изостри този проблем“, каза Рутендо Джакачира, Доцент доктор. студент в Катедрата по физика на университета Браун, който изучава расовите различия в пулсовата оксиметрия.

„Хората знаеха, че има проблем с надценяването на тези нива на насищане с кислород, особено при пациенти с тъмна кожа, но те не оцениха значението на този проблем до пандемията от Covid-19“, каза тя. „Пандемията наблюдава увеличено използване на пулсови оксиметри в болницата и в домашната обстановка и по този начин се разкриват последствията от пренебрегването на проблемите с грешки в тези пулсови оксиметри.“

Jakachira и нейният научен съветник Kimani Toussaint твърдят, че в годините след изобретението на Aoyagi не са направени достатъчно клинични тестове, за да се подобри устройството, за да се гарантира справедливост за всички демографски данни и тонове на кожата.

„Така че едно нещо, което трябва да се направи незабавно, е подобреното тестване за калибриране“, каза Джакачира, добавяйки, че в момента насоките на Американската администрация по храните и лекарствата препоръчват такова тестване на пулсови оксиметри да включва най-малко 10 здрави субекта, които варират по възраст и пол с набор от кожни пигментации, от които двама индивида или 15% от групата – “което от двете е по-голямо”, посочва ръководството на FDA – имат тъмна кожа.

„Това вероятно не е достатъчно и не е за да се правят статистически заключения за различията“, каза тя. „Така че, използвайки по-разнообразна популация, калибрирането би било чудесна първа стъпка.“

През април, FDA издаде нов проект на ръководство който препоръчва на компаниите, произвеждащи медицински продукти, да разработят и представят на агенцията “план за расово и етническо разнообразие” в началото на разработването на продукти и този план трябва да включва включването на различни групи хора в техните клинични изпитвания.

Jakachira, Toussaint и техните колеги са разработване на неинвазивни методи за по-голяма точност на пулсовите оксиметри в техните показания за кислород в кръвта за хора с тъмна кожа.

„Върху това, върху което работим, се опитваме да смекчим проблемите с тена на кожата, като правим нещо интересно със светлината, но това е значително предизвикателство и това наистина подчертава необходимостта от разнообразие и приобщаване“, каза Тусен, професор и старши асоцииран декан в Инженерния факултет на университета Браун.

Когато пулсовите оксиметри изпращат лъчи светлина през върховете на пръстите, за да премерят нивата на кислород в кръвта, те измерват колко кислород е абсорбиран от определена молекула в кръвта, наречена хемоглобин. Оказва се, че както меланинът, така и хемоглобинът абсорбират светлина при подобни дължини на вълната и разделянето на техния относителен принос е това, което може да бъде предизвикателство. Меланинът е веществото, което произвежда пигментация в нашата кожа, коса и очи.

„Така че меланинът ще се припокрие с абсорбционните свойства на хемоглобина в кръвта ви“, каза Тусен, което може да доведе до грешни показания на кислорода в кръвта на пулсовия оксиметър, тъй като различните хора имат различни количества меланин.

Подходът, който Jakachira и Toussaint предприемат в търсенето на решение, е да се опитат да премахнат ефекта, който абсорбираният меланин може да има върху начина, по който пулсовите оксиметри измерват нивата на кислород в кръвта.

„Това е нещо, което смятаме, че със сигурност ще бъде принос, но може би може да се преведе към други подобни технологии, които не са само пулсови оксиметри“, каза Тусен, добавяйки, че не може да сподели допълнителни подробности за тази работа, тъй като изследователският екип в момента завършва заявка за патент.

The Американската администрация по храните и лекарствата планира да свика среща на своите съветници по медицински устройства по-късно тази година, за да оцени как пулсовите оксиметри могат да дадат неточни показания за кислород сред цветнокожите.

Нивата на кислород на пациента понякога се наричат ​​„петият жизнен знак“ и има нарастващо безпокойство относно това как подобни изследвания за това как неточностите на пулсовия оксиметър сред цветнокожите хора не са се появили по-рано, според редакционна статия, публикувана в понеделник в списанието JAMA Internal Medicine. .

„Въпреки че техническите ограничения на пулсовия оксиметър са признати от повече от 30 години, изследванията на клиничните последици от скритата хипоксемия при пациенти с по-тъмна кожа са сравнително (и обезпокоително) скорошни“, каза д-р. Ерик Уорд от Калифорнийския университет в Сан Франциско и д-р. Мичъл Кац от NYC Health + Hospitals, пише в тяхната редакционна статия.

Те описаха един план за действие за промяна.

„Съществуват устройства, които работят по-справедливо, но никога не са били широко разпространени“, пишат Уорд и Кац. „Системите на здравеопазването, включително академичните центрове, са големи купувачи на пулсоксиметри. Ако поемат ангажимент да купуват само устройства, които функционират в различните тонове на кожата, производителите ще отговорят.“

.