KHI CHIẾC KẸP NGÓN TAY BỊ MÀU DA ĐÁNH LỪA

Máy đo oxy xung — chiếc kẹp trên ngón tay bệnh nhân — ước tính lượng oxy mà máu động mạch mang theo. Nó chiếu ánh sáng đỏ và hồng ngoại xuyên qua ngón tay, đo xem mỗi loại dao động theo nhịp tim như thế nào, rồi tính một tỉ số. Một phép hiệu chuẩn, được thực hiện theo kinh nghiệm trên khoảng mười tình nguyện viên, biến tỉ số đó thành độ bão hòa oxy.

Một độ lệch đã được biết đến

Những thiết bị này ước tính quá cao mức oxy ở bệnh nhân có làn da sẫm màu hơn. Hệ quả là có thêm nhiều ca thiếu oxy máu ẩn (occult hypoxaemia): mức oxy thực tế đủ thấp để cần điều trị, nhưng máy theo dõi lại hiển thị một con số yên tâm và việc điều trị không được thực hiện.

Quy định hiệu chuẩn của Mỹ (FDA, 2013) yêu cầu ít nhất hai đối tượng có sắc tố da đậm, hoặc 15 % của nhóm. Quy định này đang được xem xét lại — một hội đồng tư vấn của FDA đã thẩm định nó vào năm 2024.

Một lời giải thích được đề xuất có tên là nhuộm màu phổ (spectral colouring). Máy đo oxy dùng đèn LED, có ánh sáng trải trên một dải màu khá rộng — không giống laser. Melanin trong da hấp thụ một số màu trong dải đó nhiều hơn những màu khác. Vì vậy, màu mà cảm biến thực sự nhận được bị lệch theo màu da, trong khi phép hiệu chuẩn giả định một màu cố định. Có bằng chứng thực nghiệm gần đây ủng hộ: thay đèn LED bằng điốt laser băng hẹp đã loại bỏ độ lệch, cả trên bàn thí nghiệm lẫn trong một nghiên cứu lâm sàng với 18 người tham gia. Những cơ chế khác cũng đã được đề xuất, và độ lệch có thể là sự kết hợp của nhiều cơ chế.

Phép thử

Giles Blaney và các đồng nghiệp tại Đại học Tufts đã dùng cơ sở dữ liệu công khai OpenOximetry, được thu thập tại Đại học California, San Francisco: những tình nguyện viên khỏe mạnh có mức oxy được hạ dần từng bước (từ khoảng 100 % xuống 70 %) bằng cách điều chỉnh khí họ hít thở. Ở mỗi bước, máu động mạch được lấy làm tham chiếu, đồng thời ghi lại tín hiệu thô của máy đo oxy và phổ phản xạ của da.

Từ dữ liệu đó, 98 tình nguyện viên và 2.991 mẫu máu có thể sử dụng được. Với mỗi người, nhóm tính hàm lượng melanin của da từ phổ của nó. Sau đó họ so sánh ba cách hiệu chuẩn, mỗi cách chỉ có hai tham số tự do, để so sánh công bằng:

1. cách hiệu chuẩn đường thẳng cổ điển;
2. một công thức rút ra từ vật lý (định luật Beer–Lambert sửa đổi), bỏ qua melanin;
3. cùng công thức đó, được hiệu chỉnh theo melanin và theo độ rộng dải màu của đèn LED — từng được đề xuất trên giấy, nhưng chưa bao giờ được thử trên dữ liệu thực.

Kết quả

• Độ chính xác tổng thể là như nhau với cả ba: sai số căn quân phương khoảng 2,42 %, tất cả đều nằm trong giới hạn 3 % của FDA.
• Mức phụ thuộc vào màu da — sai số tăng bao nhiêu theo melanin:
  • hiệu chuẩn cổ điển: +2,8 điểm bão hòa cho mỗi đơn vị melanin;
  • công thức vật lý: +1,2;
  • công thức hiệu chỉnh melanin: +0,1 — gần như bằng không.

Thứ hạng này đi đúng hướng mà lý thuyết nhuộm màu phổ tiên đoán.

Những gì điều này không chứng minh

Các tác giả nói rõ: không độ dốc nào trong số này có ý nghĩa thống kê — các khoảng bất định đều chứa giá trị không. Họ không khẳng định đã đo được độ lệch hay loại bỏ được nó. Cần số bệnh nhân gấp khoảng mười lần; những nghiên cứu lâm sàng đã xác lập độ lệch này có 1.565 và 8.392 bệnh nhân.

Cách hiệu chỉnh này cũng cần một phép đo màu da của từng bệnh nhân, và thông tin về dải màu của đèn LED. Và đây là các phương pháp hiệu chuẩn: chúng không thể áp dụng trực tiếp cho những máy đo oxy đang được sử dụng.

Phép thử đầu tiên trên dữ liệu thực

Đây là phép thử đầu tiên trên dữ liệu thực đối với một cách hiệu chuẩn có tính đến melanin. Lời khuyên thực tế của các tác giả cho các nghiên cứu hiệu chuẩn sau này: ít nhất hãy dùng công thức dựa trên vật lý, vốn thay thế đường thẳng mà không cần thêm phép đo nào. Mã nguồn của họ được công khai.