Сатурация 98%, а дышать тяжело: что не показывает пульсоксиметр

Исследование показало, почему нормальный кислород в крови не всегда означает комфортное дыхание

Представьте знакомую ситуацию. Человеку трудно вдохнуть, он жалуется, что ему не хватает воздуха. На палец надевают пульсоксиметр. Прибор показывает 98%.

Казалось бы, всё в порядке. Но эти 98% отвечают только на один вопрос — насколько кровь насыщена кислородом. Они ничего не говорят о том, насколько тяжело человеку дышать.

Именно это расхождение оказалось в центре исследования, опубликованного в 2026 году в журнале Respiratory Physiology & Neurobiology.

Почему сатурация не измеряет одышку

Пульсоксиметр оценивает SpO₂ — процент гемоглобина в артериальной крови, насыщенного кислородом.

У большинства здоровых людей этот показатель находится примерно в пределах 95-100%. Если он падает, это может свидетельствовать о нарушении снабжения крови кислородом.

Однако дыхание выполняет две связанные, но разные задачи:

• Доставляет кислород из воздуха в кровь.
• Удаляет углекислый газ, который постоянно образуется при обмене веществ.

Пульсоксиметр помогает оценить первую задачу. Вторую он непосредственно не контролирует.

Кроме того, прибор не измеряет сопротивление дыхательных путей, усилие дыхательных мышц или ощущение нехватки воздуха.

Поэтому нормальная сатурация не гарантирует, что человек дышит свободно.

Можно испытывать выраженный дыхательный дискомфорт при нормальном SpO₂. И наоборот, иногда уровень кислорода становится опасно низким, хотя выраженной одышки человек не ощущает.

Последнее явление получило широкую известность во время пандемии COVID-19 под названием «тихая гипоксемия».

Углекислый газ может оказаться важнее кислорода

Почему вообще возникает ощущение, что воздуха не хватает?

Интуитивно кажется, что мозг должен реагировать прежде всего на недостаток кислорода. В действительности система управления дыханием устроена сложнее.

В организме существуют специальные чувствительные структуры — хеморецепторы. Они отслеживают химические изменения, связанные с содержанием кислорода, углекислого газа и кислотностью внутренней среды.

Особенно важную роль в регуляции дыхания играет CO₂.

Когда его концентрация повышается, меняется кислотность жидкости, окружающей определённые структуры мозга. Это активирует дыхательные центры и усиливает потребность в вентиляции лёгких.

Мозг фактически получает сигнал: необходимо дышать интенсивнее.

Если дыхательная система не обеспечивает вентиляцию, соответствующую этой потребности, может возникать неприятное ощущение недостаточного вдоха. В англоязычной физиологической литературе его называют air hunger — «воздушный голод».

При этом концентрация кислорода в крови может оставаться нормальной.

И здесь важно уточнение. Повышенный CO₂ — лишь один из возможных механизмов одышки. Дыхательный дискомфорт также возникает из-за сужения бронхов, увеличенной работы дыхательных мышц, сердечных заболеваний и других причин.

Как исследователи проверили эту связь

Команда Калифорнийского университета в Риверсайде под руководством Эрики Хайнрих изучала, можно ли предсказывать субъективное ощущение одышки с помощью физиологических измерений.

В опубликованной работе участвовали 60 здоровых добровольцев, включая 35 женщин. Средний возраст составлял около 23 лет.

Учёные использовали специальную дыхательную систему, позволяющую контролируемо изменять содержание кислорода и углекислого газа.

Участники продолжали самостоятельно дышать, а исследователи регистрировали физиологические показатели и просили оценивать интенсивность дыхательного дискомфорта по числовой шкале.

Это позволяло сопоставить три характеристики:

• Что происходило с дыхательными газами.
• Как изменялись измеряемые показатели организма.
• Насколько сильную одышку ощущал сам человек.

Выяснилось, что и кислород, и углекислый газ влияли на субъективную тяжесть одышки.

Однако в условиях эксперимента CO₂ оказался более выраженным фактором, связанным с ощущением нехватки воздуха.

Не менее интересным было другое наблюдение: при сопоставимых экспериментальных условиях люди описывали свой дискомфорт совершенно по-разному.

Один участник мог переносить изменение газового состава относительно спокойно, тогда как другой сообщал о значительно более сильной нехватке воздуха.

Таким образом, даже одинаковая физиологическая нагрузка не обязательно создаёт одинаковые ощущения.

Самый спокойный человек может испытывать сильнейшую одышку

Обычно окружающие пытаются определить тяжесть дыхательного состояния по внешним признакам.

Человек часто дышит? Выглядит встревоженным? Напрягает мышцы шеи? Не может спокойно разговаривать?

Все эти наблюдения действительно могут быть полезными.

Но исследование показало, что внешний вид не всегда отражает субъективную тяжесть одышки.

По словам Эрики Хайнрих, иногда наиболее спокойными внешне выглядели участники, сообщавшие об особенно выраженном дыхательном дискомфорте.

Это принципиальное наблюдение.

Одышка похожа на боль в одном важном отношении: её интенсивность нельзя надёжно определить исключительно по внешнему виду человека.

Боль может быть сильной, даже если пациент не кричит и не демонстрирует выраженных эмоций. Аналогично дыхательный дискомфорт может быть тяжёлым без очевидных признаков паники или дыхательного усилия.

Для врача поэтому важно не только наблюдать, но и спрашивать пациента о его ощущениях.

Может ли искусственный интеллект распознать скрытую одышку?

Исследователи не ограничились изучением физиологии.

Они попытались создать алгоритм машинного обучения, который распознавал бы значимую одышку по совокупности неинвазивных показателей.

Такие показатели можно получать без непосредственного забора крови.

Для анализа использовали алгоритм Random Forest («случайный лес»). Он объединяет множество математических моделей принятия решений и находит сочетания признаков, связанных с определённым состоянием.

Задача состояла в том, чтобы отличать эпизоды значимого дыхательного дискомфорта от ситуаций, когда он отсутствовал или был слабым.

Разработанная модель достигла показателя PR-AUC 0,822. Эта метрика оценивает способность алгоритма распознавать нужные случаи при различном балансе точности обнаружения и полноты выявления.

Важно, что 0,822 не означает «82,2% правильных диагнозов».

Для сравнения исследователи использовали оценки медицинских специалистов, наблюдавших за участниками по видеозаписям с применением специальной шкалы дыхательного дистресса.

Точность такого визуального определения составляла 54%.

Результаты позволяют предположить, что анализ нескольких физиологических сигналов способен выявлять дыхательный дискомфорт лучше, чем наблюдение только за внешним поведением.

Однако приведённые показатели модели и наблюдателей относятся к разным статистическим метрикам. Их нельзя непосредственно сравнивать как два процента точности.

Почему это особенно важно для реанимации

У исследования есть медицинская задача, выходящая далеко за пределы использования домашних пульсоксиметров.

В отделениях интенсивной терапии находятся пациенты, которые не могут сообщить о своих ощущениях.

Некоторые подключены к аппаратам искусственной вентиляции лёгких. Другие получают седативные препараты, затрудняющие общение.

При этом технически эффективная вентиляция не обязательно обеспечивает субъективно комфортное дыхание.

Например, определённые режимы ИВЛ используют небольшие дыхательные объёмы для защиты лёгких от повреждения. Но у некоторых пациентов это может сопровождаться неприятным ощущением неудовлетворённого вдоха.

Если пациент не способен говорить, медицинскому персоналу бывает трудно распознать происходящее.

Поэтому возможность непрерывно оценивать вероятность одышки с помощью датчиков представляет большой интерес.

В перспективе подобные технологии могли бы помогать врачам обнаруживать дыхательный дискомфорт и корректировать помощь.

Но пока речь идёт именно о перспективе, а не о готовом клиническом приборе.

Чего исследование ещё не доказало

Несмотря на интересные результаты, у работы есть существенные ограничения:

• Исследование проводилось на небольшой группе преимущественно молодых здоровых людей. Реальная клиническая одышка при пневмонии, сердечной недостаточности, бронхиальной астме или ХОБЛ может иметь совершенно другие сочетания механизмов.
• Дыхательный дискомфорт создавали контролируемым изменением содержания газов. Такой эксперимент не воспроизводит всего разнообразия заболеваний и патологических состояний.
• Модель обучалась на экспериментальных данных. Её эффективность ещё необходимо подтвердить на независимых группах пациентов, особенно в реанимации.
• Само исследование не доказывает, что каждый случай одышки при нормальной сатурации обусловлен повышенным CO₂.

Для установления причины симптома может потребоваться гораздо более широкое обследование.

Если пульсоксиметр показывает 98%, а дышать всё равно тяжело

Практическое значение исследования достаточно конкретно.

Нормальная сатурация — полезная информация, но не окончательный ответ на вопрос о состоянии дыхательной системы.

Одышка может сопровождать бронхиальную астму, респираторные инфекции, заболевания сердца, нарушения дыхательной регуляции и тревожные состояния.

При некоторых из этих состояний показатель SpO₂ долго остаётся нормальным.

При этом не следует автоматически объяснять одышку тревогой только потому, что пульсоксиметр показывает хорошие цифры.

Есть и другая проблема: сам прибор иногда ошибается. На точность измерений могут влиять холодные пальцы, слабый кровоток, движения, лак для ногтей и особенности пигментации кожи.

Поэтому необходимо различать две ситуации:

• Прибор правильно показывает нормальную сатурацию, но человек действительно испытывает одышку.
• Прибор показывает ошибочно высокий результат и не обнаруживает существующую гипоксемию.

Обе ситуации требуют внимания, но имеют разные причины.