青柳卓雄 新冠疫下我們要感謝的人

在全球飽受新冠肆虐的今天，血氧監測比以往任何時候都重要，因為新冠病毒會損害病人呼吸功能，甚至輕度患者都可能出現情況危險的低血氧，導致嚴重併發症。如果沒有小巧、廉價、家用的血氧濃度檢測設備，也許麻煩會大得多。本欄昨天提到，家中備有血氧儀，就可以為沒有呼吸困難的確診者，或密切接觸者監測血氧水平，提供自己不發覺的「隱形缺氧」警號，以便及時應對或就診，無形中挽救生命。

血氧儀是以不用拮針抽血無創方式，測量動脈的血液中的血氧飽和度，或稱血氧濃度，是醫院重要設備，也成為了口罩、快速測試包以外，全球對抗新冠的工具之一。不僅如此，許多慢性病患者可使用血氧儀，在家中監測自己血氧濃度。莫說大家近日也許在用的夾手指式小巧血氧儀，即使醫用較大的血氧儀，面世也只不過40多年，要多得青柳卓雄（Takuo Aoyagi），如果沒有他，這場新冠疫症可能更難熬。

1936年的情人節，青柳夫婦迎來了自己的孩子卓雄，他在大學電氣工程畢業後進入了科學儀器公司工作，卻不滿足。除了本科專業，他關心起病人護理，不少疾病或會令患者缺氧，就像今天新冠，有時病人做手術也有機會出現缺氧，因此血氧的實時監測，在臨床醫療救護中非常重要。醫護需不時查看病人血液中有多少氧氣，如果不足得補充。

那個年代，血氧即時監測沒有好方法，傳統的血氧測量，是抽血再利用儀器分析，但抽血抽得多也不好，而且這種方法通常要15分鐘以上才知結果，不能即時知道，這種延誤，莫說在手術室是致命，即使在病房缺氧數分鐘已是大件事。抽血驗血氧，最大問題是不能即時連續監測病人的血氧情況。

血液中，血紅素與氧氣結合，成為攜帶氧氣的血紅素，負責輸送氧氣到人體各部分組織。與氧氣結合後，血紅素吸收光綫的方式變得不同了，就是與沒有帶氧的血紅素吸收光綫方式不同，帶氧血紅素會吸收較多紅外綫，未攜帶氧氣的血紅素則吸收較多紅光。

夾手指式血氧儀的原理是，利用不同血紅素吸收不同光譜的特性，將兩種不同波長的光，即紅外綫及紅光照射到指尖，分析穿過手指的光。當血液含氧濃度高時，由於帶氧血紅素會吸收紅外綫，因此紅外綫的吸收會比紅光吸收多；反過來當血液含氧濃度低，紅外綫的吸收就少過紅光的吸收。血氧儀將紅色的濃度數值化，便得出血氧濃度，就是指動脈中帶氧血紅素的比例。

開創技術 準確檢測血氧

二次大戰期間，夾手指血氧儀未發明，當時是夾耳式，夾着耳垂量，原理則已經有，就是以兩種不同波長的光來測量，在耳朵一邊打兩束光（紅外綫及紅光），在另一邊檢測光綫變化，來測量例如軍方飛行員的血氧狀況。然而這種耳朵檢測結果不夠精準，問題是耳朵中除了血液還有皮膚、脂肪，同樣具有吸光性，會干擾結果。為了解決問題，科學家曾嘗試不同辦法，例如同時測量皮膚和脂肪等的吸光度，修正測量結果，但誤差依然不小。

電氣工程轉行搞生理的青柳卓雄，開始尋找更方便且準確檢測血氧濃度方法，研究耳式血氧儀後轉換思路，在38歲研究出不需要採血，只需將光綫照射耳朵便可測定血氧濃度的新方式，設計出新式血氧儀及相關測量計算法。有別於前人沒有考慮脈搏（心跳率）因素，而他考慮了心臟壓力引起的血液體積變化，來計算血氧濃度。

人的心臟將血液泵到身體各處，脈搏壓足以使動脈擴張，血容量改變，而令光的吸收量改變。他利用脈動引起血液量變化的特性，計算出血液灌注到耳朵皮下組織的動脈血氧濃度。由於這種關係，今天的血氧儀，全名叫脈搏血氧儀（pulse oximeter），亦可以替你測心跳率。

1975年，第一個利用青柳卓雄的方法做的耳夾式脈搏血氧儀面世，根據動脈血液的脈動，來測量每個波長的吸光度變化，再計算出血氧濃度。不過它使用燈泡作為光源，且檢測光綫的感測器性能未達理想，改良餘地頗多。兩年後，有日本公司推出世界第一款夾手指式血氧儀，愈來愈多醫療器械公司生產血氧儀銷售，款式愈來愈多，但所有都是基於青柳卓雄的脈搏血氧測定原理。脈搏血氧儀發明後，諸如重症肺炎、呼吸衰竭、急性哮喘等危及生命的情況，能夠及時被發現，醫學界後來還將血氧儀用於監測接受麻醉的病人。

一直以來，體溫、脈搏、呼吸頻率和血壓，被醫學界視為4種主要生命迹象，直到上世紀80年代末，青柳卓雄開創的脈搏血氧測定技術被廣泛接受後，血氧濃度才有了實時檢測的可能，從而被醫學界納入為病人的「第5生命迹象」指標。今天血氧設備已經多元化，血氧儀體積愈來愈小、成本愈來愈低，走進全世界病房、手術室，也走入了今天疫下我們的家，多得被譽為「現代血氧測量之父」的青柳卓雄。