پالس اکسی‌مترها بخش مهمی از مراقبت­‌های نجات­ب خش (life-saving care) در همه‌­گیری کووید-19 بودند که با اندازه ­گیری سطح اکسیژن خون، مسیر درمان را شکل می­دادند. استفاده از این دستگاه­‌ها در دهه­‌ی 1980 رایج شد و برای مدت طولانی شیوه‌هایی برای تشخیص هایپوکسمی یا کاهش اکسیژن خون که می­تواند منجر به نارسایی اندام‌ها و مرگ شود، شکل گرفت.

در حالی که تحقیقات منتشر شده طی دهه‌ها نشان داده است که پالس اکسی‌مترها می‌توانند نتایج مغرضانه‌ای (biased readings) را برای بیماران با پوست تیره نشان دهند، تیمی از محققان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس گزارش دادند که تنظیمات مبتنی بر نژاد (raced-based adjustments) برای نشان دادن آستانه­ی هایپوکسمی کافی نیست، در عوض، محققان گزارش می­‌دهند که خود اکسی‌متر باید تنظیم شود. پزشکان اندازه‌­گیری پالس اکسی‌متر «اصلاح شده براساس نژاد (race corrected)» را با محاسبه یک «مقدار» مبتنی بر نژاد پیشنهاد کرده‌­اند تا قبل از استفاده از دستگاه برای تشخیص هیپوکسمی، از عدد خوانده شده توسط دستگاه کم شود.

Neal Patwari، محقق ارشد، استاد مهندسی برق و سیستم‌ها و علوم و مهندسی کامپیوتر در دانشکده مهندسی McKelvey، می‌گوید: “مردم فکر نمی‌کنند که حسگرها سوگیری و خطا داشته باشند. اکسی متر یک دستگاه فیزیکی است و 40 سال است که از آن استفاده می­شود. سوال اصلی این است که چرا هنوز خطا وجود دارد؟ توجه زیادی به این مشکل نشده است. حتی قبل از کووید، اکسی‌مترها دائماً برای بیمارانی که در معرض خطر هیپوکسمی قرار داشند یا پس از جراحی تحت نظارت قرار می­گرفتند، استفاده می­شد.”

پالس اکسی‌متر با انتقال نور از طریق بدن، به طور معمول از طریق نوک انگشت، کار می­کند. اکسیژن با میزان جذب نور توسط پروتئینی در خون به نام هموگلوبین اندازه گیری می‌شود. سطوح بالاتر رنگدانه‌های پوست می‌تواند منجر به خوانش کاذب اکسیژن شود. Patwari و تیمش با در نظر گرفتن سوابق 139000 بیمار ICU از طریق سوابق الکترونیکی بیمارستان‌ها در سراسر کشور نشان دادند که اندازه‌گیری‌های پالس اکسی‌متر در بیماران سیاه‌پوست و آسیایی واریانس بالاتری نسبت به بیماران سفیدپوست دارد. داده‌­ها از سوابق قبل از ظهور کووید-19 به دست آمده است.

یافته­‌های این مطالعه همچنین به استفاده از پالس اکسی‌متر برای تشخیص هیپوکسمی مربوط می­شود. سایر محققان نشان داده‌اند که به دلیل خوانش‌های مثبت کاذب پالس اکسی‌متر، بیماران سیاه‌پوست سه برابر بیشتر از بیماران سفید پوست در معرض هیپوکسمی هستند چراکه هیپوکسمی آن‌ها توسط پالس اکسی‌متر شناسایی نمی‌­شود. در پاسخ، برخی از پزشکان برای رفع این مشکل پیشنهاد می‌کنند که خطا را به عنوان تابعی از نژاد از عددی که پالس اکسی‌متر نشان می‌دهد کم کنید. اما Patwari و تیمش نشان دادند که هیچ تفریقی مبتنی بر نژاد اجازه نمی‌دهد که هیپوکسمی در بیماران سیاه پوست در مقایسه با بیماران سفیدپوست تشخیص داده شود.

Patwari گفت باید تحقیقات بیشتری در این زمینه انجام شود. او گفت: ” ما در حال حاضر روشی برای اندازه­‌گیری رنگ پوست بیماران که متفاوت­تر از نژاد است، در این مجموعه داده‌های بزرگ نداریم. داشتن داده در مورد رنگ پوست اجازه می­دهد تا پیشرفت‌­های مهمی در تحقیقات به سمت پالس اکسی‌مترهای بدون خطا صورت گیرد.”

خوانش صحیح مهم است زیرا درصد اکسیژن خون تعیین کننده­­‌ی بازپرداخت بیمه­ی پزشکی و واجد شرایط بودن برای درمان­های دارویی در اکثر بیمارستان­ هاست. محققان در مقاله‌ای که در کنفرانس IEEE/ACM در ارتباط با سلامت در 23 ژوئن 2023 با عنوان کاربردها، سیستم‌ها و فناوری‌های مهندسی در اورلاندو، فلوریدا، ارائه کردند، نوشتند: ” پالس اکسی‌مترها با پنهان کردن هیپوکسمی بیمار در پشت خوانش‌های قابل قبول اکسیژن، به  پدیده  gaslighting کمک می‌کند( این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که بیمار احساس می‌کند علائم بیماری توسط متخصص مراقبت‌های بهداشتی نادیده گرفته می‌شود و به بیماری که در یک بحران پزشکی قرار دارد، گفته ‌می‌شود که در خطر نیست.”)

جایگزینی اکسی‌مترها با دستگاه‌­های جدید و مطمئن‌­تر بدون چالش نیست. در حال حاضر، سازمان غذا و دارو، که دستگاه‌ها را تنظیم می‌کند، به‌طور مؤثر دقت آن‌ها را برای طیف گسترده‌ای از رنگ‌های پوست اعمال نمی‌کند. مقامات فدرال گفته‌اند که در حال بررسی استانداردهای نظارتی جدید هستند. علاوه بر این، به طور کامل مشخص نیست که چرا پالس اکسی‌مترها روی افراد رنگین پوست به خوبی کار نمی­‌کنند و بودجه­‌ی تحقیقات در این زمینه محدود است. Patwari چندین سال پیش، زمانی که تحقیقاتی را برای تعیین کمیت خطا خواند، به خطای پالس اکسی‌متر علاقه­ مند شد.

او گفت: “من به نوعی گیج شده بودم. در اینجا دستگاهی است که مهندسان مبتنی بر علم فیزیک ‌آن را ساخته اند و من نمی‌دانستم که خطا می‌کند.”

Patwari در دوره­ای که تدریس می­‌کند، از دانشجویانش می­خواهد که از داده­‌های بیماران ICU برای تجزیه و تحلیل سوگیری­‌های نژادی استفاده کنند. این مقاله تا حدی از کار انجام شده در آن کلاس، پدید آمده است. Di Huang ، دانشجوی فارغ التحصیل در رشته­‌ی علوم کامپیوتر، برای دریافت داده­‌های پالس اکسی‌متر بر روی یک پایگاه داده بزرگ کار کرد. Francesca Bonetta-Misteli ، دانشجوی مهندسی زیست پزشکی، پروژه‌ی کلاسی خود را در مورد سوگیری در دستگاه­‌های پزشکی نوری نوشت. Huang و Bonetta-Misteli هر دو از نویسندگان مشترک مقاله هستند.

منبع : https://medicalxpress.com/news/2023-06-bias-pulse-oximeters.html