حين يخدع لونُ البشرة مشبكَ الإصبع

يقدّر مقياس التأكسج النبضي، وهو المشبك الذي يوضع على إصبع المريض، كمية الأكسجين التي يحملها الدم الشرياني. فهو يمرّر ضوءًا أحمر وآخر تحت أحمر عبر الإصبع، ويقيس كيف ينبض كلٌّ منهما مع دقات القلب، ثم يحسب نسبة. وتحوّل معايرةٌ، أُجريت تجريبيًا على نحو عشرة متطوعين، هذه النسبة إلى تشبّع بالأكسجين.

انحياز معروف

تبالغ هذه الأجهزة في تقدير مستويات الأكسجين لدى المرضى ذوي البشرة الأدكن. والنتيجة مزيد من نقص الأكسجين الخفي في الدم (occult hypoxaemia): يكون المستوى الحقيقي للأكسجين منخفضًا بما يكفي لاستدعاء العلاج، لكن الشاشة تعرض رقمًا مطمئنًا فلا يُعطى العلاج.

تشترط القاعدة الأمريكية للمعايرة (إدارة الغذاء والدواء FDA، 2013) شخصين على الأقل من ذوي التصبغ الداكن، أو 15 % من المجموعة. وهي قيد المراجعة، إذ درستها لجنة استشارية تابعة للإدارة عام 2024.

يُسمّى أحد التفسيرات المقترحة التلوين الطيفي (spectral colouring). فأجهزة قياس التأكسج تستخدم صمامات LED يغطي ضوؤها نطاقًا عريضًا نسبيًا من الألوان، على عكس الليزر. ويمتص الميلانين في الجلد بعض ألوان هذا النطاق أكثر من غيرها. لذا فإن اللون الذي يستقبله المستشعر فعلًا يتغير بحسب لون البشرة، بينما تفترض المعايرة لونًا ثابتًا. وثمة دعم تجريبي حديث: فاستبدال صمامات LED بثنائيات ليزر ضيقة النطاق أزال الانحياز، على طاولة المختبر وفي دراسة سريرية شملت 18 مشاركًا. كما اقتُرحت آليات أخرى، وقد يجمع الانحياز بين عدة آليات.

الاختبار

استخدم جايلز بليني وزملاؤه في جامعة تافتس قاعدة البيانات العامة OpenOximetry، التي جُمعت في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو: متطوعون أصحاء يُخفَّض مستوى الأكسجين لديهم خطوة بخطوة (من نحو 100 % إلى 70 %) بالتحكم في الغاز الذي يتنفسونه. وفي كل خطوة يُسحب دم شرياني مرجعًا، بينما تُسجَّل الإشارة الخام للجهاز وطيف انعكاس الجلد.

من هذه البيانات، كان 98 متطوعًا و2991 عيّنة دم صالحة للاستخدام. ولكل شخص، حسب الفريق محتوى الجلد من الميلانين انطلاقًا من طيفه. ثم قارنوا ثلاث معايرات، لكلٍّ منها معاملان حرّان فقط، من أجل مقارنة عادلة:

1. المعايرة الكلاسيكية بخط مستقيم؛
2. صيغة مشتقة من الفيزياء (قانون بير–لامبرت المعدّل)، تتجاهل الميلانين؛
3. الصيغة نفسها، مصححة للميلانين ولعرض نطاق ألوان صمامات LED، وهي مقترحة نظريًا من قبل لكنها لم تُختبر قط على بيانات حقيقية.

النتائج

• الدقة الإجمالية واحدة في الثلاث: خطأ جذر متوسط المربعات نحو 2.42 %، وكلها ضمن حد الـ3 % الذي تضعه FDA.
• الاعتماد على لون البشرة، أي مقدار ازدياد الخطأ مع الميلانين:
  • المعايرة الكلاسيكية: +2.8 نقطة تشبع لكل وحدة ميلانين؛
  • الصيغة الفيزيائية: +1.2؛
  • الصيغة المصححة للميلانين: +0.1، أي قرابة الصفر.

ويسير الترتيب في الاتجاه الذي تتنبأ به نظرية التلوين الطيفي.

ما لا يثبته هذا

المؤلفون صريحون: لا يوجد أي من هذه الميول ذو دلالة إحصائية، فنطاقات عدم اليقين كلها تشمل الصفر. وهم لا يدّعون أنهم قاسوا الانحياز أو أزالوه. والمطلوب نحو عشرة أضعاف المرضى؛ إذ شملت الدراسات السريرية التي أثبتت الانحياز 1565 و8392 مريضًا.

كما يتطلب التصحيح قياسًا للون بشرة كل مريض، ومعرفة نطاق ألوان صمامات LED. وهذه طرق معايرة: لا يمكن تطبيقها مباشرة على الأجهزة المستخدمة حاليًا.

أول اختبار على بيانات حقيقية

هذا أول اختبار على بيانات حقيقية لمعايرة تأخذ الميلانين في الحسبان. ونصيحة المؤلفين العملية لدراسات المعايرة المقبلة: اعتماد الصيغة القائمة على الفيزياء على الأقل، فهي تحل محل الخط المستقيم دون أي قياس إضافي. والشيفرة البرمجية الخاصة بهم متاحة للعموم.