KETIKA OKSIMETER JARI TERKECOH WARNA KULIT

Oksimeter nadi — jepitan di jari pasien — memperkirakan seberapa banyak oksigen yang dibawa darah arteri. Alat ini menyinarkan cahaya merah dan inframerah menembus jari, mengukur bagaimana masing-masing berdenyut mengikuti detak jantung, lalu menghitung sebuah rasio. Kalibrasi yang dilakukan secara empiris pada sekitar sepuluh sukarelawan mengubah rasio itu menjadi saturasi oksigen.

Bias yang sudah diketahui

Alat-alat ini melebih-lebihkan kadar oksigen pada pasien berkulit lebih gelap. Akibatnya, lebih banyak kasus hipoksemia tersembunyi: kadar oksigen sebenarnya cukup rendah sehingga memerlukan penanganan, tetapi monitor menampilkan angka yang menenangkan dan penanganan tidak diberikan.

Aturan kalibrasi Amerika Serikat (FDA, 2013) mensyaratkan setidaknya dua subjek berpigmen gelap, atau 15 % dari kelompok. Aturan ini sedang ditinjau ulang — sebuah panel penasihat FDA membahasnya pada 2024.

Salah satu penjelasan yang diajukan disebut pewarnaan spektral (spectral colouring). Oksimeter menggunakan LED, yang cahayanya mencakup pita warna yang cukup lebar — tidak seperti laser. Melanin di kulit menyerap sebagian warna dalam pita itu lebih kuat daripada yang lain. Jadi warna yang benar-benar diterima sensor bergeser mengikuti warna kulit, sementara kalibrasi mengandaikan warna yang tetap. Ada dukungan eksperimental baru-baru ini: mengganti LED dengan dioda laser berpita sempit menghilangkan bias tersebut, baik di meja uji maupun dalam studi klinis dengan 18 peserta. Mekanisme lain juga telah diajukan, dan bias ini mungkin merupakan gabungan beberapa mekanisme.

Pengujiannya

Giles Blaney dan rekan-rekan di Universitas Tufts menggunakan basis data publik OpenOximetry, yang dikumpulkan di Universitas California, San Francisco: sukarelawan sehat yang kadar oksigennya diturunkan bertahap (dari sekitar 100 % menjadi 70 %) dengan mengatur gas yang mereka hirup. Pada setiap tahap, darah arteri diambil sebagai acuan, sementara sinyal mentah oksimeter dan spektrum pantulan kulit direkam.

Dari data itu, 98 sukarelawan dan 2.991 sampel darah dapat digunakan. Untuk setiap orang, tim menghitung kandungan melanin kulit dari spektrumnya. Mereka lalu membandingkan tiga kalibrasi, masing-masing hanya dengan dua parameter bebas, agar perbandingannya adil:

1. kalibrasi garis lurus klasik;
2. rumus yang diturunkan dari fisika (hukum Beer–Lambert termodifikasi), yang mengabaikan melanin;
3. rumus yang sama, dikoreksi untuk melanin dan lebar pita warna LED — pernah diusulkan di atas kertas, tetapi belum pernah diuji pada data nyata.

Hasilnya

• Akurasi keseluruhan sama untuk ketiganya: galat akar rata-rata kuadrat sekitar 2,42 %, semuanya dalam batas FDA sebesar 3 %.
• Ketergantungan pada warna kulit — seberapa besar galat bertambah seiring melanin:
  • kalibrasi klasik: +2,8 poin saturasi per satuan melanin;
  • rumus fisika: +1,2;
  • rumus terkoreksi melanin: +0,1 — hampir nol.

Urutannya sesuai dengan arah yang diprediksi oleh teori pewarnaan spektral.

Apa yang tidak dibuktikan

Para penulis menyatakannya dengan tegas: tidak satu pun kemiringan ini signifikan secara statistik — semua rentang ketidakpastiannya mencakup nol. Mereka tidak mengklaim telah mengukur bias itu atau menghilangkannya. Dibutuhkan sekitar sepuluh kali lebih banyak pasien; studi klinis yang menetapkan adanya bias ini melibatkan 1.565 dan 8.392 pasien.

Koreksi ini juga memerlukan pengukuran warna kulit setiap pasien, serta pengetahuan tentang pita warna LED. Dan ini adalah metode kalibrasi: metode ini tidak dapat langsung diterapkan pada oksimeter yang sudah digunakan.

Uji pertama pada data nyata

Ini adalah uji pertama pada data nyata untuk kalibrasi yang memperhitungkan melanin. Saran praktis para penulis untuk studi kalibrasi di masa depan: setidaknya gunakan rumus berbasis fisika, yang menggantikan garis lurus tanpa pengukuran tambahan. Kode mereka terbuka untuk umum.