Pada tahun 1972, insinyur Jepang Takuo Aoyagi menemukan bahwa sinyal denyut yang mengganggu penelitian curah jantung dapat digunakan untuk memperkirakan kadar saturasi oksigen dengan membandingkan cahaya merah dan inframerah. Rancangan awal oksimeter telinga Aoyagi diperkenalkan pada tahun 1974, dan kemudian berkembang menjadi alat jepit jari berbasis LED pada tahun 1980-an yang mampu mengukur SpO₂ serta memperkirakan frekuensi nadi.
Pembacaan oksimeter dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti sirkulasi darah, suhu kulit, gerakan, cat kuku, dan pigmentasi kulit. Badan Pengawas Obat dan Makanan AS (FDA) pada tahun 2025 mendorong pengujian perangkat ini untuk mencakup rentang pigmentasi kulit yang lebih luas.
Peran Oksimeter dalam Pemantauan Kesehatan
Di ruang operasi, terdapat momen ketika tubuh pasien harus memberikan sinyal sendiri. Dalam kondisi bius, pasien tidak dapat memberi tahu dokter mengenai perubahan pernapasan atau penurunan kadar oksigen. Oleh karena itu, tim medis mengandalkan berbagai sinyal dari tubuh, termasuk jumlah oksigen yang dibawa oleh darah. Saat ini, informasi tersebut dapat dipantau melalui alat kecil yang dijepitkan di ujung jari.
Menariknya, teknologi yang kini membantu memantau jutaan pasien ini tidak lahir dari tujuan awal untuk mengukur kadar oksigen. Justru, terobosan ini muncul dari masalah yang mengganggu penelitian. Aoyagi berusaha menghilangkan sinyal denyut nadi yang dianggap mengacaukan hasil pengukuran, namun gangguan tersebut menyimpan informasi berharga yang kemudian mengarah pada penelitian selama puluhan tahun yang mengubah cara tenaga kesehatan memantau pasien di seluruh dunia.
Awal Mula Penemuan Oksimeter
Pada tahun 1972, Aoyagi bekerja di perusahaan alat kesehatan Nihon Kohden, di mana timnya sedang mengembangkan metode noninvasif untuk mengukur curah jantung, yaitu jumlah darah yang dipompa oleh jantung dalam satu menit. Salah satu metode yang diteliti melibatkan penggunaan zat warna yang disuntikkan ke dalam pembuluh darah dan dilacak saat mengalir dalam tubuh. Untuk membaca perubahan zat warna tersebut, Aoyagi menggunakan cahaya yang menembus telinga.
Namun, cahaya yang ditangkap sensor berubah setiap kali darah berdenyut, dan sinyal ini mengacaukan grafik yang diperlukan untuk memantau pergerakan zat warna. Aoyagi berusaha menyeimbangkan sinyal cahaya merah dan inframerah untuk menghilangkan pengaruh denyut, tetapi ketika saturasi oksigen berubah, sinyal denyut tersebut tidak dapat sepenuhnya dihilangkan. Dari sinilah arah eksperimennya berubah, karena perubahan yang ingin ia singkirkan ternyata menyimpan informasi penting.
Perubahan cahaya yang diserap oleh jaringan akibat denyut arteri memberikan petunjuk mengenai kadar oksigen dalam darah. Hemoglobin yang membawa oksigen dan yang tidak, menyerap cahaya merah dan inframerah dengan cara yang berbeda. Aoyagi menyadari bahwa perbandingan perubahan sinyal denyut pada kedua jenis cahaya ini dapat digunakan untuk memperkirakan saturasi oksigen.
Walaupun Aoyagi tidak menciptakan oksimeter dari awal, temuan ini membuka jalan bagi pengukuran saturasi oksigen secara noninvasif dengan memanfaatkan denyut itu sendiri. Pada tahun 1974, Aoyagi memperkenalkan rancangan oksimeter telinganya dalam sebuah konferensi di Osaka, meskipun perangkat tersebut masih jauh dari bentuk oksimeter yang kini dijepitkan di jari. Sensor awalnya dipasang di telinga, dan pengembang di berbagai perusahaan lain terus mencari cara untuk membuat alat ini lebih praktis.
Seiring berjalannya waktu, teknologi ini mulai berevolusi. Sensor yang dapat dipasang di ujung jari, penggunaan LED, dan sensor cahaya yang semakin andal membuat oksimeter lebih mudah digunakan di ruang operasi dan unit perawatan rumah sakit pada tahun 1980-an. Meskipun bentuknya telah berubah, prinsip dasar penggunaannya tetap sama. Alat ini mengirimkan cahaya merah dan inframerah melalui jaringan di jari, lalu mengukur cahaya yang berhasil melewatinya. Dengan cara ini, perangkat dapat menerjemahkan perubahan sinyal yang mengikuti denyut nadi menjadi angka saturasi oksigen atau SpO₂, serta memperkirakan frekuensi nadi.
Menariknya, teknologi ini masih berlandaskan pada gagasan yang ditemukan Aoyagi puluhan tahun lalu, di mana denyut nadi yang awalnya dianggap sebagai gangguan justru menjadi kunci untuk mengukur kadar oksigen dalam darah tanpa perlu melakukan prosedur invasif.
Oksimeter nadi memperkirakan kadar saturasi oksigen tanpa mengambil sampel darah, sehingga hasilnya tidak selalu sejalan dengan pemeriksaan darah arteri dan tidak dapat digunakan secara mandiri untuk diagnosis. Faktor-faktor seperti sirkulasi yang buruk, suhu kulit, gerakan, cat kuku, dan pigmentasi kulit dapat mempengaruhi hasil pembacaan. Keterbatasan ini menjadi perhatian ketika peneliti di Amerika Serikat membandingkan hasil oksimeter dengan pemeriksaan darah arteri pada pasien rumah sakit. Mereka menemukan bahwa kondisi hipoksemia tersembunyi, di mana kadar oksigen darah sebenarnya rendah tetapi tidak terdeteksi oleh oksimeter, lebih sering terjadi pada kelompok pasien tertentu.
Hal ini mengingatkan kita bahwa angka yang ditampilkan pada layar tidak boleh dipisahkan dari kondisi pasien dan penilaian klinis. Oleh karena itu, meskipun oksimeter telah menjadi alat yang penting dalam dunia medis, pengembangannya terus berlanjut. Pada tahun 2025, FDA menerbitkan panduan yang mendorong pengujian perangkat pada individu dengan rentang pigmentasi kulit yang lebih beragam, dengan tujuan agar pembacaan alat menjadi lebih akurat untuk lebih banyak orang.
Kisah penemuan oksimeter nadi menunjukkan bahwa inovasi besar dapat muncul dari ketidaksengajaan. Bagi Aoyagi, denyut nadi awalnya merupakan gangguan yang ingin dihilangkan, namun dari situ lahir petunjuk yang membantu tenaga kesehatan memantau jutaan pasien.
