Pulsoksymetr na palec został wynaleziony przez Millikana w latach 40. XX wieku w celu monitorowania stężenia tlenu we krwi tętniczej, co jest ważnym wskaźnikiem ciężkości przebiegu COVID-19.Yonker teraz wyjaśnij jak działa pulsoksymetr palcowy?
Charakterystyka absorpcji widmowej tkanki biologicznej: Gdy światło jest napromieniowywane na tkankę biologiczną, jej wpływ na światło można podzielić na cztery kategorie: absorpcję, rozpraszanie, odbicie i fluorescencję. Po wykluczeniu rozpraszania, odległość, jaką światło pokonuje przez tkankę biologiczną, zależy głównie od absorpcji. Gdy światło przenika przez niektóre substancje przezroczyste (stałe, ciekłe lub gazowe), natężenie światła znacznie spada z powodu ukierunkowanej absorpcji określonych składowych częstotliwości, co jest zjawiskiem absorpcji światła przez substancje. Ilość światła absorbowanego przez substancję nazywana jest jej gęstością optyczną, znaną również jako absorbancja.
Schemat absorpcji światła przez materię. W całym procesie propagacji światła ilość energii świetlnej pochłoniętej przez materię jest proporcjonalna do trzech czynników, którymi są natężenie światła, odległość ścieżki światła i liczba cząstek pochłaniających światło na przekroju poprzecznym ścieżki światła. Zakładając jednorodność materiału, liczbę cząstek pochłaniających światło na przekroju poprzecznym można traktować jako cząstki pochłaniające światło na jednostkę objętości, a mianowicie stężenie cząstek światła zasysanego przez materiał, można uzyskać prawo Lamberta-Beera: można interpretować jako stężenie materiału i długość drogi optycznej na jednostkę objętości gęstości optycznej, zdolność światła zasysanego przez materiał do reagowania na naturę światła zasysanego przez materiał. Innymi słowy, kształt krzywej widma absorpcji tej samej substancji jest taki sam, a bezwzględna pozycja piku absorpcji zmieni się tylko ze względu na różne stężenie, ale względna pozycja pozostanie niezmieniona. W procesie absorpcji wszystkie substancje absorbujące zachodzą w objętości tego samego przekroju, a substancje absorbujące nie są ze sobą powiązane, nie występują związki fluorescencyjne ani zjawisko zmiany właściwości ośrodka pod wpływem promieniowania świetlnego. Dlatego w przypadku roztworu zawierającego N, gęstość optyczna ma charakter addytywny. Addytywność gęstości optycznej stanowi podstawę teoretyczną do ilościowego pomiaru składników absorbujących w mieszaninach.
W optyce tkanek biologicznych zakres widmowy 600–1300 nm jest zwykle nazywany „oknem spektroskopii biologicznej”, a światło w tym paśmie ma szczególne znaczenie dla wielu znanych i nieznanych terapii spektralnych oraz diagnostyki spektralnej. W zakresie podczerwieni woda staje się dominującą substancją absorbującą światło w tkankach biologicznych, dlatego długość fali przyjęta przez system musi unikać piku absorpcji wody, aby lepiej uzyskać informacje o absorpcji światła substancji docelowej. Dlatego w zakresie bliskiej podczerwieni, wynoszącym 600–950 nm, głównymi składnikami tkanki opuszki palca ludzkiego, które mają zdolność absorpcji światła, są woda we krwi, O2Hb (hemoglobina utleniona), RHb (hemoglobina zredukowana) oraz melanina skóry obwodowej i innych tkanek.
Dlatego też, analizując dane widma emisyjnego, możemy uzyskać rzeczywiste informacje o stężeniu mierzonego składnika w tkance. Znając zatem stężenia O2Hb i RHb, znamy saturację tlenem.Nasycenie tlenem SpO2Jest to procent objętości związanej z tlenem utlenowanej hemoglobiny (HbO2) we krwi jako procent całkowitej hemoglobiny wiążącej (Hb), stężenie tlenu we krwi, więc dlaczego nazywa się to pulsoksymetrem? Oto nowa koncepcja: przepływ krwi, fala tętna. Podczas każdego cyklu pracy serca skurcz serca powoduje wzrost ciśnienia krwi w naczyniach krwionośnych korzenia aorty, co rozszerza ściany naczynia krwionośnego. I odwrotnie, rozkurcz serca powoduje spadek ciśnienia krwi w naczyniach krwionośnych korzenia aorty, co powoduje skurcz ściany naczynia krwionośnego. Wraz z ciągłym powtarzaniem cyklu pracy serca, ciągła zmiana ciśnienia krwi w naczyniach krwionośnych korzenia aorty będzie przenoszona do naczyń krwionośnych położonych niżej, połączonych z nim, a nawet do całego układu tętniczego, tworząc w ten sposób ciągłe rozszerzanie i kurczenie się całej ściany naczynia tętniczego. Oznacza to, że okresowe bicie serca tworzy fale tętna w aorcie, które rozchodzą się wzdłuż ścian naczyń krwionośnych w całym układzie tętniczym. Za każdym razem, gdy serce rozszerza się i kurczy, zmiana ciśnienia w układzie tętniczym powoduje okresową falę tętna. To właśnie nazywamy falą tętna. Fala tętna może odzwierciedlać wiele informacji fizjologicznych, takich jak praca serca, ciśnienie krwi i przepływ krwi, co może dostarczyć istotnych informacji do nieinwazyjnego pomiaru określonych parametrów fizycznych ludzkiego ciała.
W medycynie falę tętna zazwyczaj dzieli się na dwa rodzaje: ciśnieniową i objętościową. Ciśnieniowa fala tętna reprezentuje głównie transmisję ciśnienia krwi, podczas gdy objętościowa fala tętna reprezentuje okresowe zmiany przepływu krwi. W porównaniu z ciśnieniową falą tętna, objętościowa fala tętna zawiera ważniejsze informacje o układzie sercowo-naczyniowym, takie jak stan naczyń krwionośnych i przepływ krwi. Nieinwazyjne wykrywanie typowej objętościowej fali tętna przepływu krwi można osiągnąć poprzez fotoelektryczne śledzenie objętościowej fali tętna. Określona fala światła jest używana do oświetlenia mierzonej części ciała, a wiązka dociera do czujnika fotoelektrycznego po odbiciu lub transmisji. Odebrana wiązka będzie przenosić efektywne informacje charakterystyczne objętościowej fali tętna. Ponieważ objętość krwi zmienia się okresowo wraz z rozszerzaniem i skurczem serca, w rozkurczu serca objętość krwi jest najmniejsza, a absorpcja światła przez krew, czujnik wykrywa maksymalne natężenie światła. Podczas skurczu serca objętość jest maksymalna, a natężenie światła wykrywane przez czujnik jest minimalne. W nieinwazyjnym wykrywaniu opuszek palców z wykorzystaniem objętościowej fali tętna przepływu krwi jako danych bezpośredniego pomiaru, wybór miejsca pomiaru widmowego powinien odbywać się zgodnie z następującymi zasadami.
1. Żyły naczyń krwionośnych powinny być liczniejsze, a proporcja informacji efektywnej, takiej jak hemoglobina i ICG, w całkowitej informacji materiałowej w widmie powinna ulec poprawie.
2. Posiada oczywiste cechy zmiany objętości przepływu krwi, co pozwala na efektywne zbieranie sygnału fali tętna objętościowego
3. Aby uzyskać spektrum ludzkie o dobrej powtarzalności i stabilności, cechy tkanek są w mniejszym stopniu zależne od różnic indywidualnych.
4. Łatwe jest przeprowadzenie detekcji widmowej i łatwe do zaakceptowania przez osobę badaną, co pozwala uniknąć czynników zakłócających, takich jak szybkie tętno i zmiana pozycji pomiaru spowodowana emocjami stresowymi.
Schemat rozmieszczenia naczyń krwionośnych w ludzkiej dłoni. Pozycja ramienia utrudnia detekcję fali tętna, dlatego nie nadaje się do pomiaru objętości fali tętna i przepływu krwi. Nadgarstek znajduje się w pobliżu tętnicy promieniowej, a sygnał ciśnienia fali tętna jest silny. Skóra łatwo wytwarza drgania mechaniczne, co może prowadzić do wykrycia sygnału. Oprócz objętości fali tętna, sygnał odbicia od skóry może również przenosić informacje o tętnie. Trudno jest dokładnie scharakteryzować zmiany objętości krwi, dlatego pozycja ta nie nadaje się do pomiaru. Chociaż dłoń jest jednym z najczęstszych miejsc pobierania krwi w warunkach klinicznych, jej kość jest grubsza niż palec, a amplituda fali tętna w objętości dłoni, pobranej metodą odbicia rozproszonego, jest niższa. Rysunek 2-5 przedstawia rozmieszczenie naczyń krwionośnych w dłoni. Obserwując rysunek, można zauważyć, że w przedniej części palca występują liczne sieci naczyń włosowatych, które mogą skutecznie odzwierciedlać zawartość hemoglobiny w organizmie człowieka. Co więcej, pozycja ta charakteryzuje się wyraźnymi zmianami objętości przepływu krwi i jest idealnym miejscem do pomiaru objętości fali tętna. Mięśnie i tkanki kostne palców są stosunkowo cienkie, więc wpływ zakłóceń tła jest stosunkowo niewielki. Ponadto, opuszek palca jest łatwy do pomiaru, a badany nie odczuwa obciążenia psychicznego, co sprzyja uzyskaniu stabilnego, wysokiego stosunku sygnału do szumu. Ludzki palec składa się z kości, paznokci, skóry, tkanek, krwi żylnej i tętniczej. W procesie interakcji ze światłem, objętość krwi w tętnicy obwodowej palca zmienia się wraz z biciem serca, co powoduje zmianę toru optycznego pomiaru. Pozostałe składniki pozostają niezmienne w całym procesie świetlnym.
Gdy na naskórek opuszki palca zostanie naświetlony światłem o określonej długości fali, palec można postrzegać jako mieszaninę składającą się z dwóch części: materii statycznej (droga optyczna jest stała) i materii dynamicznej (droga optyczna zmienia się wraz z objętością materiału). Gdy światło jest absorbowane przez tkankę opuszki palca, światło przechodzące jest odbierane przez fotodetektor. Natężenie światła przechodzącego, zbieranego przez czujnik, jest oczywiście tłumione ze względu na absorpcję różnych składników tkanki ludzkich palców. Zgodnie z tą cechą, opracowano równoważny model absorpcji światła przez palce.
Odpowiednia osoba:
Pulsoksymetr na palecjest odpowiedni dla osób w każdym wieku, w tym dzieci, dorosłych, osób starszych, pacjentów z chorobą wieńcową serca, nadciśnieniem, hiperlipidemią, zakrzepicą mózgową i innymi chorobami naczyniowymi oraz pacjentów z astmą, zapaleniem oskrzeli, przewlekłym zapaleniem oskrzeli, chorobą płuc i innymi chorobami układu oddechowego.
Czas publikacji: 17-06-2022
