Pulsoksymetr zakładany 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 na palcu?
Charakterystyka absorpcji widmowej tkanki biologicznej: Kiedy światło jest napromieniowywane na tkankę biologiczną, wpływ tkanki biologicznej na światło można podzielić na cztery kategorie, w tym absorpcję, rozpraszanie, odbicie i fluorescencję. Jeśli wykluczymy rozpraszanie, odległość, jaką światło pokonuje przez tkankę biologiczną, jest głównie regulowana przez absorpcję. Kiedy światło przenika przez niektóre przezroczyste substancje (stałe, ciekłe lub gazowe), intensywność światła znacznie spada z powodu ukierunkowanej absorpcji niektórych określonych składowych częstotliwości, co jest zjawiskiem absorpcji światła przez substancje. Ilość światła absorbowanego przez substancję nazywa się jej gęstością optyczną, znaną również jako absorbancja.
Schematyczny diagram 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. Na podstawie przesłanki jednorodnego materiału, liczba cząstek pochłaniających światło na przekroju poprzecznym ścieżki światła może być uważana za cząstki pochłaniające światło na jednostkę objętości, mianowicie stężenie cząstek światła ssącego materiał, może uzyskać prawo Lamberta Beera: można interpretować jako stężenie materiału i długość ścieżki optycznej na jednostkę objętości gęstości optycznej, zdolność światła ssącego materiał do reagowania na naturę światła ssącego 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, absorpcja substancji zachodzi w objętości tej samej sekcji, a substancje absorbujące nie są ze sobą powiązane, nie występują związki fluorescencyjne i nie występuje zjawisko zmiany właściwości ośrodka pod wpływem promieniowania świetlnego. Dlatego w przypadku roztworu ze składnikami absorpcyjnymi N gęstość optyczna jest addytywna. Addytywność gęstości optycznej stanowi podstawę teoretyczną do ilościowego pomiaru składników absorbujących w mieszaninach.
W optyce tkanek biologicznych, obszar widmowy 600 ~ 1300 nm jest zwykle nazywany „oknem spektroskopii biologicznej”, a światło w tym paśmie ma szczególne znaczenie dla wielu znanych i nieznanych terapii widmowych i diagnostyki widmowej. W obszarze podczerwieni woda staje się dominującą substancją pochłaniającą światło w tkankach biologicznych, więc długość fali przyjęta przez system musi unikać piku absorpcji wody, aby lepiej uzyskać informacje o absorpcji światła substancji docelowej. Dlatego w zakresie widma bliskiej podczerwieni 600-950 nm, główne składniki tkanki czubka palca ludzkiego o zdolności pochłaniania światła obejmują wodę we krwi, O2Hb (utlenioną hemoglobinę), RHb (zredukowaną hemoglobinę) oraz obwodową melaninę skóry i inne tkanki.
Dlatego możemy uzyskać skuteczne informacje o stężeniu mierzonego składnika w tkance, analizując dane widma emisyjnego. Tak więc, gdy mamy stężenia O2Hb i RHb, znamy nasycenie tlenem.Nasycenie tlenem SpO2jest procentem objętości związanej z tlenem utlenowanej hemoglobiny (HbO2) we krwi jako procent całkowitej wiążącej hemoglobiny (Hb), stężenie tętna tlenu we krwi, więc dlaczego nazywa się to pulsoksymetrem? Oto nowa koncepcja: objętość przepływu krwi fala tętna. Podczas każdego cyklu pracy serca skurcz serca powoduje wzrost ciśnienia krwi w naczyniach krwionośnych korzenia aorty, co rozszerza ścianę naczynia krwionośnego. 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, stała zmiana ciśnienia krwi w naczyniach krwionośnych korzenia aorty zostanie przeniesiona do naczyń położonych niżej, połączonych z nim, a nawet do całego układu tętniczego, tworząc w ten sposób ciągłe rozszerzanie i kurczenie się całej ściany naczyniowej tętnicy. Oznacza to, że okresowe bicie serca tworzy fale tętna w aorcie, które rozchodzą się do przodu 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 serce, ciśnienie krwi i przepływ krwi, które mogą dostarczać ważnych informacji do nieinwazyjnego wykrywania określonych parametrów fizycznych ludzkiego ciała.
W medycynie fala tętna jest zwykle dzielona na dwa typy: falę tętna ciśnieniową i falę tętna objętościową. Fala tętna ciśnieniowa reprezentuje głównie transmisję ciśnienia krwi, podczas gdy fala tętna objętościowa reprezentuje okresowe zmiany przepływu krwi. W porównaniu z falą tętna ciśnieniowego, fala tętna objętościowa zawiera ważniejsze informacje sercowo-naczyniowe, takie jak ludzkie naczynia krwionośne i przepływ krwi. Nieinwazyjne wykrywanie typowej fali tętna objętościowego przepływu krwi można osiągnąć za pomocą śledzenia fali tętna objętościowego fotoelektrycznego. Określona fala światła jest używana do oświetlenia części ciała podlegającej pomiarowi, a wiązka dociera do czujnika fotoelektrycznego po odbiciu lub transmisji. Otrzymana wiązka będzie przenosić efektywne informacje charakterystyczne fali tętna objętościowego. Ponieważ objętość krwi zmienia się okresowo wraz z rozszerzaniem się i kurczeniem serca, gdy serce się rozkurcza, objętość krwi jest najmniejsza, absorpcja światła przez krew, czujnik wykrył maksymalną intensywność światła; Gdy serce się kurczy, objętość jest maksymalna, a intensywność światła wykryta przez czujnik jest minimalna. W nieinwazyjnym wykrywaniu opuszków palców z falą tętna objętościowego przepływu krwi jako danymi bezpośredniego pomiaru, wybór miejsca pomiaru widmowego powinien odbywać się zgodnie z następującymi zasadami
1. Żyły naczyń krwionośnych powinny być bardziej liczne, a proporcja informacji efektywnej, takiej jak hemoglobina i ICG, w całkowitej informacji materialnej w widmie powinna ulec poprawie.
2. Posiada oczywiste cechy zmiany objętości przepływu krwi, aby skutecznie zbierać sygnał fali tętna objętości
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 emocją stresową.
Schematyczny diagram rozmieszczenia naczyń krwionośnych w ludzkiej dłoni Pozycja ramienia może z trudem wykryć falę tętna, więc nie nadaje się do wykrywania objętości przepływu krwi i fali tętna; Nadgarstek znajduje się w pobliżu tętnicy promieniowej, sygnał fali tętna ciśnienia jest silny, skóra łatwo wytwarza drgania mechaniczne, co może prowadzić do sygnału wykrywania, oprócz objętości fali tętna, przenosi również informacje o odbiciu skóry na puls, trudno jest dokładnie scharakteryzować cechy zmiany objętości krwi, nie nadaje się do pomiaru pozycji; Chociaż dłoń jest jednym z powszechnych miejsc pobierania krwi klinicznej, jej kość jest grubsza niż palec, a amplituda fali tętna objętości dłoni zebranej przez odbicie rozproszone jest niższa. Rysunek 2-5 przedstawia rozmieszczenie naczyń krwionośnych w dłoni. Obserwując rysunek, można zauważyć, że w przedniej części palca znajdują się liczne sieci naczyń włosowatych, które mogą skutecznie odzwierciedlać zawartość hemoglobiny w ciele człowieka. Ponadto pozycja ta ma oczywiste cechy zmiany objętości przepływu krwi i jest idealną pozycją pomiaru objętości fali tętna. Tkanka mięśniowa i kostna palców jest stosunkowo cienka, więc wpływ informacji o zakłóceniach tła jest stosunkowo niewielki. Ponadto czubek palca jest łatwy do zmierzenia, a badany nie ma obciążenia psychologicznego, co sprzyja uzyskaniu stabilnego, wysokiego stosunku sygnału do szumu w widmie sygnału. Ludzki palec składa się z kości, paznokcia, skóry, tkanki, krwi żylnej i tętniczej. W procesie interakcji ze światłem objętość krwi w tętnicy obwodowej palca zmienia się wraz z biciem serca, co powoduje zmianę pomiaru ścieżki optycznej. Podczas gdy inne składniki są stałe w całym procesie światła.
Gdy określona długość fali światła zostanie przyłożona do naskórka czubka palca, palec można uznać za mieszaninę, obejmującą dwie części: materię statyczną (ścieżka optyczna jest stała) i materię dynamiczną (ścieżka optyczna zmienia się wraz z objętością materiału). Gdy światło jest absorbowane przez tkankę czubka palca, światło przechodzące jest odbierane przez fotodetektor. Intensywność światła przechodzącego zbieranego przez czujnik jest oczywiście osłabiona ze względu na absorpcję różnych składników tkanki ludzkich palców. Zgodnie z tą charakterystyką ustanowiono równoważny model absorpcji światła przez palce.
Odpowiednia osoba:
Pulsoksymetr na czubku palcajest 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
