Sõrmeotsa pulssoksümeetri leiutas Millikan 1940. aastatel, et jälgida hapniku kontsentratsiooni arteriaalses veres, mis on COVID-19 tõsiduse oluline näitaja.Yonker selgitab nüüd, kuidas sõrmeotsa pulssoksümeeter töötab?
Bioloogilise koe spektraalse neeldumise omadused: kui valgust kiiritatakse bioloogilisele koele, võib bioloogilise koe mõju valgusele jagada nelja kategooriasse, sealhulgas neeldumine, hajumine, peegeldus ja fluorestsents. Kui hajumine on välistatud, siis vahemaa, mille valgus läbib bioloogilise koe. kudesid reguleerib peamiselt imendumine.Kui valgus tungib läbi mõne läbipaistva aine (tahke, vedel või gaasiline), väheneb valguse intensiivsus märkimisväärselt mõne spetsiifilise sageduskomponendi sihipärase neeldumise tõttu, mis on valguse neeldumisnähtus ainete poolt.Seda, kui palju valgust aine neelab, nimetatakse selle optiliseks tiheduseks ehk neeldumiseks.
Aine valguse neeldumise skemaatiline diagramm kogu valguse levimisprotsessis, aine poolt neeldunud valgusenergia hulk on võrdeline kolme teguriga, milleks on valguse intensiivsus, valguse tee kaugus ja valgust neelavate osakeste arv. valgustee ristlõige.Homogeense materjali eeldusel võib valgustee arvu valgust neelavaid osakesi ristlõikel pidada valgust neelavateks osakesteks ruumalaühiku kohta, nimelt materjali imemisega kergete osakeste kontsentratsioon, võib saada lamberti õlle seaduse: saab tõlgendada kui materjali kontsentratsiooni ja optilise tee pikkus optilise tiheduse ruumalaühiku kohta, materjali imemisvalguse võime reageerida materjali imemisvalguse olemusele. Teisisõnu, sama aine neeldumisspektri kõvera kuju on sama ja selle absoluutne asend on sama. neeldumispiik muutub ainult erineva kontsentratsiooni tõttu, kuid suhteline asend jääb muutumatuks.Absorptsiooniprotsessis toimub ainete neeldumine sama sektsiooni mahus ja neelavad ained ei ole üksteisega seotud, fluorestseeruvaid ühendeid ei eksisteeri ning keskkonna omaduste muutumise nähtust ei esine valguskiirgus.Seetõttu on N-absorptsioonikomponentidega lahuse puhul optiline tihedus aditiivne.Optilise tiheduse liitivus annab teoreetilise aluse segudes absorbeerivate komponentide kvantitatiivseks mõõtmiseks.
Bioloogilises koeoptikas nimetatakse 600–1300 nm spektripiirkonda tavaliselt "bioloogilise spektroskoopia aknaks" ja selle riba valgusel on eriline tähendus paljude tuntud ja tundmatute spektraalteraapia ja spektraaldiagnostika jaoks.Infrapunapiirkonnas muutub vesi bioloogilistes kudedes domineerivaks valgust neelavaks aineks, seega peab süsteemi poolt vastuvõetud lainepikkus vältima vee neeldumispiiki, et paremini saada sihtaine valguse neeldumisteavet.Seetõttu on lähi-infrapunaspektri vahemikus 600–950 nm inimese sõrmeotste koe valgust neeldumisvõimega peamised komponendid veres sisalduv vesi, O2Hb (hapnikuga hemoglobiin), RHb (vähendatud hemoglobiin) ning perifeerse naha melaniin ja muud koed.
Seetõttu saame efektiivse info mõõdetava komponendi kontsentratsiooni kohta koes emissioonispektri andmeid analüüsides.Nii et kui meil on O2Hb ja RHb kontsentratsioonid, teame hapniku küllastumist.Hapnikuküllastus SpO2on hapnikuga seotud hapnikuga hemoglobiini (HbO2) mahu protsent veres protsendina kogu seonduvast hemoglobiinist (Hb), vere hapnikupulsi kontsentratsioon, miks siis nimetatakse seda pulssoksümeetriks?Siin on uus kontseptsioon: verevoolu mahu pulsilaine.Iga südametsükli ajal põhjustab südame kokkutõmbumine vererõhu tõusu aordijuure veresoontes, mis laiendab veresoone seina.Seevastu südame diastool põhjustab vererõhu langust aordijuure veresoontes, mis põhjustab veresoone seina kokkutõmbumist.Südametsükli pideva kordumise korral kandub pidev vererõhu muutus aordijuure veresoontes edasi sellega seotud allavoolu veresoontesse ja isegi kogu arteriaalsesse süsteemi, moodustades nii aordijuure veresoonte pideva laienemise ja kokkutõmbumise. kogu arteriaalne veresoonte sein.See tähendab, et perioodiline südamepekslemine tekitab aordis pulsilaineid, mis lainetavad edasi mööda veresoonte seinu kogu arteriaalses süsteemis.Iga kord, kui süda laieneb ja kokku tõmbub, tekitab arteriaalses süsteemis rõhumuutus perioodilise pulsilaine.Seda me nimetame pulsilaineks.Pulsilaine võib peegeldada palju füsioloogilist teavet, nagu süda, vererõhk ja verevool, mis võib anda olulist teavet inimkeha spetsiifiliste füüsiliste parameetrite mitteinvasiivseks tuvastamiseks.
Meditsiinis jagatakse pulsilaine tavaliselt kahte tüüpi rõhuimpulssilaineks ja mahuimpulssilaineks.Rõhu pulsilaine esindab peamiselt vererõhu ülekannet, mahupulsilaine aga perioodilisi muutusi verevoolus.Võrreldes rõhuimpulsilainega sisaldab mahuline pulsilaine olulisemat kardiovaskulaarset teavet, nagu inimese veresooned ja verevool.Tüüpilise verevoolu mahu impulsslaine mitteinvasiivse tuvastamise saab saavutada fotoelektrilise mahulise impulsilaine jälgimisega.Mõõdetava kehaosa valgustamiseks kasutatakse spetsiifilist valguslainet ja kiir jõuab pärast peegeldumist või edastamist fotoelektrilise andurini.Vastuvõetud kiir kannab mahulise impulsi laine efektiivset iseloomulikku teavet.Kuna veremaht muutub perioodiliselt südame laienemise ja kokkutõmbumisega, on südame diastoli korral veremaht väikseim, valguse neeldumine veres, tuvastas andur maksimaalse valguse intensiivsuse;Kui süda tõmbub kokku, on helitugevus maksimaalne ja anduri tuvastatud valguse intensiivsus on minimaalne.Sõrmeotste mitteinvasiivsel tuvastamisel, kui otseste mõõtmisandmetena on verevoolu mahu pulsilaine, tuleks spektraalmõõtmiskoha valimisel järgida järgmisi põhimõtteid
1. Veresoonte veene peaks olema rohkem ning tõhusa teabe, nagu hemoglobiin ja ICG osakaal kogu spektri materiaalses teabes tuleks parandada.
2. Sellel on verevoolu mahu muutuse ilmsed omadused, et tõhusalt koguda helitugevuse impulsslaine signaali
3. Hea korratavuse ja stabiilsusega inimese spektri saamiseks mõjutavad kudede omadused individuaalsed erinevused vähem.
4. Spektraalset tuvastamist on lihtne läbi viia ja katsealune on kergesti aktsepteeritav, et vältida stressiemotsioonist tingitud häiretegureid, nagu kiire pulss ja mõõtmisasendi liikumine.
Inimese peopesa veresoonte jaotuse skemaatiline diagramm Käe asend ei suuda pulsilainet peaaegu üldse tuvastada, mistõttu see ei sobi verevoolu mahu pulsilaine tuvastamiseks;Ranne on radiaalarteri lähedal, rõhu impulsi laine signaal on tugev, nahal on lihtne mehaanilist vibratsiooni tekitada, võib lisaks helitugevusele viia tuvastussignaali ka naha peegeldusimpulsi teavet, seda on raske täpselt iseloomustada veremahu muutuse tunnuseid, ei sobi mõõtmisasendiks;Kuigi peopesa on üks levinumaid kliinilisi verevõtukohti, on selle luu jämedam kui sõrm ja difuusse peegelduse abil kogutud peopesa mahu pulsilaine amplituud on madalam.Joonis 2-5 näitab veresoonte jaotust peopesas.Joonist jälgides on näha, et sõrme esiosas on ohtralt kapillaaride võrgustikke, mis suudavad tõhusalt peegeldada hemoglobiinisisaldust inimkehas.Veelgi enam, sellel asendil on ilmsed verevoolu mahu muutuse omadused ja see on ideaalne mahuimpulsi laine mõõtmisasend.Sõrmede lihas- ja luukoed on suhteliselt õhukesed, seega on taustahäirete info mõju suhteliselt väike.Lisaks on sõrmeotsa lihtne mõõta ja subjektil puudub psühholoogiline koormus, mis soodustab stabiilse kõrge signaali-müra suhtega spektraalsignaali saamist.Inimese sõrm koosneb luust, küünest, nahast, kudedest, venoossest verest ja arteriaalsest verest.Valgusega interaktsiooni käigus muutub sõrme perifeerse arteri veremaht südamelöögiga, mille tulemuseks on optilise tee mõõtmise muutumine.Kuigi teised komponendid on kogu valguse protsessis konstantsed.
Kui sõrmeotsa epidermisele rakendatakse teatud valguse lainepikkust, võib sõrme vaadelda seguna, mis koosneb kahest osast: staatiline aine (optiline tee on konstantne) ja dünaamiline aine (optiline tee muutub koos sõrme ruumalaga). materjal).Kui valgus neeldub sõrmeotsa kudedesse, võtab läbiva valguse vastu fotodetektor.Anduri poolt kogutud läbiva valguse intensiivsus on inimese sõrmede erinevate koekomponentide neelduvuse tõttu ilmselgelt nõrgenenud.Selle karakteristiku järgi luuakse sõrmevalguse neeldumise ekvivalentmudel.
Sobiv inimene:
Sõrmeotsa pulssoksümeetersobib igas vanuses inimestele, sealhulgas lastele, täiskasvanutele, eakatele, südame isheemiatõve, hüpertensiooni, hüperlipideemia, ajutromboosi ja muude veresoonte haigustega patsientidele ning astma, bronhiidi, kroonilise bronhiidi, kopsu-südamehaiguste ja muude hingamisteede haigustega patsientidele.
Postitusaeg: 17. juuni 2022
