Pulsni oksimetar na vrhu prsta izumio je Millikan 1940-ih za praćenje koncentracije kisika u arterijskoj krvi, važnog pokazatelja težine COVID-19.Yonker sada objašnjava kako funkcioniše pulsni oksimetar na vrhu prsta?
Spektralne karakteristike apsorpcije biološkog tkiva: Kada se svjetlost ozrači na biološko tkivo, učinak biološkog tkiva na svjetlost može se podijeliti u četiri kategorije, uključujući apsorpciju, raspršivanje, refleksiju i fluorescenciju. Ako je raspršenje isključeno, udaljenost koju svjetlost prolazi kroz biološko tkivom uglavnom upravlja apsorpcija.Kada svjetlost prodire u neke prozirne tvari (čvrste, tekuće ili plinovite), intenzitet svjetlosti značajno opada zbog ciljane apsorpcije nekih specifičnih frekvencijskih komponenti, što je fenomen apsorpcije svjetlosti supstancama.Koliko svjetlosti supstanca apsorbira naziva se njena optička gustina, poznata i kao apsorbancija.
Šematski dijagram apsorpcije svjetlosti materijom u cijelom procesu širenja svjetlosti, količina svjetlosne energije koju materija apsorbira proporcionalna je trima faktorima, a to su intenzitet svjetlosti, udaljenost putanje svjetlosti i broj čestica koje apsorbiraju svjetlost na poprečni presjek putanje svjetlosti.Na pretpostavci homogenog materijala, čestice koje apsorbiraju svjetlost s brojem putanje svjetlosti na poprečnom presjeku mogu se smatrati česticama koje apsorbiraju svjetlost po jedinici volumena, naime koncentracija usisnih svjetlosnih čestica materijala, može dobiti Lambertov zakon piva: može se tumačiti kao koncentracija materijala i dužina optičkog puta po jedinici zapremine optičke gustine, sposobnost usisnog svetla materijala da reaguje na prirodu usisnog svetla materijala. Drugim rečima, oblik krivulje apsorpcionog spektra iste supstance je isti, a apsolutni položaj apsorpcijski vrh će se promijeniti samo zbog različite koncentracije, ali će relativni položaj ostati nepromijenjen.U procesu apsorpcije, apsorpcija svih supstanci se odvija u zapremini istog preseka, a apsorbujuće supstance nisu međusobno povezane, i ne postoje fluorescentna jedinjenja, kao ni pojava promene svojstava medijuma usled svetlosnog zračenja.Prema tome, za rastvor sa N apsorpcionim komponentama, optička gustina je aditivna.Aditivnost optičke gustine daje teorijsku osnovu za kvantitativno merenje upijajućih komponenti u smešama.
U optici biološkog tkiva, područje spektra od 600 ~ 1300nm se obično naziva "prozorom biološke spektroskopije", a svjetlost u ovom pojasu ima poseban značaj za mnoge poznate i nepoznate spektralne terapije i spektralnu dijagnozu.U infracrvenom području, voda postaje dominantna supstanca koja apsorbira svjetlost u biološkim tkivima, tako da talasna dužina koju usvoji sistem mora izbjeći apsorpcijski vrh vode kako bi se bolje dobila informacija o apsorpciji svjetlosti ciljne supstance.Stoga, unutar raspona bliskog infracrvenog spektra od 600-950 nm, glavne komponente tkiva vrha ljudskog prsta sa kapacitetom apsorpcije svjetlosti uključuju vodu u krvi, O2Hb (oksigenirani hemoglobin), RHb (smanjeni hemoglobin) i periferni melanin kože i druga tkiva.
Stoga možemo dobiti efektivnu informaciju o koncentraciji komponente koja se mjeri u tkivu analizom podataka emisionog spektra.Dakle, kada imamo koncentracije O2Hb i RHb, znamo zasićenost kisikom.Zasićenje kiseonikom SpO2je postotak volumena oksigeniranog hemoglobina vezanog za kisik (HbO2) u krvi kao postotak ukupnog hemoglobina koji se vezuje (Hb), koncentracija pulsa kisika u krvi pa zašto se zove pulsni oksimetar?Evo novog koncepta: pulsni talas volumena protoka krvi.Tokom svakog srčanog ciklusa, kontrakcija srca uzrokuje porast krvnog pritiska u krvnim sudovima korijena aorte, što širi zid krvnih žila.S druge strane, dijastola srca uzrokuje pad krvnog tlaka u krvnim žilama korijena aorte, što uzrokuje kontrakciju zida krvnih žila.Kontinuiranim ponavljanjem srčanog ciklusa, stalna promjena krvnog tlaka u krvnim žilama korijena aorte će se prenijeti na nizvodne žile povezane s njim, pa čak i na cijeli arterijski sistem, formirajući tako kontinuirano širenje i kontrakciju aorte. cijeli arterijski vaskularni zid.Odnosno, periodični otkucaji srca stvaraju pulsne talase u aorti koji se talasaju napred duž zidova krvnih sudova kroz arterijski sistem.Svaki put kada se srce širi i skuplja, promjena pritiska u arterijskom sistemu proizvodi periodični pulsni talas.To je ono što zovemo pulsni talas.Pulsni val može odražavati mnoge fiziološke informacije kao što su srce, krvni tlak i protok krvi, što može pružiti važne informacije za neinvazivnu detekciju specifičnih fizičkih parametara ljudskog tijela.
U medicini se pulsni val obično dijeli na pulsni talas pritiska i pulsni talas zapremine dva tipa.Pulsni talas pritiska uglavnom predstavlja prenos krvnog pritiska, dok pulsni talas volumena predstavlja periodične promene u protoku krvi.U poređenju sa pulsnim talasom pritiska, volumetrijski pulsni talas sadrži važnije kardiovaskularne informacije kao što su ljudski krvni sudovi i protok krvi.Neinvazivna detekcija tipičnog pulsnog talasa zapremine krvotoka može se postići fotoelektričnim volumetrijskim praćenjem pulsnog talasa.Za osvjetljavanje mjernog dijela tijela koristi se određeni svjetlosni val, a snop nakon refleksije ili prijenosa stiže do fotoelektričnog senzora.Primljeni snop će nositi efektivnu karakterističnu informaciju volumetrijskog pulsnog talasa.Budući da se volumen krvi periodično mijenja sa širenjem i kontrakcijom srca, kada je dijastola srca, volumen krvi je najmanji, krv apsorpcija svjetlosti, senzor je detektirao maksimalni intenzitet svjetlosti;Kada se srce kontrahira, volumen je maksimalan, a intenzitet svjetlosti koji senzor detektuje minimalan.U neinvazivnoj detekciji vrhova prstiju s pulsnim talasom volumena krvotoka kao direktnim mjernim podacima, odabir mjesta spektralnog mjerenja treba slijediti sljedeće principe
1. Vene krvnih sudova treba da budu obilnije, a udio efektivnih informacija kao što su hemoglobin i ICG u ukupnim materijalnim informacijama u spektru treba da se poboljša
2. Ima očigledne karakteristike promjene volumena protoka krvi za efikasno prikupljanje signala pulsnog talasa volumena
3. Da bi se dobio ljudski spektar sa dobrom ponovljivošću i stabilnošću, individualne razlike manje utiču na karakteristike tkiva.
4. Lako je sprovesti spektralnu detekciju i lako biti prihvaćeno od strane subjekta, kako bi se izbegli faktori interferencije kao što su brzi otkucaji srca i kretanje položaja merenja uzrokovane stresnom emocijom.
Šematski dijagram distribucije krvnih sudova u ljudskom dlanu Položaj ruke teško može detektovati pulsni talas, tako da nije pogodan za detekciju pulsnog talasa zapremine krvotoka;Zglob je blizu radijalne arterije, signal pulsnog talasa pritiska je jak, koža lako proizvodi mehaničke vibracije, može dovesti do signala detekcije osim pulsnog talasa zapremine, takođe prenosi informacije o pulsu o refleksiji kože, teško je precizno karakterizira karakteristike promjene volumena krvi, nije pogodan za položaj mjerenja;Iako je dlan jedno od uobičajenih kliničkih mjesta za vađenje krvi, njegova kost je deblja od prsta, a amplituda pulsnog vala volumena dlana prikupljenog difuznom refleksijom je niža.Slika 2-5 prikazuje raspodjelu krvnih sudova na dlanu.Posmatrajući sliku, može se uočiti da se u prednjem dijelu prsta nalaze obilne kapilarne mreže koje mogu efikasno odražavati sadržaj hemoglobina u ljudskom tijelu.Štaviše, ova pozicija ima očigledne karakteristike promene zapremine krvotoka i idealna je pozicija za merenje pulsnog talasa zapremine.Mišićno i koštano tkivo prstiju je relativno tanko, tako da je uticaj informacija o pozadinskim smetnjama relativno mali.Osim toga, vrh prsta je lako izmjeriti, a subjekt nema psihičko opterećenje, što je pogodno za dobijanje stabilnog spektralnog signala visokog omjera signal-šum.Ljudski prst se sastoji od kosti, noktiju, kože, tkiva, venske krvi i arterijske krvi.U procesu interakcije sa svjetlom, volumen krvi u perifernoj arteriji prsta mijenja se sa otkucajima srca, što rezultira promjenom mjerenja optičkog puta.Dok su ostale komponente konstantne u cijelom procesu svjetlosti.
Kada se određena talasna dužina svetlosti primeni na epidermu vrha prsta, prst se može posmatrati kao mešavina koja uključuje dva dela: statičku materiju (optička putanja je konstantna) i dinamičku materiju (optička putanja se menja sa zapreminom materijal).Kada tkivo vrha prsta apsorbira svjetlost, propuštenu svjetlost prima fotodetektor.Intenzitet propuštene svjetlosti koju sakuplja senzor je očigledno oslabljen zbog apsorpcije različitih komponenti tkiva ljudskih prstiju.Prema ovoj karakteristici uspostavljen je ekvivalentni model apsorpcije svjetlosti prstiju.
Pogodna osoba:
Pulsni oksimetar na vrhu prstapogodan je za osobe svih uzrasta, uključujući djecu, odrasle, starije osobe, pacijente sa koronarnom bolešću, hipertenzijom, hiperlipidemijom, cerebralnom trombozom i drugim vaskularnim oboljenjima te bolesnicima sa astmom, bronhitisom, kroničnim bronhitisom, plućnim srčanim bolestima i drugim respiratornim bolestima.
Vrijeme objave: Jun-17-2022
