Pulzný oxymeter na končeky prstov vynašiel Millikan v 40-tych rokoch minulého storočia na monitorovanie koncentrácie kyslíka v arteriálnej krvi, ktorá je dôležitým ukazovateľom závažnosti COVID-19.Yonker Teraz vysvetľuje, ako funguje oximeter s pulzom prstov?
Charakteristiky spektrálnej absorpcie biologického tkaniva: Keď sa svetlo ožaruje do biologického tkaniva, účinok biologického tkaniva na svetlo možno rozdeliť do štyroch kategórií, vrátane absorpcie, rozptylu, odrazu a fluorescencie. Ak sa rozptyl vylúči, vzdialenosť, ktorú svetlo prekoná cez biologické tkanivo. tkaniva sa riadi hlavne absorpciou. Pri prieniku svetla cez niektoré priehľadné látky (tuhé, kvapalné alebo plynné), intenzita svetla výrazne klesá v dôsledku cielenej absorpcie niektorých špecifických frekvenčných zložiek, čo je fenomén absorpcie svetla látkami. To, koľko svetla látka absorbuje, sa nazýva jej optická hustota, tiež známa ako absorbancia.
Schematický diagram absorpcie svetla látkou v celom procese šírenia svetla, množstvo svetelnej energie absorbovanej látkou je úmerné trom faktorom, ktorými sú intenzita svetla, vzdialenosť svetelnej dráhy a počet častíc absorbujúcich svetlo na prierez svetelnej dráhy. Na základe predpokladu homogénneho materiálu možno počet svetlocestných častíc absorbujúcich svetlo na priereze považovať za častice absorbujúce svetlo na jednotku objemu, konkrétne koncentrácia ľahkých častíc nasávania materiálu, môže získať zákon lambertského piva: možno ho interpretovať ako koncentráciu materiálu a dĺžka optickej dráhy na jednotku objemu optickej hustoty, sacia schopnosť materiálu reagovať na povahu sacieho svetla materiálu. Inými slovami, tvar krivky absorpčného spektra tej istej látky je rovnaký a absolútna poloha absorpčný pík sa zmení iba v dôsledku rozdielnej koncentrácie, ale relatívna poloha zostane nezmenená. V procese absorpcie sa absorpcia všetkých látok uskutočňuje v objeme tej istej sekcie a absorbujúce látky navzájom nesúvisia a neexistujú žiadne fluorescenčné zlúčeniny a nedochádza k javu zmeny vlastností média v dôsledku svetelného žiarenia. Preto je pre roztok s N absorpčnými zložkami optická hustota aditívna. Aditivita optickej hustoty poskytuje teoretický základ pre kvantitatívne meranie absorpčných zložiek v zmesiach.
V biologickej tkanivovej optike sa spektrálna oblasť 600 ~ 1300 nm zvyčajne nazýva „okno biologickej spektroskopie“ a svetlo v tomto pásme má osobitný význam pre mnohé známe a neznáme spektrálne terapie a spektrálnu diagnostiku. V infračervenej oblasti sa voda stáva dominantnou látkou absorbujúcou svetlo v biologických tkanivách, takže vlnová dĺžka prijatá systémom sa musí vyhnúť absorpčnému vrcholu vody, aby sa lepšie získali informácie o absorpcii svetla cieľovej látky. Preto v rozsahu blízkeho infračerveného spektra 600-950 nm patria medzi hlavné zložky tkaniva špičky ľudského prsta s kapacitou absorpcie svetla voda v krvi, O2Hb (okysličený hemoglobín), RHb (redukovaný hemoglobín) a periférny kožný melanín a iné tkanivá.
Preto môžeme získať efektívnu informáciu o koncentrácii zložky, ktorá sa má merať v tkanive, analýzou údajov emisného spektra. Takže keď máme koncentrácie O2Hb a RHb, poznáme nasýtenie kyslíkom.Saturácia kyslíkom SpO2je percento objemu kyslíkom viazaného okysličeného hemoglobínu (HbO2) v krvi ako percento celkového väzbového hemoglobínu (Hb), koncentrácia kyslíkového pulzu v krvi, tak prečo sa to nazýva pulzný oxymeter? Tu je nový koncept: pulzová vlna objemu prietoku krvi. Počas každého srdcového cyklu kontrakcia srdca spôsobuje zvýšenie krvného tlaku v krvných cievach koreňa aorty, čím sa rozširuje cievna stena. Naopak, diastola srdca spôsobuje pokles krvného tlaku v cievach koreňa aorty, čo spôsobuje stiahnutie steny cievy. Pri kontinuálnom opakovaní srdcového cyklu sa neustála zmena krvného tlaku v cievach koreňa aorty bude prenášať na nižšie s ním spojené cievy a dokonca aj na celý arteriálny systém, čím dochádza k kontinuálnej expanzii a kontrakcii koreňa aorty. celá arteriálna cievna stena. To znamená, že periodický tlkot srdca vytvára pulzné vlny v aorte, ktoré sa vlnia dopredu pozdĺž stien krvných ciev v celom arteriálnom systéme. Zakaždým, keď sa srdce roztiahne a zmrští, zmena tlaku v arteriálnom systéme vytvára periodickú pulznú vlnu. Toto nazývame pulzná vlna. Pulzová vlna môže odrážať mnohé fyziologické informácie ako srdce, krvný tlak a prietok krvi, ktoré môžu poskytnúť dôležité informácie pre neinvazívnu detekciu špecifických fyzických parametrov ľudského tela.
V medicíne sa pulzná vlna zvyčajne delí na tlakovú pulznú vlnu a objemovú pulznú vlnu dvoch typov. Tlaková pulzná vlna predstavuje hlavne prenos krvného tlaku, zatiaľ čo objemová pulzová vlna predstavuje periodické zmeny v prietoku krvi. V porovnaní s tlakovou pulzovou vlnou obsahuje objemová pulzová vlna dôležitejšie kardiovaskulárne informácie, ako sú ľudské cievy a prietok krvi. Neinvazívnu detekciu typickej pulznej vlny objemu prietoku krvi možno dosiahnuť fotoelektrickým volumetrickým sledovaním pulznej vlny. Na osvetlenie meranej časti tela sa používa špecifická vlna svetla a lúč sa po odraze alebo prenose dostane k fotoelektrickému snímaču. Prijatý lúč bude niesť efektívnu charakteristickú informáciu objemovej pulznej vlny. Vzhľadom k tomu, že objem krvi sa pravidelne mení s expanziou a kontrakciou srdca, pri diastole srdca je objem krvi najmenší, absorpcia svetla krvou, senzor detekoval maximálnu intenzitu svetla; Pri kontrakcii srdca je objem maximálny a intenzita svetla detekovaná senzorom minimálna. Pri neinvazívnej detekcii končekov prstov s pulznou vlnou objemu krvi ako priamym meraním by sa mal výber miesta spektrálneho merania riadiť nasledujúcimi zásadami
1. Žily krvných ciev by mali byť hojnejšie a podiel účinných informácií, ako je hemoglobín a ICG, na celkovej materiálovej informácii v spektre by sa mal zlepšiť
2. Má zrejmé charakteristiky zmeny objemu prietoku krvi, aby účinne zbieral signál objemovej pulzovej vlny
3. Aby sa získalo ľudské spektrum s dobrou opakovateľnosťou a stabilitou, vlastnosti tkaniva sú menej ovplyvnené individuálnymi rozdielmi.
4. Je ľahké vykonať spektrálnu detekciu a ľahko ju akceptovať subjekt, aby sa predišlo interferenčným faktorom, ako je rýchla srdcová frekvencia a pohyb meracej polohy spôsobený stresovými emóciami.
Schematický diagram distribúcie krvných ciev v ľudskej dlani Poloha ramena sotva dokáže zachytiť pulzovú vlnu, preto nie je vhodná na detekciu pulzovej vlny objemu prietoku krvi; Zápästie je blízko radiálnej tepny, signál tlakovej pulznej vlny je silný, koža ľahko vytvára mechanické vibrácie, môže viesť k tomu, že detekčný signál okrem objemovej pulznej vlny prenáša aj informáciu o pulze odrazu kože, je ťažké presne charakterizovať charakteristiky zmeny objemu krvi, nie je vhodný na meranie polohy; Hoci dlaň je jedným z bežných klinických miest odberu krvi, jej kosť je hrubšia ako prst a amplitúda pulzovej vlny objemu dlane získanej difúznym odrazom je nižšia. Obrázok 2-5 znázorňuje rozloženie krvných ciev v dlani. Pozorovaním obrázku je možné vidieť, že v prednej časti prsta sú bohaté kapilárne siete, ktoré dokážu efektívne odrážať obsah hemoglobínu v ľudskom tele. Okrem toho má táto poloha zrejmé charakteristiky zmeny objemu prietoku krvi a je ideálnou polohou merania objemovej pulzovej vlny. Svalové a kostné tkanivá prstov sú relatívne tenké, takže vplyv informácie o interferencii pozadia je relatívne malý. Okrem toho sa špička prsta ľahko meria a subjekt nemá žiadnu psychickú záťaž, čo prispieva k získaniu stabilného vysokého pomeru signálu k šumu spektrálneho signálu. Ľudský prst pozostáva z kostí, nechtov, kože, tkaniva, venóznej krvi a arteriálnej krvi. V procese interakcie so svetlom sa objem krvi v periférnej tepne prsta mení s tlkotom srdca, čo vedie k zmene merania optickej dráhy. Zatiaľ čo ostatné zložky sú v celom procese svetla konštantné.
Keď sa na epidermis končeka prsta aplikuje určitá vlnová dĺžka svetla, prst možno považovať za zmes pozostávajúcu z dvoch častí: statickej hmoty (optická dráha je konštantná) a dynamickej hmoty (optická dráha sa mení s objemom materiál). Keď je svetlo absorbované tkanivom končeka prstov, prechádzajúce svetlo je prijímané fotodetektorom. Intenzita prechádzajúceho svetla zhromaždeného snímačom je zjavne zoslabená v dôsledku absorbovateľnosti rôznych zložiek tkaniva ľudských prstov. Podľa tejto charakteristiky je stanovený ekvivalentný model absorpcie svetla prstom.
Vhodná osoba:
Pulzný oxymeter na prstyje vhodný pre ľudí všetkých vekových kategórií, vrátane detí, dospelých, starších ľudí, pacientov s ischemickou chorobou srdca, hypertenziou, hyperlipidémiou, mozgovou trombózou a inými cievnymi ochoreniami a pacientov s astmou, bronchitídou, chronickou bronchitídou, pľúcnymi srdcovými chorobami a inými ochoreniami dýchacích ciest.
Čas odoslania: 17. júna 2022
