Пулсен оксиметар на врвот на прстот бил измислен од Миликан во 1940-тите за следење на концентрацијата на кислород во артериската крв, важен индикатор за сериозноста на COVID-19.Јонкер сега објаснува како работи пулсоксиметарот на врвот од прстот?
Спектрални карактеристики на апсорпција на биолошко ткиво: Кога светлината се озрачува кон биолошко ткиво, ефектот на биолошкото ткиво врз светлината може да се подели во четири категории, вклучувајќи апсорпција, расејување, рефлексија и флуоресценција. Ако се исклучи расејувањето, растојанието што светлината го патува низ биолошкото ткиво главно е регулирано од апсорпцијата. Кога светлината продира низ некои проѕирни супстанции (цврсти, течни или гасовити), интензитетот на светлината значително се намалува поради насочената апсорпција на некои специфични фреквенциски компоненти, што е феномен на апсорпција на светлината од супстанциите. Колку светлина апсорбира супстанцијата се нарекува нејзина оптичка густина, позната и како апсорпција.
Шематски дијаграм на апсорпција на светлина од страна на материјата. Во целиот процес на ширење на светлината, количината на светлосна енергија апсорбирана од материјата е пропорционална на три фактори, а тоа се интензитетот на светлината, растојанието на светлосната патека и бројот на честички што апсорбираат светлина на пресекот на светлосната патека. Врз основа на хомоген материјал, бројот на светлински патеки на пресекот може да се смета за честички што апсорбираат светлина по единица волумен, имено концентрацијата на вшмукувачките светлосни честички во материјалот, може да се добие Ламберт-Биров закон: може да се толкува како концентрација на материјалот и должина на оптичкиот пат по единица волумен на оптичка густина, способност на вшмукувачката светлина на материјалот да реагира на природата на вшмукувачката светлина на материјалот. Со други зборови, обликот на кривата на спектарот на апсорпција на истата супстанција е ист, а апсолутната позиција на врвот на апсорпција ќе се промени само поради различната концентрација, но релативната позиција ќе остане непроменета. Во процесот на апсорпција, апсорпцијата на сите супстанции се одвива во волуменот на истиот пресек, а апсорбирачките супстанции се неповрзани едни со други, и не постојат флуоресцентни соединенија, и не постои феномен на промена на својствата на медиумот поради светлосното зрачење. Затоа, за растворот со N апсорпциони компоненти, оптичката густина е адитивна. Адитивноста на оптичката густина обезбедува теоретска основа за квантитативно мерење на апсорпционите компоненти во смесите.
Во биолошката ткивна оптика, спектралниот регион од 600 ~ 1300 nm обично се нарекува „прозорец на биолошка спектроскопија“, а светлината во овој опсег има посебно значење за многу познати и непознати спектрални терапии и спектрални дијагнози. Во инфрацрвениот регион, водата станува доминантна супстанца што апсорбира светлина во биолошките ткива, па затоа брановата должина што ја усвојува системот мора да го избегне врвот на апсорпција на водата за подобро да се добијат информации за апсорпција на светлина од целната супстанца. Затоа, во рамките на опсегот на близок инфрацрвен спектар од 600-950 nm, главните компоненти на ткивото на врвот на човечкиот прст со капацитет за апсорпција на светлина вклучуваат вода во крвта, O2Hb (оксигениран хемоглобин), RHb (редуциран хемоглобин) и периферниот меланин на кожата и други ткива.
Затоа, можеме да добиеме ефективни информации за концентрацијата на компонентата што треба да се мери во ткивото со анализа на податоците од емисиониот спектар. Значи, кога ги имаме концентрациите на O2Hb и RHb, ја знаеме сатурацијата на кислород.Кислородна сатурација SpO2е процентот на волуменот на кислородно врзан оксигениран хемоглобин (HbO2) во крвта како процент од вкупниот врзувачки хемоглобин (Hb), концентрацијата на кислород во крвта, па зошто се нарекува пулсен оксиметар? Еве еден нов концепт: волуменски пулсен бран на протокот на крв. За време на секој срцев циклус, контракцијата на срцето предизвикува зголемување на крвниот притисок во крвните садови на коренот на аортата, што го шири ѕидот на крвниот сад. Спротивно на тоа, дијастолата на срцето предизвикува пад на крвниот притисок во крвните садови на коренот на аортата, што предизвикува контракција на ѕидот на крвниот сад. Со континуирано повторување на срцевиот циклус, постојаната промена на крвниот притисок во крвните садови на коренот на аортата ќе се пренесе на крвните садови поврзани со него, па дури и на целиот артериски систем, со што се формира континуирано ширење и контракција на целиот артериски васкуларен ѕид. Тоа е, периодичното чукање на срцето создава пулсни бранови во аортата кои се брануваат напред по ѕидовите на крвните садови низ целиот артериски систем. Секој пат кога срцето се шири и контрахира, промената на притисокот во артерискиот систем произведува периодичен пулсен бран. Ова е она што го нарекуваме пулсен бран. Пулсниот бран може да одразува многу физиолошки информации како што се срцето, крвниот притисок и протокот на крв, што може да обезбеди важни информации за неинвазивно откривање на специфични физички параметри на човечкото тело.
Во медицината, пулсниот бран обично се дели на два вида: притисочен пулсен бран и волуменски пулсен бран. Притисочниот пулсен бран главно го претставува преносот на крвниот притисок, додека волуменскиот пулсен бран ги претставува периодичните промени во протокот на крв. Во споредба со притисочниот пулсен бран, волуметрискиот пулсен бран содржи поважни кардиоваскуларни информации, како што се човечките крвни садови и протокот на крв. Неинвазивното откривање на типичниот волуменски пулсен бран на протокот на крв може да се постигне со фотоелектрично следење на волуметрискиот пулсен бран. Специфичен светлосен бран се користи за осветлување на мерниот дел од телото, а зракот стигнува до фотоелектричниот сензор по рефлексија или пренос. Примениот зрак ќе ги носи ефективните карактеристични информации на волуметрискиот пулсен бран. Бидејќи волуменот на крвта периодично се менува со ширењето и контракцијата на срцето, кога е дијастолата на срцето, волуменот на крвта е најмал, а апсорпцијата на светлината во крвта, сензорот го детектира максималниот интензитет на светлина; кога срцето се контрахира, волуменот е максимален, а интензитетот на светлината детектиран од сензорот е минимален. При неинвазивното откривање на врвовите на прстите со волуменски пулсен бран на протокот на крв како директни податоци за мерење, изборот на спектрално место за мерење треба да ги следи следниве принципи.
1. Вените на крвните садови треба да бидат пообилни, а процентот на ефективни информации како што се хемоглобинот и МКГ во вкупните материјални информации во спектарот треба да се подобри.
2. Има очигледни карактеристики на промената на волуменот на протокот на крв за ефикасно собирање на сигналот на пулсниот бран на волуменот
3. За да се добие човечкиот спектар со добра повторување и стабилност, карактеристиките на ткивото се помалку засегнати од индивидуалните разлики.
4. Лесно е да се спроведе спектрална детекција и лесно е да се прифати од страна на субјектот, со цел да се избегнат фактори на пречки како што се забрзаниот срцев ритам и движењето на положбата на мерење предизвикано од емоцијата на стрес.
Шематски дијаграм на распределба на крвните садови во човечката дланка. Позицијата на раката тешко може да го детектира пулсниот бран, па затоа не е погодна за детекција на волуменски пулсен бран на протокот на крв; Зглобот е близу до радијалната артерија, сигналот на пулсниот бран на притисок е силен, кожата лесно произведува механички вибрации, што може да доведе до сигнал за детекција, покрај волуменскиот пулсен бран, кој исто така носи информации за пулсот од рефлексија на кожата, тешко е прецизно да се карактеризираат карактеристиките на промената на волуменот на крвта, што не е погодно за позиција на мерење; Иако дланката е едно од вообичаените места за клиничко земање крв, нејзината коска е подебела од прстот, а амплитудата на пулсниот бран на волуменот на дланката собрана со дифузна рефлексија е помала. Слика 2-5 ја покажува распределбата на крвните садови во дланката. Набљудувајќи ја сликата, може да се види дека има изобилство капиларни мрежи во предниот дел на прстот, кои можат ефикасно да ја одразат содржината на хемоглобин во човечкото тело. Покрај тоа, оваа позиција има очигледни карактеристики на промената на волуменот на протокот на крв и е идеална позиција за мерење на волуменскиот пулсен бран. Мускулните и коскените ткива на прстите се релативно тенки, па затоа влијанието на информациите за интерференција во позадина е релативно мало. Покрај тоа, врвот на прстот е лесен за мерење, а испитаникот нема психолошки товар, што е погодно за добивање стабилен спектрален сигнал со висок сооднос сигнал-шум. Човечкиот прст се состои од коска, нокт, кожа, ткиво, венска крв и артериска крв. Во процесот на интеракција со светлината, волуменот на крвта во периферната артерија на прстот се менува со отчукувањата на срцето, што резултира со промена на мерењето на оптичката патека. Додека другите компоненти се константни во целиот процес на светлина.
Кога одредена бранова должина на светлината се нанесува на епидермисот на врвот на прстот, прстот може да се смета за мешавина, која вклучува два дела: статичка материја (оптичката патека е константна) и динамичка материја (оптичката патека се менува со волуменот на материјалот). Кога светлината се апсорбира од ткивото на врвот на прстот, пренесената светлина ја прима фотодетектор. Интензитетот на пренесената светлина собрана од сензорот е очигледно намален поради апсорпцијата на различните компоненти на ткивото на човечките прсти. Според оваа карактеристика, се воспоставува еквивалентен модел на апсорпција на светлината од прстот.
Соодветна личност:
Пулсен оксиметар на врвот на прстотПогоден е за луѓе од сите возрасти, вклучувајќи деца, возрасни, постари лица, пациенти со коронарна срцева болест, хипертензија, хиперлипидемија, церебрална тромбоза и други васкуларни заболувања и пациенти со астма, бронхитис, хроничен бронхитис, белодробна срцева болест и други респираторни заболувања.
Време на објавување: 17 јуни 2022 година
