O pulsioxímetro de dedo foi inventado por Millikan na década de 1940 para controlar a concentración de osíxeno no sangue arterial, un indicador importante da gravidade da COVID-19.Yonker Agora explícase como funciona un oxímetro de pulso da punta do dedo?
Características de absorción espectral do tecido biolóxico: cando se irradia luz sobre o tecido biolóxico, o efecto do tecido biolóxico sobre a luz pódese dividir en catro categorías, incluíndo a absorción, a dispersión, a reflexión e a fluorescencia. Se se exclúe a dispersión, a distancia que percorre a luz a través do tecido biolóxico réxese principalmente pola absorción. Cando a luz penetra algunhas substancias transparentes (sólidas, líquidas ou gasosas), a intensidade da luz diminúe significativamente debido á absorción específica dalgúns compoñentes de frecuencia específicos, que é o fenómeno de absorción da luz polas substancias. A cantidade de luz que absorbe unha substancia chámase densidade óptica, tamén coñecida como absorbancia.
Diagrama esquemático da absorción da luz pola materia en todo o proceso de propagación da luz: a cantidade de enerxía luminosa absorbida pola materia é proporcional a tres factores: a intensidade da luz, a distancia da traxectoria da luz e o número de partículas que absorben a luz na sección transversal da traxectoria da luz. Partindo da premisa dun material homoxéneo, o número de partículas que absorben a luz na sección transversal da traxectoria da luz pode considerarse como as partículas que absorben a luz por unidade de volume, é dicir, a concentración de partículas de luz que absorben o material, pode obterse da lei de Lambert Beer: pode interpretarse como a concentración do material e a lonxitude da traxectoria óptica por unidade de volume da densidade óptica, a capacidade de succión da luz do material para responder á natureza da succión da luz do material. Noutras palabras, a forma da curva do espectro de absorción dunha mesma substancia é a mesma, e a posición absoluta do pico de absorción só cambiará debido á diferente concentración, pero a posición relativa permanecerá inalterada. No proceso de absorción, a absorción de todas as substancias ten lugar no volume da mesma sección, e as substancias absorbentes non están relacionadas entre si, e non existen compostos fluorescentes, e non hai ningún fenómeno de cambio nas propiedades do medio debido á radiación luminosa. Polo tanto, para a solución con compoñentes de absorción de N, a densidade óptica é aditiva. A aditividade da densidade óptica proporciona unha base teórica para a medición cuantitativa dos compoñentes absorbentes en mesturas.
En óptica de tecidos biolóxicos, a rexión espectral de 600 ~ 1300 nm adoita denominarse "a xanela da espectroscopia biolóxica", e a luz nesta banda ten un significado especial para moitas terapias espectrais e diagnósticos espectrais coñecidos e descoñecidos. Na rexión infravermella, a auga convértese na substancia dominante que absorbe a luz nos tecidos biolóxicos, polo que a lonxitude de onda adoptada polo sistema debe evitar o pico de absorción da auga para obter mellor a información de absorción de luz da substancia diana. Polo tanto, dentro do rango do espectro infravermello próximo de 600-950 nm, os principais compoñentes do tecido da punta dos dedos humanos con capacidade de absorción de luz inclúen a auga no sangue, O2Hb (hemoglobina osixenada), RHb (hemoglobina reducida) e melanina periférica da pel e outros tecidos.
Polo tanto, podemos obter a información efectiva da concentración do compoñente que se vai medir no tecido analizando os datos do espectro de emisión. Así, cando temos as concentracións de O2Hb e RHb, coñecemos a saturación de osíxeno.Saturación de osíxeno SpO2é a porcentaxe do volume de hemoglobina osixenada unida a osíxeno (HbO2) no sangue como porcentaxe da hemoglobina de unión total (Hb), a concentración de pulso de osíxeno no sangue. Entón, por que se chama oxímetro de pulso? Aquí tes un novo concepto: onda de pulso do volume do fluxo sanguíneo. Durante cada ciclo cardíaco, a contracción do corazón fai que a presión arterial aumente nos vasos sanguíneos da raíz aórtica, o que dilata a parede do vaso sanguíneo. Pola contra, a diástole do corazón fai que a presión arterial diminúa nos vasos sanguíneos da raíz aórtica, o que fai que a parede do vaso sanguíneo se contraia. Coa repetición continua do ciclo cardíaco, o cambio constante da presión arterial nos vasos sanguíneos da raíz aórtica transmitirase aos vasos augas abaixo conectados con ela e mesmo a todo o sistema arterial, formando así a expansión e contracción continuas de toda a parede vascular arterial. É dicir, o latexo periódico do corazón crea ondas de pulso na aorta que se ondulan cara adiante ao longo das paredes dos vasos sanguíneos por todo o sistema arterial. Cada vez que o corazón se expande e se contrae, un cambio de presión no sistema arterial produce unha onda de pulso periódica. Isto é o que chamamos onda de pulso. A onda de pulso pode reflectir moita información fisiolóxica, como o corazón, a presión arterial e o fluxo sanguíneo, o que pode proporcionar información importante para a detección non invasiva de parámetros físicos específicos do corpo humano.
En medicina, a onda de pulso adoita dividirse en onda de pulso de presión e onda de pulso de volume de dous tipos. A onda de pulso de presión representa principalmente a transmisión da presión arterial, mentres que a onda de pulso de volume representa os cambios periódicos no fluxo sanguíneo. En comparación coa onda de pulso de presión, a onda de pulso volumétrica contén información cardiovascular máis importante, como os vasos sanguíneos humanos e o fluxo sanguíneo. A detección non invasiva da onda de pulso de volume de fluxo sanguíneo típica pódese conseguir mediante o trazado fotoeléctrico da onda de pulso volumétrica. Úsase unha onda de luz específica para iluminar a parte do corpo a medir e o feixe chega ao sensor fotoeléctrico despois da reflexión ou transmisión. O feixe recibido levará a información característica efectiva da onda de pulso volumétrica. Debido a que o volume de sangue cambia periodicamente coa expansión e contracción do corazón, cando o corazón diástole, o volume de sangue é o máis pequeno, a absorción de luz polo sangue, o sensor detecta a intensidade máxima da luz; cando o corazón se contrae, o volume é máximo e a intensidade da luz detectada polo sensor é mínima. Na detección non invasiva das puntas dos dedos coa onda de pulso de volume de fluxo sanguíneo como datos de medición directa, a selección do sitio de medición espectral debe seguir os seguintes principios
1. As veas dos vasos sanguíneos deberían ser máis abundantes e debería mellorar a proporción de información efectiva, como a hemoglobina e o ICG, na información material total do espectro.
2. Ten características obvias de cambio de volume do fluxo sanguíneo para recoller eficazmente o sinal da onda de pulso de volume
3. Para obter o espectro humano con boa repetibilidade e estabilidade, as características dos tecidos vense menos afectadas polas diferenzas individuais.
4. É doado de levar a cabo a detección espectral e doado de aceptar polo suxeito, para evitar os factores de interferencia como a frecuencia cardíaca rápida e o movemento da posición de medición causados pola emoción do estrés.
Diagrama esquemático da distribución dos vasos sanguíneos na palma da man humana. A posición do brazo dificilmente pode detectar a onda de pulso, polo que non é axeitada para a detección da onda de pulso de volume de fluxo sanguíneo; o pulso está preto da arteria radial, o sinal da onda de pulso de presión é forte, a pel produce vibracións mecánicas fáciles, o que pode levar ao sinal de detección, ademais da onda de pulso de volume, tamén transporta información de pulso por reflexión da pel, é difícil caracterizar con precisión as características do cambio de volume de sangue, non é axeitado para a posición de medición; Aínda que a palma da man é un dos lugares comúns de extracción de sangue clínica, o seu óso é máis groso que o dedo e a amplitude da onda de pulso do volume da palma recollida por reflexión difusa é menor. A figura 2-5 mostra a distribución dos vasos sanguíneos na palma da man. Observando a figura, pódese ver que hai abundantes redes capilares na parte frontal do dedo, que poden reflectir eficazmente o contido de hemoglobina no corpo humano. Ademais, esta posición ten características obvias de cambio de volume de fluxo sanguíneo e é a posición ideal para medir a onda de pulso de volume. Os tecidos musculares e óseos dos dedos son relativamente delgados, polo que a influencia da información de interferencia de fondo é relativamente pequena. Ademais, a punta do dedo é doada de medir e o suxeito non ten carga psicolóxica, o que favorece a obtención dun sinal espectral estable cunha alta relación sinal-ruído. O dedo humano está composto por óso, uña, pel, tecido, sangue venoso e sangue arterial. No proceso de interacción coa luz, o volume de sangue na arteria periférica do dedo cambia co latexo do corazón, o que resulta nun cambio na medición da traxectoria óptica. Mentres que os outros compoñentes son constantes en todo o proceso da luz.
Cando se aplica unha lonxitude de onda de luz particular á epiderme da punta do dedo, este pode considerarse como unha mestura, que inclúe dúas partes: materia estática (a traxectoria óptica é constante) e materia dinámica (a traxectoria óptica cambia co volume do material). Cando o tecido da punta do dedo absorbe a luz, a luz transmitida é recibida por un fotodetector. A intensidade da luz transmitida recollida polo sensor aténuase obviamente debido á capacidade de absorción dos diversos compoñentes do tecido dos dedos humanos. De acordo con esta característica, establécese o modelo equivalente de absorción da luz do dedo.
Persoa axeitada:
Oxímetro de pulso da punta do dedoé axeitado para persoas de todas as idades, incluíndo nenos, adultos, anciáns, pacientes con cardiopatía coronaria, hipertensión, hiperlipidemia, trombose cerebral e outras enfermidades vasculares e pacientes con asma, bronquite, bronquite crónica, cardiopatía pulmonar e outras enfermidades respiratorias.
Data de publicación: 17 de xuño de 2022
