Barmoq uchi puls oksimetri 1940-yillarda Millikan tomonidan arterial qondagi kislorod konsentratsiyasini kuzatish uchun ixtiro qilingan, bu COVID-19 og'irligining muhim ko'rsatkichidir.Yonker Endi barmoq uchi puls oksimetri qanday ishlashini tushuntiradi?
Biologik to'qimalarning spektral yutilish xususiyatlari: Yorug'lik biologik to'qimalarga nurlantirilganda, biologik to'qimalarning yorug'likka ta'sirini to'rt toifaga bo'lish mumkin, jumladan, yutilish, sochilish, aks ettirish va lyuminestsentlik. Agar sochilish chiqarib tashlansa, yorug'likning biologik to'qima orqali o'tadigan masofasi asosan yutilish bilan belgilanadi. Yorug'lik ba'zi shaffof moddalarga (qattiq, suyuq yoki gazsimon) kirganda, yorug'lik intensivligi ba'zi ma'lum chastota komponentlarining maqsadli yutilishi tufayli sezilarli darajada kamayadi, bu esa moddalar tomonidan yorug'likning yutilish hodisasidir. Moddaning qancha yorug'likni yutishi uning optik zichligi deb ataladi, bu yutilish deb ham ataladi.
Yorug'lik tarqalish jarayonida modda tomonidan yorug'lik yutilishini sxematik diagrammada ko'rsatilganidek, modda tomonidan yutilgan yorug'lik energiyasi miqdori uchta omilga mutanosibdir: yorug'lik intensivligi, yorug'lik yo'lining masofasi va yorug'lik yo'lining kesimidagi yorug'likni yutuvchi zarrachalar soni. Bir hil material asosida, kesimdagi yorug'lik yo'lining soni birlik hajmiga to'g'ri keladigan yorug'likni yutuvchi zarrachalar, ya'ni materialning so'ruvchi yorug'lik zarrachalari konsentratsiyasi sifatida qaralishi mumkin, Lambert Beer qonunini olish mumkin: material konsentratsiyasi va optik zichlikning birlik hajmiga to'g'ri keladigan optik yo'l uzunligi sifatida talqin qilinishi mumkin, materialning so'ruvchi yorug'lik materialning so'ruvchi yorug'lik tabiatiga javob berish qobiliyati. Boshqacha qilib aytganda, bir xil moddaning yutilish spektri egri chizig'ining shakli bir xil va yutilish cho'qqisining mutlaq pozitsiyasi faqat turli konsentratsiyalar tufayli o'zgaradi, lekin nisbiy pozitsiya o'zgarishsiz qoladi. Yutish jarayonida barcha moddalarning yutilishi bir xil kesim hajmida sodir bo'ladi va yutuvchi moddalar bir-biri bilan bog'liq emas va hech qanday lyuminestsent birikmalar mavjud emas va yorug'lik nurlanishi tufayli muhit xususiyatlarining o'zgarishi hodisasi yo'q. Shuning uchun, N2 yutilish komponentlari bo'lgan eritma uchun optik zichlik qo'shimcha hisoblanadi. Optik zichlikning qo'shimchaligi aralashmalardagi yutilish komponentlarini miqdoriy o'lchash uchun nazariy asos yaratadi.
Biologik to'qima optikasida 600 ~ 1300 nm spektral mintaqa odatda "biologik spektroskopiya oynasi" deb ataladi va bu diapazondagi yorug'lik ko'plab ma'lum va noma'lum spektral terapiya va spektral tashxis uchun alohida ahamiyatga ega. Infraqizil mintaqada suv biologik to'qimalarda dominant yorug'likni yutuvchi moddaga aylanadi, shuning uchun tizim tomonidan qabul qilingan to'lqin uzunligi maqsadli moddaning yorug'likni yutuvchi ma'lumotlarini yaxshiroq olish uchun suvning yutilish cho'qqisidan qochishi kerak. Shuning uchun, 600-950 nm yaqin infraqizil spektr diapazonida yorug'likni yutuvchi inson barmoq uchi to'qimalarining asosiy tarkibiy qismlariga qondagi suv, O2Hb (kislorodli gemoglobin), RHb (kamaytirilgan gemoglobin) va periferik teri melanini va boshqa to'qimalar kiradi.
Shuning uchun, biz emissiya spektri ma'lumotlarini tahlil qilish orqali to'qimada o'lchanadigan komponentning konsentratsiyasi haqida samarali ma'lumot olishimiz mumkin. Shunday qilib, bizda O2Hb va RHb konsentratsiyalari bo'lganda, biz kislorod bilan to'yinganlikni bilamiz.Kislorod bilan to'yingan SpO2qondagi kislorod bilan bog'langan kislorodli gemoglobin (HbO2) hajmining umumiy bog'langan gemoglobin (Hb) ga nisbati, qon kislorod pulsining konsentratsiyasi, shuning uchun nima uchun u puls oksimetri deb ataladi? Mana yangi tushuncha: qon oqimi hajmi puls to'lqini. Har bir yurak sikli davomida yurakning qisqarishi aorta ildizining qon tomirlarida qon bosimining ko'tarilishiga olib keladi, bu esa qon tomir devorini kengaytiradi. Aksincha, yurakning diastolasi aorta ildizining qon tomirlarida qon bosimining pasayishiga olib keladi, bu esa qon tomir devorining qisqarishiga olib keladi. Yurak siklining uzluksiz takrorlanishi bilan aorta ildizining qon tomirlarida qon bosimining doimiy o'zgarishi u bilan bog'liq bo'lgan pastki oqim tomirlariga va hatto butun arterial tizimga uzatiladi, shu bilan butun arterial qon tomir devorining uzluksiz kengayishi va qisqarishini hosil qiladi. Ya'ni, yurakning davriy urishi aortada puls to'lqinlarini hosil qiladi, ular arterial tizim bo'ylab qon tomir devorlari bo'ylab oldinga siljiydi. Har safar yurak kengayib va qisqarganda, arterial tizimdagi bosimning o'zgarishi davriy puls to'lqinini hosil qiladi. Buni biz puls to'lqini deb ataymiz. Puls to'lqini yurak, qon bosimi va qon oqimi kabi ko'plab fiziologik ma'lumotlarni aks ettirishi mumkin, bu esa inson tanasining o'ziga xos fizik parametrlarini invaziv bo'lmagan holda aniqlash uchun muhim ma'lumotlarni taqdim etishi mumkin.
Tibbiyotda puls to'lqini odatda bosim puls to'lqini va hajm puls to'lqini ikki turga bo'linadi. Bosim puls to'lqini asosan qon bosimining uzatilishini, hajm puls to'lqini esa qon oqimining davriy o'zgarishlarini ifodalaydi. Bosim puls to'lqini bilan solishtirganda, hajm puls to'lqini inson qon tomirlari va qon oqimi kabi muhimroq yurak-qon tomir ma'lumotlarini o'z ichiga oladi. Odatdagi qon oqimi hajmi puls to'lqinini invaziv bo'lmagan aniqlashga fotoelektrik hajm puls to'lqinini kuzatish orqali erishish mumkin. Tananing o'lchash qismini yoritish uchun ma'lum bir yorug'lik to'lqini ishlatiladi va nur aks ettirish yoki uzatishdan keyin fotoelektrik sensorga yetib boradi. Qabul qilingan nur hajm puls to'lqinining samarali xarakteristik ma'lumotlarini olib yuradi. Qon hajmi yurakning kengayishi va qisqarishi bilan vaqti-vaqti bilan o'zgarib turishi sababli, yurak diastolasi paytida qon hajmi eng kichik bo'ladi, yorug'likning qonga singishi, sensor maksimal yorug'lik intensivligini aniqlaydi; Yurak qisqarganda, hajm maksimal bo'ladi va sensor tomonidan aniqlangan yorug'lik intensivligi minimal bo'ladi. Qon oqimi hajmi puls to'lqinini to'g'ridan-to'g'ri o'lchash ma'lumotlari sifatida barmoq uchlarini invaziv bo'lmagan aniqlashda spektral o'lchash joyini tanlash quyidagi tamoyillarga amal qilishi kerak.
1. Qon tomirlari venalari ko'proq bo'lishi kerak va spektrdagi umumiy material ma'lumotlarida gemoglobin va ICG kabi samarali ma'lumotlarning ulushi yaxshilanishi kerak.
2. Hajm puls to'lqini signalini samarali to'plash uchun qon oqimi hajmining o'zgarishining aniq xususiyatlariga ega
3. Yaxshi takrorlanish va barqarorlikka ega inson spektrini olish uchun to'qima xususiyatlari individual farqlarga kamroq ta'sir qiladi.
4. Stress hissiyotidan kelib chiqadigan tez yurak urishi va o'lchov pozitsiyasining harakati kabi shovqin omillaridan qochish uchun spektral aniqlashni amalga oshirish oson va sub'ekt tomonidan qabul qilinishi oson.
Inson kaftidagi qon tomirlari tarqalishining sxematik diagrammasi Qo'lning holati puls to'lqinini deyarli aniqlay olmaydi, shuning uchun u qon oqimi hajmi puls to'lqinini aniqlash uchun mos emas; Bilak radial arteriya yaqinida, bosim puls to'lqini signali kuchli, terida mexanik tebranish hosil qilish oson, aniqlash signaliga qo'shimcha ravishda hajm puls to'lqini ham terining aks ettirish puls ma'lumotlarini olib yurishi mumkin, qon hajmining o'zgarishi xususiyatlarini aniq tavsiflash qiyin, o'lchash holati uchun mos emas; Kaft keng tarqalgan klinik qon olish joylaridan biri bo'lsa-da, uning suyagi barmoqdan qalinroq va diffuz aks ettirish orqali to'plangan kaft hajmining puls to'lqini amplitudasi pastroq. 2-5-rasmda kaftdagi qon tomirlarining tarqalishi ko'rsatilgan. Rasmga qarab, barmoqning old qismida ko'p miqdorda kapillyar tarmoqlar mavjudligini ko'rish mumkin, bu inson tanasidagi gemoglobin miqdorini samarali aks ettirishi mumkin. Bundan tashqari, bu holat qon oqimi hajmining o'zgarishining aniq xususiyatlariga ega va hajm puls to'lqinining ideal o'lchash holatidir. Barmoqlarning mushak va suyak to'qimalari nisbatan yupqa, shuning uchun fon shovqin ma'lumotlarining ta'siri nisbatan kichik. Bundan tashqari, barmoq uchini o'lchash oson va sub'ektda psixologik yuk yo'q, bu esa barqaror yuqori signal-shovqin nisbati spektral signalini olish imkonini beradi. Inson barmog'i suyak, tirnoq, teri, to'qima, venoz qoni va arterial qondan iborat. Yorug'lik bilan o'zaro ta'sir jarayonida barmoq periferik arteriyasidagi qon hajmi yurak urishi bilan o'zgaradi, bu esa optik yo'lni o'lchashning o'zgarishiga olib keladi. Boshqa komponentlar esa yorug'lik jarayonida doimiydir.
Barmoq uchining epidermisiga ma'lum bir to'lqin uzunligidagi yorug'lik qo'llanilganda, barmoqni ikki qismdan iborat aralashma sifatida ko'rish mumkin: statik materiya (optik yo'l doimiy) va dinamik materiya (optik yo'l material hajmiga qarab o'zgaradi). Yorug'lik barmoq uchi to'qimasi tomonidan so'rilganida, uzatiladigan yorug'lik fotodetektor tomonidan qabul qilinadi. Sensor tomonidan to'plangan uzatiladigan yorug'likning intensivligi inson barmoqlarining turli to'qima komponentlarining so'rilishi tufayli aniq kamayadi. Ushbu xususiyatga ko'ra, barmoq yorug'ligini yutishning ekvivalent modeli o'rnatiladi.
Muvofiq shaxs:
Barmoq uchi puls oksimetribolalar, kattalar, qariyalar, yurak ishemik kasalligi, gipertoniya, giperlipidemiya, miya trombozi va boshqa qon tomir kasalliklari bilan og'rigan bemorlar, shuningdek, astma, bronxit, surunkali bronxit, o'pka yurak kasalligi va boshqa nafas olish yo'llari kasalliklari bilan og'rigan bemorlar uchun mos keladi.
Nashr vaqti: 2022-yil 17-iyun
