Саусақ ұшымен импульстік оксиметрді Милликан 1940 жылдары COVID-19 ауырлығының маңызды көрсеткіші болып табылатын артериялық қандағы оттегі концентрациясын бақылау үшін ойлап тапты.Йонкер Енді саусақ ұшының импульстік оксиметрі қалай жұмыс істейтінін түсіндіреді?
Биологиялық ұлпаның спектрлік жұтылу сипаттамалары: Жарық биологиялық ұлпаға сәулеленгенде, биологиялық ұлпаның жарыққа әсерін жұтылу, шашырау, шағылысу және флуоресценция сияқты төрт санатқа бөлуге болады. Егер шашырауды алып тастаса, жарықтың биологиялық арқылы өтетін қашықтығы. ұлпа негізінен сіңіру арқылы басқарылады. Жарық кейбір мөлдір заттарға (қатты, сұйық немесе газ тәріздес) енген кезде жарықтың интенсивтілігі кейбір белгілі бір жиілік компоненттерінің мақсатты түрде жұтылуына байланысты айтарлықтай төмендейді, бұл жарықтың заттардың жұтылу құбылысы. Заттың қанша жарық сіңіретінін оның оптикалық тығыздығы деп атайды, оны жұту деп те аталады.
Жарықтың бүкіл таралу процесінде заттың жарықты жұтуының схемалық диаграммасы, зат жұтқан жарық энергиясының мөлшері үш факторға пропорционалды, олар жарық қарқындылығы, жарық жолының қашықтығы және жарықты жұтатын бөлшектердің саны. жарық жолының көлденең қимасы. Біртекті материалдың алғышарты бойынша жарық жолының саны көлденең қимадағы жарықты сіңіретін бөлшектер бірлік көлемдегі жарықты жұтатын бөлшектер ретінде қарастырылуы мүмкін, атап айтқанда материалды соратын жеңіл бөлшектердің концентрациясы, Ламберт сыра заңын ала алады: материалдың концентрациясы және деп түсіндірілуі мүмкін. оптикалық тығыздық көлемінің бірлігіне оптикалық жолдың ұзындығы, материалды соратын жарықтың материалды сору жарықының табиғатына жауап беру қабілеті. Басқаша айтқанда, сол заттың жұту спектрінің қисық сызығының пішіні бірдей және абсолютті позиция сіңіру шыңы әртүрлі концентрацияға байланысты өзгереді, бірақ салыстырмалы позиция өзгеріссіз қалады. Абсорбция процесінде заттардың жұтылуы барлығы бірдей секция көлемінде жүреді, ал жұтатын заттар бір-бірімен байланыссыз және флуоресцентті қосылыстар болмайды және ортаның қасиеттерінің өзгеруіне байланысты құбылыстар болмайды. жарық сәулеленуі. Сондықтан N жұтылу компоненттері бар ерітінді үшін оптикалық тығыздық қосымша болып табылады. Оптикалық тығыздықтың аддитивтілігі қоспалардағы сіңіргіш компоненттерді сандық өлшеуге теориялық негіз береді.
Биологиялық тіндік оптикада 600 ~ 1300 нм спектрлік аймақ әдетте «биологиялық спектроскопияның терезесі» деп аталады және бұл жолақтағы жарық көптеген белгілі және белгісіз спектрлік терапия және спектрлік диагностика үшін ерекше мәнге ие. Инфрақызыл аймақта су биологиялық тіндердегі басым жарық сіңіретін затқа айналады, сондықтан жүйе қабылдаған толқын ұзындығы мақсатты заттың жарықты сіңіру ақпаратын жақсырақ алу үшін судың сіңіру шыңынан аулақ болуы керек. Сондықтан, 600-950 нм жақын инфрақызыл спектр диапазонында жарық сіңіру қабілеті бар адамның саусақ ұшы тінінің негізгі компоненттеріне қандағы су, O2Hb (оттегі бар гемоглобин), RHb (төмендетілген гемоглобин) және перифериялық тері меланині және басқа тіндер жатады.
Сондықтан тіндегі өлшенетін компоненттің концентрациясы туралы тиімді ақпаратты эмиссия спектрінің мәліметтерін талдау арқылы алуға болады. Сондықтан бізде O2Hb және RHb концентрациялары болғанда, біз оттегінің қанығуын білеміз.Оттегімен қанықтыру SpO2қандағы оттегімен байланысқан оттегімен қаныққан гемоглобин (HbO2) көлемінің жалпы байланыстырушы гемоглобинге (Hb) пайыздық қатынасы, қандағы оттегінің импульсінің концентрациясы неге импульстік оксиметр деп аталады? Міне, жаңа тұжырымдама: қан ағымының көлемі импульстік толқын. Әрбір жүрек циклі кезінде жүректің жиырылуы қолқа тамырының қан тамырларындағы қан қысымын жоғарылатады, бұл қан тамырларының қабырғасын кеңейтеді. Керісінше, жүректің диастоласы қолқа түбірінің қан тамырларындағы қан қысымын төмендетеді, бұл қан тамырларының қабырғаларының жиырылуына әкеледі. Жүрек циклінің үздіксіз қайталануымен аорта түбірінің қан тамырларындағы қан қысымының тұрақты өзгеруі онымен байланысты төменгі ағындағы тамырларға және тіпті бүкіл артериялық жүйеге беріліп, осылайша жүректің үздіксіз кеңеюі мен жиырылуын қалыптастырады. тұтас артериялық тамыр қабырғасы. Яғни, жүректің мерзімді соғуы аортада импульстік толқындарды тудырады, олар бүкіл артериялық жүйеде қан тамырлары қабырғалары бойымен алға қарай толқындар жасайды. Жүрек кеңейген және жиырылған сайын артериялық жүйедегі қысымның өзгеруі периодты импульстік толқынды тудырады. Мұны біз импульстік толқын деп атаймыз. Импульстік толқын жүрек, қан қысымы және қан ағымы сияқты көптеген физиологиялық ақпаратты көрсете алады, бұл адам денесінің нақты физикалық параметрлерін инвазивті емес анықтау үшін маңызды ақпаратты бере алады.
Медицинада импульстік толқын әдетте қысымды импульстік толқын және көлемдік импульстік толқын деп екі түрге бөлінеді. Қысым импульсінің толқыны негізінен қан қысымының берілуін білдіреді, ал көлемдік импульстік толқын қан ағымының мерзімді өзгерістерін білдіреді. Қысымдық импульстік толқынмен салыстырғанда, көлемді импульстік толқын адамның қан тамырлары мен қан ағымы сияқты маңызды жүрек-қан тамырлары ақпаратын қамтиды. Әдеттегі қан ағынының көлемінің импульстік толқынын инвазивті емес анықтауға фотоэлектрлік көлемдік импульстік толқынды бақылау арқылы қол жеткізуге болады. Дененің өлшеу бөлігін жарықтандыру үшін белгілі бір жарық толқыны қолданылады, ал сәуле шағылысу немесе беруден кейін фотоэлектрлік сенсорға жетеді. Алынған сәуле көлемдік импульстік толқынның тиімді сипаттамалық ақпаратын тасымалдайды. Қан көлемі жүректің кеңеюі мен жиырылуымен мезгіл-мезгіл өзгеретіндіктен, жүрек диастоласы кезінде қан көлемі ең аз, қанның жарықты сіңіруі, сенсор жарықтың максималды қарқындылығын анықтады; Жүрек жиырылған кезде дыбыс деңгейі максималды болады және сенсор анықтайтын жарық қарқындылығы ең аз болады. Тікелей өлшеу деректері ретінде қан ағымының көлемі импульстік толқыны бар саусақ ұштарын инвазивті емес анықтау кезінде спектрлік өлшеу орнын таңдау келесі принциптерді сақтауы керек.
1. Қан тамырларының тамырлары көбірек болуы керек және спектрдегі жалпы материалдық ақпараттағы гемоглобин және ICG сияқты тиімді ақпараттың үлесін жақсарту керек.
2. Көлемді импульстік толқын сигналын тиімді жинау үшін қан ағымының көлемін өзгертудің айқын сипаттамалары бар
3. Жақсы қайталанатын және тұрақтылығы бар адам спектрін алу үшін тіннің сипаттамаларына жеке айырмашылықтар аз әсер етеді.
4. Стресстік эмоциядан туындаған жүрек соғу жылдамдығы мен өлшем позициясының қозғалысы сияқты кедергі факторларын болдырмау үшін спектрлік анықтауды жүргізу оңай және субъектіге оңай қабылданады.
Адамның алақанындағы қан тамырларының таралуының схемалық диаграммасы Қолдың орналасуы импульстік толқынды әрең анықтай алады, сондықтан ол қан ағымының көлемін импульстік толқынды анықтауға жарамайды; Білек радиалды артерияның жанында, қысымның импульстік толқынының сигналы күшті, теріде механикалық діріл пайда болуы оңай, дыбыстық импульстік толқыннан басқа анықтау сигналына әкелуі мүмкін, сонымен қатар терінің шағылысуы импульс туралы ақпаратты алып жүреді, дәл анықтау қиын. қан көлемінің өзгеру сипаттамаларын сипаттаңыз, өлшеу позициясына сәйкес келмейді; Алақан жалпы клиникалық қан алу орындарының бірі болғанымен, оның сүйегі саусаққа қарағанда қалыңырақ, ал диффузды шағылысу арқылы жиналған алақан көлемінің импульстік толқын амплитудасы төмен. 2-5 суретте алақандағы қан тамырларының таралуы көрсетілген. Фигураны бақылай отырып, саусақтың алдыңғы бөлігінде адам ағзасындағы гемоглобин мазмұнын тиімді көрсете алатын капиллярлық желілердің көп екенін көруге болады. Сонымен қатар, бұл позиция қан ағымының көлемінің өзгеруінің айқын сипаттамаларына ие және көлемдік импульстік толқынды өлшеудің тамаша позициясы болып табылады. Саусақтардың бұлшықет және сүйек тіндері салыстырмалы түрде жұқа, сондықтан фондық интерференциялық ақпараттың әсері салыстырмалы түрде аз. Сонымен қатар, саусақ ұшын өлшеу оңай, ал субъектінің психологиялық жүктемесі жоқ, бұл сигнал-шуыл қатынасының тұрақты жоғары спектрлік сигналын алуға қолайлы. Адамның саусағы сүйек, тырнақ, тері, ұлпа, веналық қан және артерия қанынан тұрады. Жарықпен әрекеттесу процесінде саусақтың перифериялық артериясындағы қан көлемі жүрек соғуымен өзгереді, нәтижесінде оптикалық жол өлшемі өзгереді. Басқа компоненттер жарықтың бүкіл процесінде тұрақты болған кезде.
Саусақ ұшының эпидермисіне жарықтың белгілі бір толқын ұзындығын түсіргенде, саусақты екі бөліктен тұратын қоспа ретінде қарастыруға болады: статикалық материя (оптикалық жол тұрақты) және динамикалық материя (оптикалық жол оптикалық жолдың көлеміне қарай өзгереді). материал). Жарық саусақ ұшының тінімен жұтылған кезде, жіберілген жарық фотодетектормен қабылданады. Датчикпен жиналған жарықтың қарқындылығы адам саусақтарының әртүрлі тіндік құрамдас бөліктерінің сіңіру қабілетіне байланысты әлсірегені анық. Осы сипаттамаға сәйкес саусақ сәулесінің жұтылуының эквивалентті моделі белгіленеді.
Сәйкес адам:
Саусақ ұшымен импульс оксиметрібарлық жастағы адамдарға, соның ішінде балаларға, ересектерге, қарттарға, жүректің ишемиялық ауруы, гипертония, гиперлипидемия, церебральды тромбоз және басқа да қан тамырлары аурулары бар науқастарға және астма, бронхит, созылмалы бронхит, өкпе жүрек ауруы және басқа да тыныс алу жолдарының аурулары бар науқастарға жарамды.
Жіберу уақыты: 17 маусым 2022 ж
