Parmak ucu nabız oksimetresi, COVID-19'un şiddetinin önemli bir göstergesi olan atardamar kanındaki oksijen konsantrasyonunu izlemek amacıyla 1940'larda Millikan tarafından icat edilmiştir.Yonker Şimdi parmak ucu nabız oksimetresinin nasıl çalıştığını açıklayabilir misiniz?
Biyolojik dokunun spektral soğurma özellikleri: Işık biyolojik dokuya çarptığında, biyolojik dokunun ışık üzerindeki etkisi soğurma, saçılma, yansıma ve floresans olmak üzere dört kategoriye ayrılabilir. Saçılma hariç tutulursa, ışığın biyolojik dokudan geçme mesafesi esas olarak soğurma ile belirlenir. Işık bazı şeffaf maddelere (katı, sıvı veya gaz) nüfuz ettiğinde, belirli frekans bileşenlerinin hedefli soğurulması nedeniyle ışığın yoğunluğu önemli ölçüde azalır; bu, maddelerin ışık soğurma olgusudur. Bir maddenin ne kadar ışık soğurulduğuna optik yoğunluk veya soğurma denir.
Işık yayılımının tüm sürecinde maddenin ışık emiliminin şematik diyagramı, maddenin emdiği ışık enerjisi miktarının üç faktörle orantılı olduğunu göstermektedir: ışık yoğunluğu, ışık yolunun uzunluğu ve ışık yolunun kesitinde bulunan ışık emici parçacıkların sayısı. Homojen bir malzeme varsayımı altında, ışık yolunun kesitindeki ışık emici parçacık sayısı, birim hacim başına ışık emici parçacık sayısı, yani malzemenin ışık emme parçacık konsantrasyonu olarak kabul edilebilir. Buradan Lambert-Beer yasası elde edilebilir: Malzeme konsantrasyonu ve birim hacim başına optik yol uzunluğu, optik yoğunluk olarak yorumlanabilir; malzemenin ışık emme yeteneği, malzemenin ışık emme doğasına bağlıdır. Başka bir deyişle, aynı maddenin emilim spektrum eğrisinin şekli aynıdır ve emilim tepe noktasının mutlak konumu yalnızca farklı konsantrasyon nedeniyle değişir, ancak göreceli konumu değişmeden kalır. Soğurma işleminde, maddelerin soğurması aynı kesit hacmi içinde gerçekleşir ve soğurucu maddeler birbirleriyle ilişkisizdir, floresan bileşikler bulunmaz ve ışık radyasyonu nedeniyle ortamın özelliklerinde bir değişiklik fenomeni olmaz. Bu nedenle, N soğurma bileşenine sahip çözelti için optik yoğunluk toplanabilir özelliktedir. Optik yoğunluğun toplanabilirliği, karışımlardaki soğurucu bileşenlerin nicel ölçümü için teorik bir temel sağlar.
Biyolojik doku optiğinde, 600 ~ 1300 nm spektral bölgesi genellikle "biyolojik spektroskopi penceresi" olarak adlandırılır ve bu banttaki ışık, bilinen ve bilinmeyen birçok spektral terapi ve spektral tanı için özel bir öneme sahiptir. Kızılötesi bölgede, su biyolojik dokularda baskın ışık emici madde haline gelir, bu nedenle sistem tarafından benimsenen dalga boyu, hedef maddenin ışık emilim bilgisini daha iyi elde etmek için suyun emilim tepe noktasından kaçınmalıdır. Bu nedenle, 600-950 nm yakın kızılötesi spektrum aralığında, insan parmak ucu dokusunun ışık emme kapasitesine sahip ana bileşenleri arasında kandaki su, O2Hb (oksijenli hemoglobin), RHb (indirgenmiş hemoglobin) ve periferik deri melanini ve diğer dokular yer almaktadır.
Bu nedenle, emisyon spektrumu verilerini analiz ederek dokudaki ölçülecek bileşenin konsantrasyonuna ilişkin etkin bilgiyi elde edebiliriz. Yani O2Hb ve RHb konsantrasyonlarına sahip olduğumuzda, oksijen doygunluğunu biliyoruz.Oksijen doygunluğu SpO2Kandaki oksijene bağlı oksijenlenmiş hemoglobinin (HbO2) hacminin, toplam bağlı hemoglobine (Hb) oranının yüzdesi olan nabız oksimetresi neden nabız oksimetresi olarak adlandırılır? İşte yeni bir kavram: kan akışı hacmi nabız dalgası. Her kalp döngüsü sırasında, kalbin kasılması aort kökündeki kan damarlarında kan basıncının yükselmesine ve kan damarı duvarının genişlemesine neden olur. Tersine, kalbin diyastolü aort kökündeki kan damarlarında kan basıncının düşmesine ve kan damarı duvarının kasılmasına neden olur. Kalp döngüsünün sürekli tekrarıyla, aort kökündeki kan damarlarındaki kan basıncındaki sürekli değişim, ona bağlı aşağı akış damarlarına ve hatta tüm arter sistemine iletilir, böylece tüm arter damar duvarının sürekli genişlemesi ve kasılması oluşur. Yani, kalbin periyodik atışı, aortta nabız dalgaları oluşturur ve bu dalgalar arter sistemi boyunca kan damarı duvarları boyunca ileriye doğru yayılır. Kalbin her genişleyip kasılmasıyla, atardamar sistemindeki basınçta bir değişiklik meydana gelir ve bu da periyodik bir nabız dalgası oluşturur. Buna nabız dalgası diyoruz. Nabız dalgası, kalp atışı, kan basıncı ve kan akışı gibi birçok fizyolojik bilgiyi yansıtabilir ve insan vücudunun belirli fiziksel parametrelerinin invaziv olmayan yöntemlerle tespit edilmesi için önemli bilgiler sağlayabilir.
Tıpta, nabız dalgası genellikle basınç nabız dalgası ve hacim nabız dalgası olmak üzere ikiye ayrılır. Basınç nabız dalgası esas olarak kan basıncı iletimini temsil ederken, hacim nabız dalgası kan akışındaki periyodik değişiklikleri temsil eder. Basınç nabız dalgasına kıyasla, hacim nabız dalgası insan kan damarları ve kan akışı gibi daha önemli kardiyovasküler bilgiler içerir. Tipik kan akışı hacim nabız dalgasının invaziv olmayan tespiti, fotoelektrik hacim nabız dalgası izleme yöntemiyle gerçekleştirilebilir. Vücudun ölçüm bölgesini aydınlatmak için belirli bir ışık dalgası kullanılır ve ışın yansıma veya iletimden sonra fotoelektrik sensöre ulaşır. Alınan ışın, hacim nabız dalgasının etkili karakteristik bilgilerini taşır. Kan hacmi kalbin genişlemesi ve kasılmasıyla periyodik olarak değiştiğinden, kalp diyastolünde kan hacmi en küçüktür, kan ışığı emer ve sensör maksimum ışık yoğunluğunu algılar; kalp kasıldığında ise hacim maksimumdur ve sensör tarafından algılanan ışık yoğunluğu minimumdur. Doğrudan ölçüm verisi olarak kan akışı hacim nabız dalgası ile parmak uçlarının invaziv olmayan tespitinde, spektral ölçüm bölgesinin seçimi aşağıdaki prensiplere uymalıdır.
1. Kan damarlarının sayısı artmalı ve spektrumdaki toplam madde bilgisinde hemoglobin ve ICG gibi etkili bilgilerin oranı iyileştirilmelidir.
2. Kan akış hacmi değişiminin belirgin özelliklerine sahip olması, hacimsel nabız dalgası sinyalini etkili bir şekilde toplamayı sağlar.
3. İyi tekrarlanabilirlik ve istikrara sahip insan spektrumunu elde etmek için, doku özelliklerinin bireysel farklılıklardan daha az etkilenmesi gerekir.
4. Spektral algılama kolaydır ve denek tarafından kolayca kabul edilir; böylece stres kaynaklı hızlı kalp atışı ve ölçüm pozisyonu hareketi gibi müdahale faktörlerinden kaçınılır.
İnsan avucundaki kan damarı dağılımının şematik diyagramı. Kolun pozisyonu nabız dalgasını zorlukla algılayabildiğinden, kan akış hacmi nabız dalgasının tespiti için uygun değildir; Bilek, radyal artere yakın olduğundan, basınç nabız dalgası sinyali güçlüdür, cilt mekanik titreşime kolayca neden olabilir, bu da tespit sinyalinin hacim nabız dalgasına ek olarak cilt yansıması nabız bilgisini de taşımasına yol açabilir, kan hacmi değişiminin özelliklerini doğru bir şekilde karakterize etmek zordur, bu nedenle ölçüm pozisyonu için uygun değildir; Avuç içi yaygın klinik kan alma bölgelerinden biri olmasına rağmen, kemiği parmaktan daha kalındır ve dağınık yansıma ile toplanan avuç içi hacminin nabız dalgası genliği daha düşüktür. Şekil 2-5, avuç içindeki kan damarlarının dağılımını göstermektedir. Şekle bakıldığında, parmağın ön kısmında bol miktarda kılcal damar ağı olduğu ve bunun insan vücudundaki hemoglobin içeriğini etkili bir şekilde yansıtabildiği görülebilir. Dahası, bu pozisyon kan akış hacmi değişiminin belirgin özelliklerine sahiptir ve hacim nabız dalgasının ideal ölçüm pozisyonudur. Parmakların kas ve kemik dokuları nispeten ince olduğundan, arka plan girişim bilgilerinin etkisi nispeten küçüktür. Ayrıca, parmak ucunun ölçülmesi kolaydır ve denek üzerinde psikolojik bir yük oluşturmaz; bu da istikrarlı, yüksek sinyal-gürültü oranına sahip spektral sinyal elde edilmesine olanak tanır. İnsan parmağı kemik, tırnak, deri, doku, venöz kan ve arteriyel kandan oluşur. Işıkla etkileşim sürecinde, parmak periferik arterindeki kan hacmi kalp atışıyla değişir ve bu da optik yol ölçümünde değişikliğe neden olur. Diğer bileşenler ise ışığın tüm süreci boyunca sabittir.
Belirli bir dalga boyundaki ışık parmak ucunun epidermisine uygulandığında, parmak iki kısımdan oluşan bir karışım olarak düşünülebilir: statik madde (optik yol sabittir) ve dinamik madde (optik yol malzemenin hacmiyle değişir). Işık parmak ucu dokusu tarafından emildiğinde, iletilen ışık bir fotodedektör tarafından algılanır. Sensör tarafından toplanan iletilen ışığın yoğunluğu, insan parmaklarının çeşitli doku bileşenlerinin emilebilirliği nedeniyle belirgin şekilde azalır. Bu özelliğe göre, parmak ışık emiliminin eşdeğer modeli oluşturulmuştur.
Uygun kişi:
Parmak ucu nabız oksimetresiÇocuklar, yetişkinler, yaşlılar, koroner kalp hastalığı, hipertansiyon, hiperlipidemi, serebral tromboz ve diğer vasküler hastalıkları olan hastalar ile astım, bronşit, kronik bronşit, pulmoner kalp hastalığı ve diğer solunum yolu hastalıkları olan hastalar dahil olmak üzere her yaştan insan için uygundur.
Yayın tarihi: 17 Haz-2022
