Parmak ucu nabız oksimetresi, Millikan tarafından 1940'lı yıllarda COVID-19'un şiddetinin önemli bir göstergesi olan arteriyel kandaki oksijen konsantrasyonunu izlemek amacıyla icat edildi.Yonker şimdi parmak ucu nabız oksimetresi nasıl çalışır açıklayabilir misiniz?
Biyolojik dokunun spektral emilim özellikleri: Işık biyolojik dokuya ışınlandığında, biyolojik dokunun ışık üzerindeki etkisi emilim, saçılma, yansıma ve floresans olmak üzere dört kategoriye ayrılabilir. Saçılma hariç tutulursa, ışığın biyolojik dokudan geçtiği mesafe esas olarak emilim tarafından yönetilir. Işık bazı şeffaf maddelere (katı, sıvı veya gaz) nüfuz ettiğinde, ışığın yoğunluğu, bazı belirli frekans bileşenlerinin hedeflenen emilimi nedeniyle önemli ölçüde azalır; bu, ışığın maddeler tarafından emilim olgusudur. Bir maddenin ne kadar ışık emdiğine optik yoğunluğu denir, aynı zamanda absorbans olarak da bilinir.
Madde tarafından ışığın emiliminin şematik diyagramı, ışığın tüm yayılma sürecinde, madde tarafından emilen ışık enerjisi miktarı, ışık yoğunluğu, ışık yolunun mesafesi ve ışık yolunun kesitindeki ışık emici parçacıkların sayısı olan üç faktörle orantılıdır. Homojen malzeme varsayımında, ışık yolu sayısı, kesitteki ışık emici parçacıklar, birim hacim başına ışık emici parçacıklar olarak kabul edilebilir, yani malzeme emme ışığı parçacık konsantrasyonu, bir lambert bira yasası elde edilebilir: malzeme konsantrasyonu ve optik yol uzunluğu olarak yorumlanabilir, birim hacim başına optik yoğunluk, malzeme emme ışığının malzeme emme ışığının doğasına tepki verme yeteneği. Başka bir deyişle, aynı maddenin emilim spektrum eğrisinin şekli aynıdır ve emilim zirvesinin mutlak konumu yalnızca farklı konsantrasyon nedeniyle değişecektir, ancak göreceli konum değişmeden kalacaktır. Emilim sürecinde, maddelerin emilimi aynı bölümün hacminde gerçekleşir ve emici maddeler birbirleriyle ilişkili değildir ve floresan bileşikleri yoktur ve ışık radyasyonu nedeniyle ortamın özelliklerini değiştirme olgusu yoktur. Bu nedenle, N emilim bileşenine sahip çözelti için optik yoğunluk eklenebilirdir. Optik yoğunluğun eklenebilirliği, karışımlardaki emici 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 zirvesinden kaçınmalıdır. Bu nedenle, 600-950 nm'lik yakın kızılötesi spektrum aralığında, ışık emilim kapasitesine sahip insan parmak ucu dokusunun ana bileşenleri arasında kandaki su, O2Hb (oksijenli hemoglobin), RHb (indirgenmiş hemoglobin) ve periferik deri melanini ve diğer dokular bulunur.
Bu nedenle, emisyon spektrumunun verilerini analiz ederek dokuda ölçülecek bileşenin konsantrasyonunun etkin bilgisini elde edebiliriz. Yani O2Hb ve RHb konsantrasyonlarına sahip olduğumuzda, oksijen satürasyonunu biliyoruz.Oksijen satürasyonu SpO2Kan içindeki oksijene bağlı oksijenli hemoglobinin (HbO2) hacminin, toplam bağlanan hemoglobinin (Hb) yüzdesi olarak yüzdesi, kan oksijen nabzının konsantrasyonudur, peki neden nabız oksimetresi olarak adlandırılır? İşte yeni bir kavram: kan akış hacmi nabız dalgası. Her kardiyak döngü sırasında, kalbin kasılması aort kökünün kan damarlarında kan basıncının yükselmesine neden olur, bu da kan damarı duvarını genişletir. Tersine, kalbin diyastolünde aort kökünün kan damarlarında kan basıncının düşmesine neden olur, bu da kan damarı duvarının daralmasına neden olur. Kardiyak döngünün sürekli tekrarlanmasıyla, aort kökünün kan damarlarındaki kan basıncındaki sürekli değişim, ona bağlı aşağı akıştaki damarlara ve hatta tüm atardamar sistemine iletilecek ve böylece tüm atardamar damar duvarının sürekli genişlemesi ve daralması oluşacaktır. Yani, kalbin periyodik atışı, atardamar sistemi boyunca kan damarı duvarları boyunca ileri doğru dalgalanan aortta nabız dalgaları oluşturur. Kalp her genişlediğinde ve kasıldığında, atardamar sistemindeki basınçtaki bir değişiklik periyodik bir nabız dalgası üretir. Buna nabız dalgası diyoruz. Nabız dalgası, kalp, kan basıncı ve kan akışı gibi birçok fizyolojik bilgiyi yansıtabilir ve bu da insan vücudunun belirli fiziksel parametrelerinin invaziv olmayan bir şekilde tespiti için önemli bilgiler sağlayabilir.
Tıpta, nabız dalgası genellikle basınç nabız dalgası ve hacim nabız dalgası olmak üzere iki türe ayrılır. Basınç nabız dalgası esas olarak kan basıncı iletimini temsil ederken, hacim nabız dalgası kan akışındaki periyodik değişiklikleri temsil eder. Basınç nabız dalgasıyla karşılaştırıldığında, hacimsel nabız dalgası insan kan damarları ve kan akışı gibi daha önemli kardiyovasküler bilgiler içerir. Tipik kan akışı hacim nabız dalgasının invaziv olmayan tespiti, fotoelektrik hacimsel nabız dalgası izleme ile elde edilebilir. Vücudun ölçüm bölümünü aydınlatmak için belirli bir ışık dalgası kullanılır ve ışın yansıma veya iletimden sonra fotoelektrik sensöre ulaşır. Alınan ışın, hacimsel nabız dalgasının etkili karakteristik bilgisini taşıyacaktır. Kan hacmi, kalbin genişlemesi ve kasılmasıyla periyodik olarak değiştiğinden, kalp diyastolü olduğunda, kan hacmi en küçük olduğunda, kan ışığı emdiğinde, sensör maksimum ışık yoğunluğunu algılar; kalp kasıldığında, hacim maksimumdur ve sensör tarafından algılanan ışık yoğunluğu minimumdur. Kan akışı hacim nabız dalgasının doğrudan ölçüm verisi olduğu parmak uçlarının invaziv olmayan tespitinde, spektral ölçüm yerinin seçimi aşağıdaki ilkelere uymalıdır
1. Kan damarlarının damarları daha bol olmalı ve spektrumdaki toplam madde bilgisindeki hemoglobin ve ICG gibi etkili bilgilerin oranı iyileştirilmelidir.
2. Hacim nabız dalgası sinyalini etkili bir şekilde toplamak için kan akışı hacim değişikliğinin belirgin özelliklerine sahiptir
3. Tekrarlanabilirliği ve stabilitesi iyi olan insan spektrumunun elde edilebilmesi için doku özelliklerinin bireysel farklılıklardan daha az etkilenmesi sağlanır.
4. Spektral algılamanın gerçekleştirilmesi kolaydır ve denek tarafından kabul edilmesi kolaydır, böylece stres duygusunun neden olduğu hızlı kalp hızı ve ölçüm pozisyonu hareketi gibi girişim faktörlerinden kaçınılır.
İnsan avucundaki kan damarı dağılımının şematik diyagramı Kolun pozisyonu nabız dalgasını neredeyse hiç algılayamaz, bu nedenle kan akış hacmi nabız dalgasının algılanması için uygun değildir; Bilek radyal atardamarın yakınındadır, basınç nabız dalgası sinyali güçlüdür, cilt mekanik titreşim üretmesi kolaydır, hacim nabız dalgasına ek olarak algılama sinyalinin de cilt yansıması nabız bilgisini taşımasına yol açabilir, kan hacmi değişiminin özelliklerini doğru bir şekilde karakterize etmek zordur, ölçüm pozisyonu için uygun değildir; Avuç içi yaygın klinik kan alma yerlerinden 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 insan vücudundaki hemoglobin içeriğini etkili bir şekilde yansıtabilen bol miktarda kılcal ağ olduğu görülebilir. Dahası, bu pozisyon kan akış hacmi değişiminin belirgin özelliklerine sahiptir ve hacim nabız dalgasının ideal ölçüm pozisyonudur. Parmakların kas ve kemik dokuları nispeten incedir, bu nedenle arka plan girişim bilgisinin etkisi nispeten küçüktür. Ayrıca, parmak ucu ölçümü kolaydır ve denek psikolojik bir yüke sahip değildir, bu da istikrarlı yüksek sinyal-gürültü oranı spektral sinyali elde etmeye elverişlidir. İnsan parmağı kemik, tırnak, deri, doku, venöz kan ve atardamar kanından oluşur. Işıkla etkileşim sürecinde, parmak periferik atardamarındaki kan hacmi kalp atışıyla değişir ve bu da optik yol ölçümünün değişmesine neden olur. Diğer bileşenler ise tüm ışık sürecinde sabittir.
Belirli bir ışık dalga boyu parmak ucunun epidermisine uygulandığında, parmak iki parçadan oluşan bir karışım olarak kabul edilebilir: statik madde (optik yol sabittir) ve dinamik madde (optik yol malzemenin hacmiyle değişir). Işık parmak ucu dokusu tarafından emildiğinde, iletilen ışık bir fotodedektör tarafından alınır. Sensör tarafından toplanan iletilen ışığın yoğunluğu, insan parmaklarının çeşitli doku bileşenlerinin emilebilirliği nedeniyle açıkça zayıflatılır. Bu özelliğe göre, parmak ışığı emiliminin eşdeğer modeli oluşturulur.
Uygun kişi:
Parmak ucu nabız oksimetresiçocuklar, yetişkinler, yaşlılar, koroner kalp hastalığı, hipertansiyon, hiperlipidemi, serebral tromboz ve diğer damar hastalıkları olan hastalar ve astım, bronşit, kronik bronşit, pulmoner kalp hastalığı ve diğer solunum yolu hastalıkları olan hastalar dahil olmak üzere her yaştan insanın kullanımına uygundur.
Gönderi zamanı: 17-Haz-2022
