Pulsoksimetri në majë të gishtit u shpik nga Millikan në vitet 1940 për të monitoruar përqendrimin e oksigjenit në gjakun arterial, një tregues i rëndësishëm i ashpërsisë së COVID-19.Yonker tani shpjegon se si funksionon oksimetri i pulsit në majë të gishtit?
Karakteristikat spektrale të absorbimit të indeve biologjike: Kur drita rrezatohet në indet biologjike, efekti i indit biologjik në dritë mund të ndahet në katër kategori, duke përfshirë absorbimin, shpërndarjen, reflektimin dhe fluoreshencën. Nëse përjashtohet shpërndarja, distanca që drita përshkon indet biologjike përcaktohet kryesisht nga absorbimi. Kur drita depërton në disa substanca transparente (të ngurta, të lëngshme ose të gazta), intensiteti i dritës zvogëlohet ndjeshëm për shkak të absorbimit të synuar të disa komponentëve specifikë të frekuencës, që është fenomeni i absorbimit të dritës nga substancat. Sasia e dritës që thith një substancë quhet dendësia e saj optike, e njohur edhe si absorbim.
Diagrami skematik i thithjes së dritës nga materia. Në të gjithë procesin e përhapjes së dritës, sasia e energjisë së dritës së thithur nga materia është proporcionale me tre faktorë, të cilët janë intensiteti i dritës, distanca e shtegut të dritës dhe numri i grimcave që thithin dritën në prerjen tërthore të shtegut të dritës. Bazuar në premisën e materialit homogjen, numri i shtegut të dritës që thithin dritën në prerjen tërthore mund të konsiderohet si grimca që thithin dritën për njësi vëllimi, përkatësisht përqendrimi i grimcave të dritës thithëse të materialit, mund të merret ligji i Lambert-Beer: mund të interpretohet si përqendrimi i materialit dhe gjatësia e shtegut optik për njësi vëllimi të dendësisë optike, aftësia e dritës thithëse të materialit për t'iu përgjigjur natyrës së dritës thithëse të materialit. Me fjalë të tjera, forma e kurbës së spektrit të thithjes së së njëjtës substancë është e njëjtë, dhe pozicioni absolut i majës së thithjes do të ndryshojë vetëm për shkak të përqendrimit të ndryshëm, por pozicioni relativ do të mbetet i pandryshuar. Në procesin e thithjes, thithja e të gjitha substancave ndodh në vëllimin e të njëjtit seksion, dhe substancat thithëse nuk janë të lidhura me njëra-tjetrën, dhe nuk ekzistojnë komponime fluoreshente, dhe nuk ka fenomen të ndryshimit të vetive të mediumit për shkak të rrezatimit të dritës. Prandaj, për tretësirën me përbërës thithës të N-së, dendësia optike është aditive. Aditiviteti i dendësisë optike ofron një bazë teorike për matjen sasiore të përbërësve thithës në përzierje.
Në optikën e indeve biologjike, rajoni spektral prej 600 ~ 1300 nm zakonisht quhet "dritarja e spektroskopisë biologjike", dhe drita në këtë brez ka rëndësi të veçantë për shumë terapi spektrale dhe diagnozë spektrale të njohura dhe të panjohura. Në rajonin infra të kuq, uji bëhet substanca dominuese që thith dritën në indet biologjike, kështu që gjatësia e valës së adoptuar nga sistemi duhet të shmangë kulmin e thithjes së ujit në mënyrë që të marrë më mirë informacionin e thithjes së dritës së substancës së synuar. Prandaj, brenda diapazonit të spektrit të afërt infra të kuq prej 600-950 nm, përbërësit kryesorë të indeve të majës së gishtit të njeriut me kapacitet thithjeje të dritës përfshijnë ujin në gjak, O2Hb (hemoglobinën e oksigjenuar), RHb (hemoglobinën e reduktuar) dhe melaninën periferike të lëkurës dhe inde të tjera.
Prandaj, ne mund të marrim informacionin efektiv të përqendrimit të përbërësit që do të matet në ind duke analizuar të dhënat e spektrit të emetimit. Pra, kur kemi përqendrimet e O2Hb dhe RHb, ne e dimë ngopjen e oksigjenit.Ngopja e oksigjenit SpO2është përqindja e vëllimit të hemoglobinës së oksigjenuar të lidhur me oksigjen (HbO2) në gjak si përqindje e hemoglobinës totale të lidhur (Hb), përqendrimi i oksigjenit në gjak, pra pse quhet oksimetër pulsi? Ja një koncept i ri: vala e pulsit të vëllimit të rrjedhjes së gjakut. Gjatë çdo cikli kardiak, tkurrja e zemrës shkakton rritjen e presionit të gjakut në enët e gjakut të rrënjës së aortës, e cila zgjeron murin e enës së gjakut. Anasjelltas, diastola e zemrës shkakton rënien e presionit të gjakut në enët e gjakut të rrënjës së aortës, gjë që shkakton tkurrjen e murit të enës së gjakut. Me përsëritjen e vazhdueshme të ciklit kardiak, ndryshimi i vazhdueshëm i presionit të gjakut në enët e gjakut të rrënjës së aortës do të transmetohet në enët e rrjedhës së poshtme të lidhura me të dhe madje në të gjithë sistemin arterial, duke formuar kështu zgjerimin dhe tkurrjen e vazhdueshme të të gjithë murit vaskular arterial. Kjo do të thotë, rrahjet periodike të zemrës krijojnë valë pulsi në aortë që valëzohen përpara përgjatë mureve të enëve të gjakut në të gjithë sistemin arterial. Sa herë që zemra zgjerohet dhe tkurret, një ndryshim në presion në sistemin arterial prodhon një valë periodike pulsi. Kjo është ajo që ne e quajmë valë pulsi. Vala e pulsit mund të pasqyrojë shumë informacione fiziologjike, të tilla si zemra, presioni i gjakut dhe rrjedhja e gjakut, të cilat mund të ofrojnë informacione të rëndësishme për zbulimin jo-invaziv të parametrave specifikë fizikë të trupit të njeriut.
Në mjekësi, vala e pulsit zakonisht ndahet në dy lloje: valë pulsi presioni dhe valë pulsi vëllimi. Vala e pulsit presioni përfaqëson kryesisht transmetimin e presionit të gjakut, ndërsa vala e pulsit vëllimi përfaqëson ndryshimet periodike në rrjedhën e gjakut. Krahasuar me valën e pulsit presioni, vala e pulsit vëllimor përmban informacione më të rëndësishme kardiovaskulare, siç janë enët e gjakut të njeriut dhe rrjedha e gjakut. Zbulimi jo-invaziv i valës tipike të pulsit vëllimor të rrjedhës së gjakut mund të arrihet me anë të gjurmimit fotoelektrik të valës së pulsit vëllimor. Një valë specifike drite përdoret për të ndriçuar pjesën e matjes së trupit, dhe rrezja arrin sensorin fotoelektrik pas reflektimit ose transmetimit. Rrezja e marrë do të mbajë informacionin efektiv karakteristik të valës së pulsit vëllimor. Meqenëse vëllimi i gjakut ndryshon periodikisht me zgjerimin dhe tkurrjen e zemrës, kur zemra është në diastolë, vëllimi i gjakut është më i vogël, thithja e dritës nga gjaku, sensori zbulon intensitetin maksimal të dritës; Kur zemra tkurret, vëllimi është maksimal dhe intensiteti i dritës i zbuluar nga sensori është minimal. Në zbulimin jo-invaziv të majave të gishtave me valë pulsi vëllimor të rrjedhës së gjakut si të dhëna të matjes direkte, zgjedhja e vendit të matjes spektrale duhet të ndjekë parimet e mëposhtme.
1. Venat e enëve të gjakut duhet të jenë më të bollshme, dhe përqindja e informacionit efektiv si hemoglobina dhe ICG në informacionin total material në spektër duhet të përmirësohet.
2. Ka karakteristika të dukshme të ndryshimit të vëllimit të rrjedhjes së gjakut për të mbledhur në mënyrë efektive sinjalin e valës së pulsit të vëllimit
3. Për të përftuar spektrin njerëzor me përsëritshmëri dhe stabilitet të mirë, karakteristikat e indeve ndikohen më pak nga ndryshimet individuale.
4. Është e lehtë të kryhet zbulimi spektral dhe pranohet lehtë nga subjekti, në mënyrë që të shmangen faktorët e ndërhyrjes siç janë rrahjet e shpejta të zemrës dhe lëvizja e pozicionit të matjes të shkaktuara nga emocioni i stresit.
Diagrama skematike e shpërndarjes së enëve të gjakut në pëllëmbën e njeriut. Pozicioni i krahut vështirë se mund të zbulojë valën e pulsit, kështu që nuk është i përshtatshëm për zbulimin e valës së pulsit të vëllimit të rrjedhjes së gjakut; Kyçi i dorës është pranë arteries radiale, sinjali i valës së pulsit të presionit është i fortë, lëkura është e lehtë për të prodhuar dridhje mekanike, mund të çojë në sinjalin e zbulimit, përveç valës së pulsit të vëllimit, që gjithashtu mbart informacionin e reflektimit të lëkurës për pulsin, është e vështirë të karakterizohen me saktësi karakteristikat e ndryshimit të vëllimit të gjakut, nuk është i përshtatshëm për pozicionin e matjes; Edhe pse pëllëmba është një nga vendet e zakonshme klinike të marrjes së gjakut, kocka e saj është më e trashë se gishti, dhe amplituda e valës së pulsit të vëllimit të pëllëmbës së mbledhur nga reflektimi difuz është më e ulët. Figura 2-5 tregon shpërndarjen e enëve të gjakut në pëllëmbë. Duke vëzhguar figurën, mund të shihet se ka rrjete të bollshme kapilare në pjesën e përparme të gishtit, të cilat mund të pasqyrojnë në mënyrë efektive përmbajtjen e hemoglobinës në trupin e njeriut. Për më tepër, ky pozicion ka karakteristika të dukshme të ndryshimit të vëllimit të rrjedhjes së gjakut, dhe është pozicioni ideal i matjes së valës së pulsit të vëllimit. Indet muskulore dhe kockore të gishtërinjve janë relativisht të holla, kështu që ndikimi i informacionit të ndërhyrjes në sfond është relativisht i vogël. Përveç kësaj, maja e gishtit është e lehtë për t’u matur dhe subjekti nuk ka ngarkesë psikologjike, gjë që është e favorshme për të marrë sinjal spektral të qëndrueshëm me raport të lartë sinjal-zhurmë. Gishti i njeriut përbëhet nga kocka, thoi, lëkura, indet, gjaku venoz dhe gjaku arterial. Në procesin e bashkëveprimit me dritën, vëllimi i gjakut në arterien periferike të gishtit ndryshon me rrahjet e zemrës, duke rezultuar në ndryshimin e matjes së shtegut optik. Ndërsa komponentët e tjerë janë konstantë në të gjithë procesin e dritës.
Kur një gjatësi vale e caktuar drite aplikohet në epidermën e majës së gishtit, gishti mund të konsiderohet si një përzierje, që përfshin dy pjesë: lëndë statike (shtegu optik është konstant) dhe lëndë dinamike (shtegu optik ndryshon me vëllimin e materialit). Kur drita absorbohet nga indi i majës së gishtit, drita e transmetuar merret nga një fotodetektor. Intensiteti i dritës së transmetuar të mbledhur nga sensori është padyshim i dobësuar për shkak të absorbueshmërisë së përbërësve të ndryshëm të indeve të gishtave të njeriut. Sipas kësaj karakteristike, krijohet modeli ekuivalent i absorbimit të dritës së gishtit.
Personi i përshtatshëm:
Pulsoksimetër në majë të gishtitështë i përshtatshëm për njerëz të të gjitha moshave, duke përfshirë fëmijët, të rriturit, të moshuarit, pacientët me sëmundje koronare të zemrës, hipertension, hiperlipidemi, trombozë cerebrale dhe sëmundje të tjera vaskulare dhe pacientët me astmë, bronkit, bronkit kronik, sëmundje të zemrës pulmonare dhe sëmundje të tjera të frymëmarrjes.
Koha e postimit: 17 qershor 2022
