Hatz-puntako pultsu-oximetroa Millikanek asmatu zuen 1940ko hamarkadan arteria-odoleko oxigeno-kontzentrazioa kontrolatzeko, COVID-19aren larritasunaren adierazle garrantzitsua baita.Yonker Orain azaltzen du nola funtzionatzen duen hatz-puntako pultsu oximetroak?
Ehun biologikoen xurgapen espektralaren ezaugarriak: Argia ehun biologikora irradiatzen denean, ehun biologikoak argiaren gaineko eragina lau kategoriatan bana daiteke: xurgapena, sakabanaketa, islapena eta fluoreszentzia. Sakabanaketa baztertzen bada, argiak ehun biologikoan zehar egiten duen distantzia xurgapenak zehazten du batez ere. Argia substantzia garden batzuetan (solidoa, likidoa edo gaseosoa) sartzen denean, argiaren intentsitatea nabarmen gutxitzen da maiztasun-osagai espezifiko batzuen xurgapen zuzenduagatik, hau da, substantziek argia xurgatzen duten fenomenoa. Substantzia batek zenbat argi xurgatzen duen dentsitate optiko deitzen zaio, xurgapen gisa ere ezagutzen dena.
Materiaren argi-xurgapenaren diagrama eskematikoa argiaren hedapen-prozesu osoan, materiak xurgatzen duen argi-energiaren kantitatea hiru faktoreren proportzionala da: argi-intentsitatea, argi-bidearen distantzia eta argi-bidearen zeharkako sekzioan dauden argi-xurgatzaile partikulen kopurua. Material homogeneoaren premisan, zeharkako sekzioan dauden argi-bidearen xurgatzen duten partikula kopurua bolumen-unitateko argi-xurgatzaile partikulak bezala har daitezke, hau da, materialaren xurgapen-argi partikulen kontzentrazioa, Lambert Beer-en legea lor daiteke: materialaren kontzentrazioa eta bide optikoaren luzera bolumen-unitateko dentsitate optikoaren gisa interpreta daiteke, materialaren xurgapen-argiaren gaitasuna materialaren xurgapen-argiaren izaerari erantzuteko. Beste era batera esanda, substantzia beraren xurgapen-espektroaren kurbaren forma berdina da, eta xurgapen-gailurraren posizio absolutua kontzentrazio desberdinagatik bakarrik aldatuko da, baina posizio erlatiboa aldatu gabe mantenduko da. Xurgapen-prozesuan, substantzien xurgapena sekzio bereko bolumenean gertatzen da, eta xurgatzen duten substantziak ez daude elkarren artean erlazionatuta, eta ez dago konposatu fluoreszenterik, eta ez dago ingurunearen propietateak argi-erradiazioaren ondorioz aldatzeko fenomenorik. Beraz, N xurgapen osagaiak dituen disoluziorako, dentsitate optikoa gehigarria da. Dentsitate optikoaren gehigarritasunak oinarri teorikoa eskaintzen du nahasteetako xurgatzaile osagaien neurketa kuantitatiborako.
Ehun biologikoen optikan, 600 ~ 1300nm-ko eskualde espektralari "espektroskopia biologikoaren leihoa" deitzen zaio normalean, eta banda honetako argiak esanahi berezia du terapia espektral eta diagnostiko espektral ezagun eta ezezagun askotan. Infragorri eskualdean, ura bihurtzen da ehun biologikoetan argia xurgatzen duen substantzia nagusia, beraz, sistemak hartutako uhin-luzerak uraren xurgapen-pikoa saihestu behar du helburu-substantziaren argia xurgatzeko informazioa hobeto lortzeko. Beraz, 600-950nm-ko infragorri hurbileko espektro-tartean, argia xurgatzeko gaitasuna duten gizakien hatz-puntako ehunen osagai nagusien artean daude odoleko ura, O2Hb (hemoglobina oxigenatua), RHb (hemoglobina murriztua) eta periferiako larruazaleko melanina eta beste ehun batzuk.
Beraz, ehunean neurtu beharreko osagaiaren kontzentrazioaren informazio eraginkorra lor dezakegu emisio-espektroaren datuak aztertuz. Beraz, O2Hb eta RHb kontzentrazioak ditugunean, oxigeno-saturazioa ezagutzen dugu.Oxigenoaren saturazioa SpO2odolean oxigenoari lotutako hemoglobina oxigenatuaren (HbO2) bolumenaren ehunekoa da, lotura-hemoglobina totalaren (Hb) ehuneko gisa, odoleko oxigenoaren pultsuaren kontzentrazioa, beraz, zergatik deitzen zaio pultsu oximetroa? Hona hemen kontzeptu berri bat: odol-fluxuaren bolumenaren pultsu-uhina. Bihotz-ziklo bakoitzean, bihotzaren uzkurdurak aorta-erroaren odol-hodietan odol-presioa igotzea eragiten du, eta horrek odol-hodiaren horma zabaltzen du. Alderantziz, bihotzaren diastoleak aorta-erroaren odol-hodietan odol-presioa jaistea eragiten du, eta horrek odol-hodiaren horma uzkurtzea eragiten du. Bihotz-zikloaren etengabeko errepikapenarekin, aorta-erroaren odol-hodietako odol-presioaren etengabeko aldaketa harekin lotutako beheranzko hodietara eta baita arteria-sistema osora ere transmitituko da, eta horrela arteria-hodiaren horma osoaren etengabeko hedapena eta uzkurdura sortuko da. Hau da, bihotzaren taupada periodikoak pultsu-uhinak sortzen ditu aortan, eta hauek odol-hodiaren paretetan zehar aurrera egiten dute arteria-sistema osoan. Bihotza zabaldu eta uzkurtzen den bakoitzean, arteria-sistemako presio-aldaketak pultsu-uhin periodiko bat sortzen du. Pultsu-uhin deitzen diogu horri. Pultsu-uhinak informazio fisiologiko asko islatu ditzake, hala nola bihotza, odol-presioa eta odol-fluxua, eta horrek informazio garrantzitsua eman dezake giza gorputzaren parametro fisiko espezifikoak modu ez-inbaditzailean detektatzeko.
Medikuntzan, pultsu-uhina normalean bi motatan banatzen da: presio-pultsu-uhinak eta bolumen-pultsu-uhinak. Presio-pultsu-uhinak batez ere odol-presioaren transmisioa adierazten du, eta bolumen-pultsu-uhinak, berriz, odol-fluxuaren aldizkako aldaketak. Presio-pultsu-uhinarekin alderatuta, bolumen-pultsu-uhinak informazio kardiobaskular garrantzitsuagoa dauka, hala nola gizakien odol-hodiak eta odol-fluxua. Odol-fluxuaren bolumen-pultsu-uhin tipikoen detekzio ez-inbaditzailea pultsu-uhin bolumen-trazadura fotoelektrikoaren bidez lor daiteke. Argi-uhin espezifiko bat erabiltzen da gorputzaren neurketa-aldea argitzeko, eta izpia sentsore fotoelektrikora iristen da islatu edo transmisioaren ondoren. Jasotako izpiak pultsu-uhin bolumen-pultsuaren informazio karakteristiko eraginkorra eramango du. Odol-bolumena aldizka aldatzen denez bihotzaren hedapenarekin eta uzkurdurarekin, bihotzaren diastolean, odol-bolumena txikiena denean, odolak argia xurgatzen duenean, sentsoreak argi-intentsitate maximoa detektatzen du; bihotza uzkurtzen denean, bolumena maximoa da eta sentsoreak detektatzen duen argi-intentsitatea minimoa da. Odol-fluxuaren bolumen-pultsu-uhinaren neurketa-datu zuzen gisa hatz-punten detekzio ez-inbaditzailean, neurketa-gune espektralaren hautaketak printzipio hauek jarraitu behar ditu.
1. Odol-hodien zainak ugariagoak izan beharko lirateke, eta espektroan dagoen informazio material osoan hemoglobina eta ICG bezalako informazio eraginkorraren proportzioa hobetu beharko litzateke.
2. Odol-fluxuaren bolumen-aldaketaren ezaugarri nabariak ditu bolumen-pultsu-uhinaren seinalea modu eraginkorrean biltzeko
3. Errepikagarritasun eta egonkortasun oneko giza espektroa lortzeko, ehunen ezaugarriak gutxiago eragiten dituzte banakako desberdintasunek.
4. Erraza da detekzio espektrala egitea, eta subjektuak erraz onartzea, estres emozioak eragindako bihotz-maiztasun azkarra eta neurketa-posizioaren mugimendua bezalako interferentzia faktoreak saihesteko.
Giza esku-ahurrean odol-hodien banaketaren eskema Besoaren posizioak nekez detektatzen du pultsu-uhina, beraz, ez da egokia odol-fluxuaren bolumenaren pultsu-uhina detektatzeko; Eskumuturra erradial arteriaren ondoan dago, presio-pultsu-uhinaren seinalea indartsua da, larruazalak erraz sortzen du bibrazio mekanikoa, detekzio-seinalea ekar dezake bolumen-pultsu-uhinaz gain, larruazaleko islapen-pultsuaren informazioa ere eramaten du, zaila da odol-bolumenaren aldaketaren ezaugarriak zehaztasunez karakterizatzea, ez da egokia neurketa-posiziorako; Esku-ahurea odola ateratzeko gune kliniko ohikoenetako bat den arren, bere hezurra hatza baino lodiagoa da, eta islapen lausoaren bidez bildutako esku-ahurraren bolumenaren pultsu-uhinaren anplitudea txikiagoa da. 2-5 irudiak esku-ahurrean odol-hodien banaketa erakusten du. Irudia behatuz, ikus daiteke hatzaren aurrealdean kapilar-sare ugari daudela, eta horrek giza gorputzeko hemoglobina edukia modu eraginkorrean islatu dezake. Gainera, posizio honek odol-fluxuaren bolumenaren aldaketaren ezaugarri nabariak ditu, eta bolumen-pultsu-uhina neurtzeko posizio aproposa da. Hatzen muskulu- eta hezur-ehunak nahiko meheak dira, beraz, atzeko planoaren interferentzia-informazioaren eragina nahiko txikia da. Gainera, hatz punta erraz neurtzen da, eta subjektuak ez du zama psikologikorik, eta horrek seinale-zarata erlazio handiko seinale espektral egonkorra lortzeko aukera ematen du. Giza hatza hezurrez, azazkalez, azalaz, ehunez, zain-odolez eta arteria-odolez osatuta dago. Argiarekin elkarreragiten duen prozesuan, hatzaren arteria periferikoko odol-bolumena bihotzaren taupadarekin aldatzen da, eta horrek bide optikoaren neurketa aldatzen du. Beste osagaiak, berriz, konstante mantentzen dira argiaren prozesu osoan.
Uhin-luzera jakin bat hatz-puntaren epidermisean aplikatzen denean, hatza nahasketa gisa har daiteke, bi zati dituena: materia estatikoa (bide optikoa konstantea da) eta materia dinamikoa (bide optikoa materialaren bolumenarekin aldatzen da). Hatz-puntaren ehunak argia xurgatzen duenean, transmititutako argia fotodetektagailu batek jasotzen du. Sentsoreak jasotako transmititutako argiaren intentsitatea nabarmen ahuldu egiten da giza hatzen ehun-osagai desberdinen xurgagarritasunagatik. Ezaugarri honen arabera, hatz-argiaren xurgapenaren eredu baliokidea ezartzen da.
Pertsona egokia:
Hatz-puntako pultsu-oximetroaAdin guztietako pertsonentzat egokia da, besteak beste, haurrak, helduak, adinekoak, bihotzeko gaixotasun koronarioa, hipertentsioa, hiperlipidemia, garuneko tronbosia eta beste gaixotasun baskular batzuk dituzten pazienteak eta asma, bronkitisa, bronkitis kronikoa, biriketako bihotzeko gaixotasuna eta beste arnas gaixotasun batzuk dituzten pazienteak.
Argitaratze data: 2022ko ekainaren 17a
