De fingertoppulsoximeter waard yn 'e jierren 1940 útfûn troch Millikan om de konsintraasje fan soerstof yn arteriel bloed te kontrolearjen, in wichtige yndikator fan 'e earnst fan COVID-19.Jonker no útlein hoe't fingertoppulsoximeter wurket?
Spektrale absorpsjekarakteristiken fan biologysk weefsel: As ljocht op biologysk weefsel bestraald wurdt, kin it effekt fan biologysk weefsel op ljocht wurde ferdield yn fjouwer kategoryen, ynklusyf absorpsje, fersprieding, refleksje en fluoreszinsje. As fersprieding útsletten wurdt, wurdt de ôfstân dy't ljocht troch biologysk weefsel ôfleit benammen bepaald troch absorpsje. As ljocht troch guon transparante stoffen (fêst, floeiber of gasfoarmich) penetrearret, nimt de yntensiteit fan ljocht signifikant ôf troch de rjochte absorpsje fan guon spesifike frekwinsjekomponinten, wat it absorpsjeferskynsel fan ljocht troch stoffen is. Hoefolle ljocht in stof absorbearret wurdt syn optyske tichtheid neamd, ek wol bekend as absorpsje.
Skematysk diagram fan ljochtabsorpsje troch matearje yn it heule proses fan ljochtfersprieding, de hoemannichte ljochtenerzjy dy't troch matearje opnommen wurdt, is evenredich mei trije faktoaren, nammentlik de ljochtintensiteit, de ôfstân fan it ljochtpaad en it oantal ljochtabsorberende dieltsjes op 'e dwersdoorsnede fan it ljochtpaad. Op it útgongspunt fan homogeen materiaal kin it oantal ljochtpaad ljochtabsorberende dieltsjes op 'e dwersdoorsnede beskôge wurde as ljochtabsorberende dieltsjes per ienheidsvolume, nammentlik materiaal sûgjende ljochtdieltsjeskonsintraasje, kin in wet fan Lambert-Bier krije: kin ynterpretearre wurde as materiaalkonsintraasje en optyske paadlingte per ienheidsvolume fan optyske tichtheid, materiaal sûgjende ljochtfermogen om te reagearjen op 'e aard fan it materiaal sûgjende ljocht. Mei oare wurden, de foarm fan 'e absorpsjespektrumkromme fan deselde stof is itselde, en de absolute posysje fan 'e absorpsjepiek sil allinich feroarje fanwegen de ferskillende konsintraasje, mar de relative posysje sil net feroare wurde. Yn it absorpsjeproses fynt de absorpsje fan alle stoffen plak yn it folume fan deselde seksje, en de absorberende stoffen binne net relatearre oan elkoar, en der besteane gjin fluorescerende ferbiningen, en der is gjin ferskynsel fan feroaring fan 'e eigenskippen fan it medium fanwegen ljochtstrieling. Dêrom is, foar de oplossing mei N-absorpsjekomponinten, de optyske tichtens addityf. De additiviteit fan optyske tichtens jout in teoretyske basis foar de kwantitative mjitting fan absorberende komponinten yn mingsels.
Yn biologyske weefseloptyk wurdt it spektrale gebiet fan 600 ~ 1300nm meastentiids "it finster fan biologyske spektroskopie" neamd, en it ljocht yn dizze bân hat spesjale betsjutting foar in protte bekende en ûnbekende spektrale terapy en spektrale diagnoaze. Yn it ynfrareade gebiet wurdt wetter de dominante ljochtabsorberende stof yn biologyske weefsels, dus de golflingte dy't troch it systeem oannaam wurdt, moat de absorpsjepyk fan wetter foarkomme om de ljochtabsorpsje-ynformaasje fan 'e doelstof better te krijen. Dêrom, binnen it tichtby-ynfrareade spektrumberik fan 600-950nm, omfetsje de wichtichste komponinten fan minsklik fingertopweefsel mei ljochtabsorpsjekapasiteit wetter yn it bloed, O2Hb (soerstofrike hemoglobine), RHb (fermindere hemoglobine) en perifeare hûdmelanine en oare weefsels.
Dêrom kinne wy de effektive ynformaasje krije oer de konsintraasje fan 'e te mjitten komponint yn it weefsel troch de gegevens fan it emisjespektrum te analysearjen. Dus as wy de O2Hb- en RHb-konsintraasjes hawwe, kenne wy de soerstofsaturaasje.Soerstofsaturaasje SpO2is it persintaazje fan it folume fan soerstofbûn soerstofrike hemoglobine (HbO2) yn it bloed as persintaazje fan 'e totale bindende hemoglobine (Hb), de konsintraasje fan bloedsoerstofpuls, dus wêrom wurdt it pulsoximeter neamd? Hjir is in nij konsept: bloedstreamvolumepulsweach. Tidens elke hertsyklus feroarsaket gearlûking fan it hert de bloeddruk yn 'e bloedfetten fan' e aortawoartel te ferheegjen, wat de bloedfetwand útwreidet. Omkeard feroarsaket diastole fan it hert de bloeddruk yn 'e bloedfetten fan' e aortawoartel te sakjen, wat feroarsaket dat de bloedfetwand gearlûkt. Mei de trochgeande werhelling fan 'e hertsyklus sil de konstante feroaring fan bloeddruk yn' e bloedfetten fan 'e aortawoartel oerdroegen wurde oan' e streamôfwerts ferbûne skippen en sels oan it heule arteriële systeem, wêrtroch't de trochgeande útwreiding en gearlûking fan 'e heule arteriële fasskulêre wand ûntstiet. Dat is, it periodike kloppen fan it hert makket pulsweagen yn 'e aorta dy't foarút ripple lâns de bloedfetwanden troch it arteriële systeem. Elke kear as it hert útwreidet en gearlûkt, produseart in feroaring yn druk yn it arteriële systeem in periodike pulsweach. Dit neame wy de pulsweach. De pulsweach kin in protte fysiologyske ynformaasje reflektearje, lykas hert, bloeddruk en bloedstream, wat wichtige ynformaasje kin leverje foar net-invasive deteksje fan spesifike fysike parameters fan it minsklik lichem.
Yn 'e medisinen wurdt pulsweach meastentiids ferdield yn twa soarten drukpulsweach en folumepulsweach. Drukpulsweach fertsjintwurdiget benammen bloeddrukoerdracht, wylst folumepulsweach periodike feroarings yn 'e bloedstream fertsjintwurdiget. Yn ferliking mei drukpulsweach befettet volumetryske pulsweach wichtiger kardiovaskulêre ynformaasje lykas minsklike bloedfetten en bloedstream. De net-invasive deteksje fan typyske bloedstreamfolumepulsweach kin berikt wurde troch fotoelektryske volumetryske pulsweachtracing. In spesifike ljochtweach wurdt brûkt om it mjitten diel fan it lichem te ferljochtsjen, en de striel berikt de fotoelektryske sensor nei refleksje of oerdracht. De ûntfongen striel sil de effektive karakteristike ynformaasje fan 'e volumetryske pulsweach drage. Omdat it bloedfolume periodyk feroaret mei de útwreiding en krimp fan it hert, is it bloedfolume it lytst as it hert diastole is, en de bloedabsorpsje fan ljocht, en de sensor detektearret de maksimale ljochtintensiteit; as it hert gearlûkt, is it folume maksimaal en de ljochtintensiteit dy't troch de sensor detektearre wurdt minimaal. By de net-invasive deteksje fan fingertoppen mei bloedstreamfolumepulsweach as de direkte mjitgegevens, moat de seleksje fan spektrale mjitlokaasje de folgjende prinsipes folgje.
1. De ieren fan bloedfetten moatte oerfloediger wêze, en it oanpart fan effektive ynformaasje lykas hemoglobine en ICG yn 'e totale materiaalynformaasje yn it spektrum moat ferbettere wurde.
2. It hat dúdlike skaaimerken fan feroaring fan bloedstreamvolume om effektyf folumepulsgolfsignaal te sammeljen
3. Om it minsklike spektrum mei goede werhelberens en stabiliteit te krijen, wurde de weefselkarakteristiken minder beynfloede troch yndividuele ferskillen.
4. It is maklik om spektrale deteksje út te fieren, en maklik akseptearre te wurden troch it ûnderwerp, om de ynterferinsjefaktoaren lykas rappe hertslach en mjitposysjebeweging feroarsake troch de stressemoasje te foarkommen.
Skematysk diagram fan bloedfetferdieling yn minsklike palm De posysje fan 'e earm kin de pulsweach amper detektearje, dus it is net geskikt foar it detektearjen fan bloedstreamfolume-pulsweach; De pols is tichtby de radiale arterie, it drukpulsweachsignaal is sterk, de hûd produseart maklik meganyske trilling, kin liede ta it deteksjesignaal neist de folume-pulsweach ek hûdrefleksje-pulsynformaasje, it is lestich om de skaaimerken fan bloedfolumeferoaring sekuer te karakterisearjen, is net geskikt foar mjitposysje; Hoewol de palm ien fan 'e gewoane klinyske bloedôfnameplakken is, is it bonke dikker as de finger, en de pulsweachamplitude fan palmfolume sammele troch diffuse refleksje is leger. Figuer 2-5 lit de ferdieling fan bloedfetten yn 'e palm sjen. As jo de figuer observearje, kin sjoen wurde dat d'r in protte kapillêre netwurken binne yn it foarste diel fan 'e finger, dy't it hemoglobine-ynhâld yn it minsklik lichem effektyf kinne reflektearje. Boppedat hat dizze posysje dúdlike skaaimerken fan bloedstreamfolumeferoaring, en is de ideale mjitposysje fan folume-pulsweach. It spier- en bonkeweefsel fan 'e fingers is relatyf tin, sadat de ynfloed fan eftergrûnynterferinsjeynformaasje relatyf lyts is. Derneist is de fingertop maklik te mjitten, en hat it ûnderwerp gjin psychologyske lêst, wat geunstich is foar it krijen fan in stabyl spektraal sinjaal mei in hege signaal-ruisferhâlding. De minsklike finger bestiet út bonke, nagel, hûd, weefsel, veneus bloed en arterieel bloed. Yn it proses fan ynteraksje mei ljocht feroaret it bloedfolume yn 'e perifeare arterie fan' e finger mei it slaan fan it hert, wat resulteart yn in feroaring fan 'e mjitting fan it optyske paad. Wylst de oare komponinten konstant bliuwe yn it heule proses fan ljocht.
As in bepaalde golflingte fan ljocht tapast wurdt op 'e epidermis fan 'e fingertop, kin de finger beskôge wurde as in mingsel, besteande út twa dielen: statyske matearje (it optyske paad is konstant) en dynamyske matearje (it optyske paad feroaret mei it folume fan it materiaal). As it ljocht opnommen wurdt troch it weefsel fan 'e fingertop, wurdt it trochstjoerde ljocht ûntfongen troch in fotodetektor. De yntensiteit fan it trochstjoerde ljocht dat troch de sensor sammele wurdt, wurdt fansels ferswakke troch de absorbearberens fan ferskate weefselkomponinten fan minsklike fingers. Neffens dizze eigenskip wurdt it lykweardige model fan fingerljochtabsorpsje fêststeld.
Geskikte persoan:
Fingertop pulsoximeteris geskikt foar minsken fan alle leeftiden, ynklusyf bern, folwoeksenen, âlderein, pasjinten mei koronêre hertsykte, hypertensie, hyperlipidemy, harsenstrombose en oare fasskulêre sykten en pasjinten mei astma, bronchitis, groanyske bronchitis, longhertsykte en oare sykheljenssykten.
Pleatsingstiid: 17 juny 2022
