Il pulsossimetro da dito è stato inventato da Millikan negli anni '40 per monitorare la concentrazione di ossigeno nel sangue arterioso, un importante indicatore della gravità del COVID-19.Yonker ora spiega come funziona il pulsossimetro da dito?
Caratteristiche di assorbimento spettrale del tessuto biologico: quando la luce viene irradiata sul tessuto biologico, l'effetto del tessuto biologico sulla luce può essere suddiviso in quattro categorie, tra cui assorbimento, diffusione, riflessione e fluorescenza. Se si esclude la diffusione, la distanza percorsa dalla luce attraverso i tessuti biologici il tessuto è governato principalmente dall'assorbimento.Quando la luce penetra alcune sostanze trasparenti (solide, liquide o gassose), l'intensità della luce diminuisce notevolmente a causa dell'assorbimento mirato di alcune componenti di frequenza specifiche, che è il fenomeno di assorbimento della luce da parte delle sostanze.La quantità di luce assorbita da una sostanza è chiamata densità ottica, nota anche come assorbanza.
Diagramma schematico dell'assorbimento della luce da parte della materia nell'intero processo di propagazione della luce, la quantità di energia luminosa assorbita dalla materia è proporzionale a tre fattori, che sono l'intensità della luce, la distanza del percorso luminoso e il numero di particelle che assorbono la luce su la sezione trasversale del percorso luminoso.Partendo dal presupposto che il materiale è omogeneo, il numero del percorso ottico delle particelle che assorbono la luce sulla sezione trasversale può essere considerato come particelle che assorbono la luce per unità di volume, vale a dire la concentrazione delle particelle di luce aspirate dal materiale, può ottenere la legge di Lambert: può essere interpretata come concentrazione del materiale e lunghezza del percorso ottico per unità di volume di densità ottica, capacità della luce di aspirazione del materiale di rispondere alla natura della luce di aspirazione del materiale. In altre parole, la forma della curva dello spettro di assorbimento della stessa sostanza è la stessa e la posizione assoluta del il picco di assorbimento cambierà solo a causa della diversa concentrazione, ma la posizione relativa rimarrà invariata.Nel processo di assorbimento, l'assorbimento delle sostanze avviene tutto nel volume della stessa sezione e le sostanze assorbenti non sono correlate tra loro e non esistono composti fluorescenti e non vi è alcun fenomeno di modifica delle proprietà del mezzo a causa di radiazione luminosa.Pertanto, per la soluzione con componenti di assorbimento N, la densità ottica è additiva.L'additività della densità ottica fornisce una base teorica per la misurazione quantitativa dei componenti assorbenti nelle miscele.
Nell'ottica dei tessuti biologici, la regione spettrale di 600 ~ 1300 nm è solitamente chiamata "la finestra della spettroscopia biologica" e la luce in questa banda ha un significato speciale per molte terapie spettrali e diagnosi spettrali conosciute e sconosciute.Nella regione dell'infrarosso, l'acqua diventa la sostanza dominante che assorbe la luce nei tessuti biologici, quindi la lunghezza d'onda adottata dal sistema deve evitare il picco di assorbimento dell'acqua per ottenere meglio le informazioni sull'assorbimento della luce della sostanza target.Pertanto, nell'intervallo dello spettro del vicino infrarosso di 600-950 nm, i componenti principali del tessuto della punta delle dita umane con capacità di assorbimento della luce includono acqua nel sangue, O2Hb (emoglobina ossigenata), RHb (emoglobina ridotta) e melanina cutanea periferica e altri tessuti.
Analizzando i dati dello spettro di emissione possiamo quindi ottenere l'informazione effettiva della concentrazione del componente da misurare nel tessuto.Quindi, quando abbiamo le concentrazioni di O2Hb e RHb, conosciamo la saturazione di ossigeno.Saturazione dell'ossigeno SpO2è la percentuale del volume di emoglobina ossigenata legata all'ossigeno (HbO2) nel sangue come percentuale dell'emoglobina legante totale (Hb), la concentrazione dell'impulso di ossigeno nel sangue, quindi perché si chiama pulsossimetro?Ecco un nuovo concetto: onda di impulso del volume del flusso sanguigno.Durante ogni ciclo cardiaco, la contrazione del cuore provoca un aumento della pressione sanguigna nei vasi sanguigni della radice aortica, che dilata la parete dei vasi sanguigni.Al contrario, la diastole del cuore provoca un abbassamento della pressione sanguigna nei vasi sanguigni della radice aortica, provocando la contrazione della parete dei vasi sanguigni.Con la continua ripetizione del ciclo cardiaco, la costante variazione della pressione sanguigna nei vasi sanguigni della radice aortica si trasmetterà ai vasi a valle ad essa collegati ed anche a tutto il sistema arterioso, formando così la continua espansione e contrazione del ciclo cardiaco. intera parete vascolare arteriosa.Cioè, il battito periodico del cuore crea onde di polso nell’aorta che si propagano lungo le pareti dei vasi sanguigni in tutto il sistema arterioso.Ogni volta che il cuore si espande e si contrae, una variazione di pressione nel sistema arterioso produce un'onda di polso periodica.Questo è ciò che chiamiamo onda di impulso.L'onda del polso può riflettere molte informazioni fisiologiche come il cuore, la pressione sanguigna e il flusso sanguigno, che possono fornire informazioni importanti per il rilevamento non invasivo di parametri fisici specifici del corpo umano.
In medicina, l'onda del polso è solitamente divisa in due tipi: onda del polso di pressione e onda del polso di volume.L'onda del polso di pressione rappresenta principalmente la trasmissione della pressione sanguigna, mentre l'onda del polso di volume rappresenta i cambiamenti periodici nel flusso sanguigno.Rispetto all'onda del polso pressoria, l'onda del polso volumetrica contiene informazioni cardiovascolari più importanti come i vasi sanguigni umani e il flusso sanguigno.Il rilevamento non invasivo dell'onda di impulso volumetrica tipica del flusso sanguigno può essere ottenuto mediante il tracciamento dell'onda di impulso volumetrico fotoelettrico.Un'onda di luce specifica viene utilizzata per illuminare la parte del corpo da misurare e il raggio raggiunge il sensore fotoelettrico dopo la riflessione o la trasmissione.Il raggio ricevuto trasporterà le informazioni caratteristiche effettive dell'onda di impulso volumetrico.Poiché il volume del sangue cambia periodicamente con l'espansione e la contrazione del cuore, quando si verifica la diastole del cuore, il volume del sangue è minimo, l'assorbimento della luce da parte del sangue, il sensore ha rilevato l'intensità della luce massima;Quando il cuore si contrae, il volume è massimo e l'intensità luminosa rilevata dal sensore è minima.Nel rilevamento non invasivo dei polpastrelli con l'onda del polso del volume del flusso sanguigno come dati di misurazione diretta, la selezione del sito di misurazione spettrale dovrebbe seguire i seguenti principi
1. Le vene dei vasi sanguigni dovrebbero essere più abbondanti e la proporzione di informazioni efficaci come emoglobina e ICG nelle informazioni materiali totali nello spettro dovrebbe essere migliorata
2. Presenta evidenti caratteristiche di variazione del volume del flusso sanguigno per raccogliere in modo efficace il segnale dell'onda di impulso del volume
3. Per ottenere lo spettro umano con buona ripetibilità e stabilità, le caratteristiche dei tessuti sono meno influenzate dalle differenze individuali.
4. È facile eseguire il rilevamento spettrale e facile da accettare da parte del soggetto, in modo da evitare fattori di interferenza come la frequenza cardiaca rapida e il movimento della posizione di misurazione causati dall'emozione di stress.
Diagramma schematico della distribuzione dei vasi sanguigni nel palmo umano La posizione del braccio difficilmente può rilevare l'onda del polso, quindi non è adatta per il rilevamento dell'onda del polso del volume del flusso sanguigno;Il polso è vicino all'arteria radiale, il segnale dell'onda del polso di pressione è forte, la pelle è facile da produrre vibrazioni meccaniche, può portare al segnale di rilevamento oltre all'onda del polso del volume trasporta anche informazioni sul polso di riflessione della pelle, è difficile da precisare caratterizzare le caratteristiche del cambiamento del volume del sangue, non è adatto per la posizione di misurazione;Sebbene il palmo sia uno dei siti più comuni di prelievo clinico del sangue, il suo osso è più spesso del dito e l'ampiezza dell'onda del polso del volume del palmo raccolto mediante riflessione diffusa è inferiore.La Figura 2-5 mostra la distribuzione dei vasi sanguigni nel palmo.Osservando la figura si può vedere che nella parte anteriore del dito sono presenti abbondanti reti capillari, che possono riflettere efficacemente il contenuto di emoglobina nel corpo umano.Inoltre, questa posizione ha evidenti caratteristiche di variazione del volume del flusso sanguigno ed è la posizione di misurazione ideale dell'onda del polso del volume.I tessuti muscolari e ossei delle dita sono relativamente sottili, quindi l'influenza delle informazioni sull'interferenza di fondo è relativamente piccola.Inoltre, la punta del dito è facile da misurare e il soggetto non ha alcun peso psicologico, il che è favorevole a ottenere un segnale spettrale stabile con un elevato rapporto segnale-rumore.Il dito umano è costituito da ossa, unghie, pelle, tessuti, sangue venoso e sangue arterioso.Nel processo di interazione con la luce, il volume del sangue nell'arteria periferica del dito cambia con il battito del cuore, con conseguente modifica della misurazione del percorso ottico.Mentre le altre componenti sono costanti in tutto il processo della luce.
Quando una particolare lunghezza d'onda della luce viene applicata all'epidermide del polpastrello, il dito può essere considerato come una miscela composta da due parti: materia statica (il percorso ottico è costante) e materia dinamica (il percorso ottico cambia con il volume del polpastrello). Materiale).Quando la luce viene assorbita dal tessuto del polpastrello, la luce trasmessa viene ricevuta da un fotorivelatore.L'intensità della luce trasmessa raccolta dal sensore è ovviamente attenuata a causa dell'assorbibilità dei vari componenti tissutali delle dita umane.In base a questa caratteristica viene stabilito il modello equivalente dell'assorbimento della luce delle dita.
Persona adatta:
Pulsossimetro da ditoè adatto a persone di tutte le età, compresi bambini, adulti, anziani, pazienti con malattia coronarica, ipertensione, iperlipidemia, trombosi cerebrale e altre malattie vascolari e pazienti con asma, bronchite, bronchite cronica, malattia cardiaca polmonare e altre malattie respiratorie.
Orario di pubblicazione: 17 giugno 2022
