Манжалардын учундагы пульсоксиметрди 1940-жылдары Millikan компаниясы артериялык кандагы кычкылтектин концентрациясын көзөмөлдөө үчүн ойлоп тапкан, бул COVID-19дун оордугунун маанилүү көрсөткүчү.Йонкер Эми манжалардын пульсоксиметри кандай иштээрин түшүндүрүп берейинби?
Биологиялык ткандардын спектрдик сиңирүү мүнөздөмөлөрү: Жарык биологиялык ткандарга нурланганда, биологиялык ткандардын жарыкка тийгизген таасирин төрт категорияга бөлүүгө болот, анын ичинде сиңирүү, чачыратуу, чагылуу жана флуоресценция. Эгерде чачыратуу эске алынбаса, жарыктын биологиялык ткандар аркылуу өтүүчү аралыгы негизинен сиңирүү менен аныкталат. Жарык кээ бир тунук заттарга (катуу, суюк же газ түрүндө) киргенде, жарыктын интенсивдүүлүгү кээ бир белгилүү жыштык компоненттеринин максаттуу сиңирилишинен улам бир топ төмөндөйт, бул заттар тарабынан жарыктын сиңирүү кубулушу. Заттын канча жарыкты сиңиргени анын оптикалык тыгыздыгы деп аталат, ал сиңирүү деп да аталат.
Жарыктын таралышынын бүтүндөй процессинде заттын жарыкты сиңирүүсүнүн схемалык диаграммасында зат сиңирген жарык энергиясынын көлөмү үч факторго пропорционалдуу, алар жарыктын интенсивдүүлүгү, жарык жолунун аралыгы жана жарык жолунун кесилишиндеги жарыкты сиңирүүчү бөлүкчөлөрдүн саны. Бир тектүү материалдын шартында, кесилишиндеги жарык жолунун саны бирдик көлөмдөгү жарыкты сиңирүүчү бөлүкчөлөр катары каралышы мүмкүн, тактап айтканда, материалдын соруучу жарык бөлүкчөлөрүнүн концентрациясы, Ламберт Сыра мыйзамын алууга болот: материалдын концентрациясы жана оптикалык тыгыздыктын бирдик көлөмдөгү оптикалык жолдун узундугу катары чечмелениши мүмкүн, материалдын соруучу жарыктын материалдын соруучу жарыктын мүнөзүнө жооп берүү жөндөмү. Башкача айтканда, бир эле заттын сиңирүү спектринин ийри сызыгынын формасы бирдей жана сиңирүү чокусунун абсолюттук абалы ар кандай концентрациядан улам гана өзгөрөт, бирок салыштырмалуу абалы өзгөрүүсүз калат. Абсорбция процессинде бардык заттардын сиңирилиши бир эле кесилиштин көлөмүндө болот жана сиңирүүчү заттар бири-бири менен байланышсыз, жана флуоресценттик кошулмалар жок, жана жарык нурлануусуна байланыштуу чөйрөнүн касиеттеринин өзгөрүшү кубулушу жок. Ошондуктан, N2 сиңирүү компоненттери бар эритме үчүн оптикалык тыгыздык аддитивдүү болот. Оптикалык тыгыздыктын аддитивдүүлүгү аралашмалардагы сиңирүүчү компоненттерди сандык өлчөө үчүн теориялык негиз түзөт.
Биологиялык ткандардын оптикасында 600 ~ 1300 нм спектрдик аймак адатта "биологиялык спектроскопиянын терезеси" деп аталат жана бул тилкедеги жарык көптөгөн белгилүү жана белгисиз спектрдик терапия жана спектрдик диагноз үчүн өзгөчө мааниге ээ. Инфракызыл аймакта суу биологиялык ткандардагы басымдуу жарыкты сиңирүүчү затка айланат, андыктан система тарабынан кабыл алынган толкун узундугу максаттуу заттын жарыкты сиңирүү маалыматын жакшыраак алуу үчүн суунун сиңирүү чокусунан качышы керек. Ошондуктан, 600-950 нм жакын инфракызыл спектр диапазонунда адамдын манжаларынын учундагы ткандардын жарыкты сиңирүү жөндөмдүүлүгүнө ээ болгон негизги компоненттерине кандагы суу, O2Hb (кычкылтек менен байытылган гемоглобин), RHb (азайтылган гемоглобин) жана перифериялык теринин меланини жана башка ткандар кирет.
Ошондуктан, биз эмиссия спектринин маалыматтарын талдоо менен ткандарда өлчөнө турган компоненттин концентрациясы жөнүндө натыйжалуу маалыматты ала алабыз. Ошентип, O2Hb жана RHb концентрациялары болгондо, биз кычкылтек менен каныккандыкты билебиз.Кычкылтек менен каныккан SpO2кандагы кычкылтек менен байланышкан кычкылтек менен байланган гемоглобиндин (HbO2) көлөмүнүн пайызы жалпы байланыш гемоглобининин (Hb) пайызы катары, кандагы кычкылтек импульсунун концентрациясы кандай, анда эмне үчүн ал пульсоксиметр деп аталат? Бул жерде жаңы түшүнүк бар: кан агымынын көлөмү пульс толкуну. Ар бир жүрөк циклинде жүрөктүн жыйрылуусунан аорта тамырынын кан тамырларында кан басымы көтөрүлүп, кан тамыр дубалын кеңейтет. Тескерисинче, жүрөктүн диастоласынан аорта тамырынын кан тамырларында кан басымы төмөндөп, кан тамыр дубалынын жыйрылуусуна алып келет. Жүрөк циклинин үзгүлтүксүз кайталанышы менен аорта тамырынын кан тамырларындагы кан басымынын тынымсыз өзгөрүшү аны менен байланышкан төмөнкү агымдагы кан тамырларга жана ал тургай бүтүндөй артериялык системага берилет, ошентип, бүтүндөй артериялык кан тамыр дубалынын үзгүлтүксүз кеңейиши жана жыйрылуусун пайда кылат. Башкача айтканда, жүрөктүн мезгилдүү согуусу аортада пульс толкундарын жаратат, алар артериялык система боюнча кан тамыр дубалдары боюнча алдыга жылат. Жүрөк ар бир жолу кеңейип жана жыйрылууда, артериялык системадагы басымдын өзгөрүшү мезгилдүү пульс толкунун пайда кылат. Муну биз пульс толкуну деп атайбыз. Пульс толкуну жүрөк, кан басымы жана кан агымы сыяктуу көптөгөн физиологиялык маалыматтарды чагылдыра алат, бул адам денесинин белгилүү бир физикалык параметрлерин инвазивдүү эмес аныктоо үчүн маанилүү маалымат бере алат.
Медицинада импульстук толкун көбүнчө басым импульстук толкуну жана көлөм импульстук толкун болуп эки түргө бөлүнөт. Басым импульстук толкуну негизинен кан басымынын берилишин билдирет, ал эми көлөм импульстук толкуну кан агымынын мезгилдүү өзгөрүүлөрүн билдирет. Басым импульстук толкуну менен салыштырганда, көлөмдүк импульстук толкун адамдын кан тамырлары жана кан агымы сыяктуу маанилүү жүрөк-кан тамыр маалыматтарын камтыйт. Кан агымынын көлөмү импульстук толкунунун типтүү инвазивдүү эмес аныктоого фотоэлектрдик көлөмдүк импульстук толкундарды көзөмөлдөө аркылуу жетишүүгө болот. Дененин өлчөө бөлүгүн жарыктандыруу үчүн белгилүү бир жарык толкуну колдонулат жана нур чагылышуудан же берүүдөн кийин фотоэлектрдик сенсорго жетет. Кабыл алынган нур көлөмдүк импульстук толкундун натыйжалуу мүнөздөмө маалыматын алып жүрөт. Кандын көлөмү жүрөктүн кеңейиши жана кысылышы менен мезгил-мезгили менен өзгөрүп тургандыктан, жүрөк диастола болгондо, кандын көлөмү эң аз болгондо, жарыктын канга сиңиши, сенсор максималдуу жарык интенсивдүүлүгүн аныктайт; жүрөк кысылганда, көлөм максималдуу болот жана сенсор тарабынан аныкталган жарык интенсивдүүлүгү минималдуу болот. Кан агымынын көлөмү импульстук толкунун түз өлчөө маалыматтары катары манжалардын учтарын инвазивдүү эмес аныктоодо, спектрдик өлчөө ордун тандоо төмөнкү принциптерге ылайык келиши керек.
1. Кан тамырларынын веналары көбүрөөк болушу керек жана спектрдеги жалпы материалдык маалыматта гемоглобин жана ICG сыяктуу натыйжалуу маалыматтын үлүшү жакшыртылышы керек.
2. Көлөмдүк импульстук толкун сигналын натыйжалуу чогултуу үчүн кан агымынын көлөмүнүн өзгөрүшүнүн айкын мүнөздөмөлөрүнө ээ
3. Адамдын спектрин жакшы кайталануучу жана туруктуу кылуу үчүн, ткандардын мүнөздөмөлөрүнө жеке айырмачылыктар азыраак таасир этет.
4. Спектрдик детекторлоону жүргүзүү оңой жана субъект тарабынан кабыл алынышы оңой, ошондуктан стресстик эмоциядан улам пайда болгон жүрөктүн тез согушу жана өлчөө позициясынын кыймылы сыяктуу тоскоолдук факторлорунан качууга болот.
Адамдын алаканындагы кан тамырларынын бөлүштүрүлүшүнүн схемалык диаграммасы Колдун абалы пульс толкунун дээрлик аныктай албайт, ошондуктан ал кан агымынын көлөмүнүн пульс толкунун аныктоого ылайыктуу эмес; Билек радиалдык артерияга жакын, басым пульс толкунунун сигналы күчтүү, тери механикалык титирөөнү оңой чыгарат, көлөм пульс толкунунан тышкары аныктоо сигналына алып келиши мүмкүн, ошондой эле теринин чагылышы пульс маалыматын алып жүрөт, кан көлөмүнүн өзгөрүшүнүн мүнөздөмөлөрүн так мүнөздөө кыйын, өлчөө абалына ылайыктуу эмес; Алакан клиникалык кан алуунун кеңири таралган жерлеринин бири болгону менен, анын сөөгү манжага караганда калыңыраак жана диффузиялык чагылышуу менен чогултулган алакан көлөмүнүн пульс толкунунун амплитудасы төмөн. 2-5-сүрөттө алакандагы кан тамырларынын бөлүштүрүлүшү көрсөтүлгөн. Сүрөттү карап, манжанын алдыңкы бөлүгүндө адам денесиндеги гемоглобиндин курамын натыйжалуу чагылдыра турган капиллярдык тармактар көп экенин көрүүгө болот. Андан тышкары, бул абал кан агымынын көлөмүнүн өзгөрүшүнүн айкын мүнөздөмөлөрүнө ээ жана көлөм пульс толкунунун өлчөө үчүн идеалдуу абал болуп саналат. Манжалардын булчуң жана сөөк ткандары салыштырмалуу жука, андыктан фондук интерференция маалыматынын таасири салыштырмалуу аз. Мындан тышкары, манжанын учун өлчөө оңой жана субъектте психологиялык жүк жок, бул туруктуу жогорку сигнал-ызы-чуу катышын спектрдик сигнал алууга өбөлгө түзөт. Адамдын манжасы сөөктөн, тырмактан, териден, ткандардан, веноздук кандан жана артериялык кандан турат. Жарык менен өз ара аракеттенүү процессинде манжанын перифериялык артериясындагы кандын көлөмү жүрөктүн согушу менен өзгөрүп, оптикалык жолдун өлчөөсүнүн өзгөрүшүнө алып келет. Ал эми башка компоненттер жарыктын бүтүндөй процессинде туруктуу болот.
Манжанын учунун эпидермисине белгилүү бир толкун узундугундагы жарык тийгенде, манжаны аралашма катары кароого болот, ал эки бөлүктөн турат: статикалык зат (оптикалык жол туруктуу) жана динамикалык зат (оптикалык жол материалдын көлөмүнө жараша өзгөрөт). Жарык манжанын учунун тканына сиңгенде, өткөрүлгөн жарыкты фотодетектор кабыл алат. Сенсор тарабынан чогултулган өткөрүлгөн жарыктын интенсивдүүлүгү адамдын манжаларынын ар кандай ткандык компоненттеринин сиңирүү жөндөмдүүлүгүнөн улам басаңдайт. Бул мүнөздөмөгө ылайык, манжанын жарыгын сиңирүүсүнүн эквиваленттүү модели түзүлөт.
Ылайыктуу адам:
Манжа учу менен пульсоксиметрбалдар, чоңдор, улгайган адамдар, жүрөктүн коронардык оорусу, гипертония, гиперлипидемия, мээнин тромбозу жана башка кан тамыр оорулары менен ооругандар жана астма, бронхит, өнөкөт бронхит, өпкө жүрөк оорусу жана башка дем алуу органдарынын оорулары менен ооругандар сыяктуу бардык курактагы адамдар үчүн ылайыктуу.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 17-июну
