Fingropinta pulsoksimetro estis inventita de Millikan en la 1940-aj jaroj por monitori la koncentriĝon de oksigeno en arteria sango, grava indikilo de la severeco de COVID-19.Yonker nun klarigas kiel funkcias fingropinta pulsoksimetro?
Spektraj sorbaj karakterizaĵoj de biologia histo: Kiam lumo estas surradiita al biologia histo, la efiko de biologia histo sur lumon povas esti dividita en kvar kategoriojn, inkluzive de sorbo, disĵeto, reflekto kaj fluoresko. Se disĵeto estas ekskludita, la distanco, kiun lumo trairas biologian histon, estas ĉefe regata de sorbo. Kiam lumo penetras iujn travideblajn substancojn (solidajn, likvajn aŭ gasajn), la intenseco de lumo signife malpliiĝas pro la celita sorbo de iuj specifaj frekvencaj komponantoj, kio estas la sorba fenomeno de lumo fare de substancoj. Kiom da lumo substanco sorbas nomiĝas ĝia optika denseco, ankaŭ konata kiel absorbo.
Skemo de lumsorbado fare de materio. Dum la tuta procezo de lumdisvastiĝo, la kvanto de lumenergio sorbita de materio estas proporcia al tri faktoroj: la lumintenseco, la distanco de la lumvojo kaj la nombro de lum-sorbaj partikloj sur la transversa sekcio de la lumvojo. Surbaze de la premiso de homogena materialo, la nombro de lum-sorbaj partikloj sur la transversa sekcio povas esti konsiderata kiel lum-sorbaj partikloj por unuo da volumeno, nome la koncentriĝo de lum-partikloj en la materiala suĉo, laŭ la leĝo de Lambert-biero: ĝi povas esti interpretita kiel la koncentriĝo de la materialo kaj la longo de la optika vojo por unuo da volumeno, kaj la kapablo de la materiala suĉo respondi al la naturo de la lum-suĉo. Alivorte, la formo de la sorba spektrokurbo de la sama substanco estas la sama, kaj la absoluta pozicio de la sorba pinto ŝanĝiĝos nur pro la malsama koncentriĝo, sed la relativa pozicio restos senŝanĝa. En la sorba procezo, ĉiuj substancoj sorbiĝas en la volumeno de la sama sekcio, kaj la sorbaj substancoj ne rilatas unu al la alia, kaj ne ekzistas fluoreskaj kombinaĵoj, kaj ne ekzistas fenomeno de ŝanĝo de la ecoj de la medio pro lumradiado. Tial, por la solvaĵo kun N-absorbaj komponantoj, la optika denseco estas aditiva. La aditiveco de optika denseco provizas teorian bazon por la kvanta mezurado de absorbaj komponantoj en miksaĵoj.
En biologia histoptiko, la spektra regiono de 600 ~ 1300nm estas kutime nomata "la fenestro de biologia spektroskopio", kaj la lumo en ĉi tiu bendo havas specialan signifon por multaj konataj kaj nekonataj spektraj terapioj kaj spektraj diagnozoj. En la infraruĝa regiono, akvo fariĝas la domina lum-absorba substanco en biologiaj histoj, do la ondolongo adoptita de la sistemo devas eviti la absorban pinton de akvo por pli bone akiri la lum-absorbajn informojn de la cela substanco. Tial, ene de la preskaŭ-infraruĝa spektra gamo de 600-950nm, la ĉefaj komponantoj de homa fingropinta histo kun lum-absorba kapacito inkluzivas akvon en sango, O2Hb (oksigenita hemoglobino), RHb (reduktita hemoglobino) kaj periferian haŭtan melaninon kaj aliajn histojn.
Tial, ni povas akiri la efikan informon pri la koncentriĝo de la mezurota komponanto en la histo per analizo de la datumoj de la emisia spektro. Do, kiam ni havas la koncentriĝojn de O2Hb kaj RHb, ni scias la oksigenan saturiĝon.Oksigena saturiĝo SpO2estas la procento de la volumeno de oksigen-ligita oksigenita hemoglobino (HbO2) en la sango kiel procento de la totala liganta hemoglobino (Hb), la koncentriĝo de sangoksigena pulso, do kial ĝi nomiĝas pulsoksimetro? Jen nova koncepto: sangofluo-volumeno-pulso-ondo. Dum ĉiu korciklo, la kuntiriĝo de la koro kaŭzas plialtiĝon de la sangopremo en la sangaj vaskuloj de la aorta radiko, kio dilatas la sangvaskulan muron. Male, la diastolo de la koro kaŭzas malpliiĝon de la sangopremo en la sangaj vaskuloj de la aorta radiko, kio kaŭzas kuntiriĝon de la sangvaskula muro. Kun la kontinua ripetado de la korciklo, la konstanta ŝanĝo de sangopremo en la sangaj vaskuloj de la aorta radiko estos transdonita al la malsuprenfluaj vaskuloj konektitaj kun ĝi kaj eĉ al la tuta arteria sistemo, tiel formante la kontinuan ekspansion kaj kuntiriĝon de la tuta arteria vaskula muro. Tio estas, la perioda batado de la koro kreas pulsondojn en la aorto, kiuj ondetas antaŭen laŭ la sangvaskulaj muroj tra la arteria sistemo. Ĉiufoje kiam la koro ekspansiiĝas kaj kuntiriĝas, ŝanĝo de premo en la arteria sistemo produktas periodan pulsondondon. Jen kion ni nomas la pulsa ondo. Pulsa ondo povas reflekti multajn fiziologiajn informojn kiel ekzemple koron, sangopremon kaj sangofluon, kio povas provizi gravajn informojn por neinvazia detekto de specifaj fizikaj parametroj de la homa korpo.
En medicino, pulsa ondo kutime dividiĝas en du tipojn: prema pulsa ondo kaj volumena pulsa ondo. Prema pulsa ondo ĉefe reprezentas la transdonon de sangopremo, dum volumena pulsa ondo reprezentas periodajn ŝanĝojn en sangofluo. Kompare kun prema pulsa ondo, volumetra pulsa ondo enhavas pli gravajn informojn pri kardiovaskulaj malsanoj, kiel ekzemple homaj sangaj vaskuloj kaj sangofluo. La neinvazia detekto de tipa sangofluo-volumena pulsa ondo povas esti atingita per fotoelektra volumetra pulsa ondospurado. Specifa lumondo estas uzata por lumigi la mezuratan parton de la korpo, kaj la radio atingas la fotoelektran sensilon post reflekto aŭ transdono. La ricevita radio portos la efikajn karakterizajn informojn de la volumetra pulsa ondo. Ĉar la sangovolumeno periode ŝanĝiĝas kun la ekspansio kaj kuntiriĝo de la koro, dum la kordiastolo, la sangovolumeno estas plej malgranda, kaj la sangosorbo de lumo, la sensilo detektas la maksimuman lumintensecon; kiam la koro kuntiriĝas, la volumeno estas maksimuma kaj la lumintenseco detektita de la sensilo estas minimuma. Ĉe la neinvazia detekto de fingropintoj kun sangofluo-volumena pulsa ondo kiel rekta mezurdatumo, la elekto de spektra mezurloko devas sekvi la jenajn principojn.
1. La vejnoj de sangaj vaskuloj devus esti pli abundaj, kaj la proporcio de efikaj informoj kiel hemoglobino kaj ICG en la totala materiala informo en la spektro devus esti plibonigita.
2. Ĝi havas evidentajn karakterizaĵojn de ŝanĝo de sangofluo por efike kolekti volumenan pulsan ondosignalon
3. Por atingi la homan spektron kun bona ripeteblo kaj stabileco, la karakterizaĵoj de la histoj estas malpli influitaj de individuaj diferencoj.
4. Estas facile efektivigi spektran detekton, kaj facile akcepti ĝin de la subjekto, por eviti interferfaktorojn kiel rapidan korfrekvencon kaj movadon de mezurpozicio kaŭzitajn de stresa emocio.
Skema diagramo de la distribuo de sangaj vaskuloj en la homa manplato. La pozicio de la brako apenaŭ povas detekti la pulsan ondon, do ĝi ne taŭgas por detekti la pulsan ondon de sangofluo kaj volumeno; la pojno estas proksime al la radia arterio, la prema pulsa onda signalo estas forta, la haŭto facile produktas mekanikan vibradon, kio povas konduki al tio, ke la detekta signalo, aldone al la volumena pulsa ondo, ankaŭ portas haŭtreflektajn pulsinformojn. Estas malfacile precize karakterizi la karakterizaĵojn de la ŝanĝo de sangovolumeno, kaj ĝi ne taŭgas por mezurado. Kvankam la manplato estas unu el la oftaj klinikaj lokoj por sangoprenado, ĝia osto estas pli dika ol tiu de la fingro, kaj la pulsa onda amplitudo de la manplata volumeno kolektita per difuza reflekto estas pli malalta. Figuro 2-5 montras la distribuon de sangaj vaskuloj en la manplato. Observante la figuron, oni povas vidi, ke ekzistas abundaj kapilaraj retoj en la antaŭa parto de la fingro, kiuj povas efike reflekti la hemoglobinan enhavon en la homa korpo. Krome, ĉi tiu pozicio havas evidentajn karakterizaĵojn por ŝanĝo de sangofluo kaj volumeno, kaj estas la ideala mezurpozicio por volumena pulsa ondo. La muskolaj kaj ostaj histoj de la fingroj estas relative maldikaj, do la influo de fonaj interferinformoj estas relative malgranda. Krome, la fingropinto estas facile mezurebla, kaj la subjekto ne havas psikologian ŝarĝon, kio kondukas al stabila spektra signalo kun alta signalo-bruo-rilatumo. Homa fingro konsistas el osto, ungo, haŭto, histo, vejna sango kaj arteria sango. En la procezo de interagado kun lumo, la sangovolumeno en la periferia arterio de la fingro ŝanĝiĝas kun la korbato, rezultante en ŝanĝo de la optika vojo mezurado. Dum la aliaj komponantoj restas konstantaj en la tuta procezo de lumo.
Kiam specifa ondolongo de lumo estas aplikata al la epidermo de la fingropinto, la fingro povas esti rigardata kiel miksaĵo, konsistanta el du partoj: statika materio (la optika vojo estas konstanta) kaj dinamika materio (la optika vojo ŝanĝiĝas laŭ la volumeno de la materialo). Kiam la lumo estas absorbita de la fingropinta histo, la transdonita lumo estas ricevita de fotodetektilo. La intenseco de transdonita lumo kolektita de la sensilo estas evidente malpliigita pro la sorbebleco de diversaj histaj komponantoj de homaj fingroj. Laŭ ĉi tiu karakterizaĵo, la ekvivalenta modelo de fingrolumabsorbo estas establita.
Taŭga persono:
Fingropinta pulsoksimetrotaŭgas por homoj de ĉiuj aĝoj, inkluzive de infanoj, plenkreskuloj, maljunuloj, pacientoj kun koronaria kormalsano, hipertensio, hiperlipidemio, cerba trombozo kaj aliaj vaskulaj malsanoj kaj pacientoj kun astmo, bronkito, kronika bronkito, pulma kormalsano kaj aliaj spiraj malsanoj.
Afiŝtempo: 17-a de junio 2022
