Máy đo oxy xung đầu ngón tay được Millikan phát minh vào những năm 1940 để theo dõi nồng độ oxy trong máu động mạch, một chỉ số quan trọng về mức độ nghiêm trọng của COVID-19.Yonker bây giờ giải thích cách hoạt động của máy đo oxy xung đầu ngón tay?
Đặc điểm hấp thụ quang phổ của mô sinh học: Khi ánh sáng chiếu vào mô sinh học, tác động của mô sinh học lên ánh sáng có thể được chia thành bốn loại, bao gồm hấp thụ, tán xạ, phản xạ và huỳnh quang. Nếu loại trừ tán xạ, khoảng cách mà ánh sáng truyền qua sinh học mô chủ yếu được điều chỉnh bởi sự hấp thụ. Khi ánh sáng xuyên qua một số chất trong suốt (rắn, lỏng hoặc khí), cường độ ánh sáng giảm đáng kể do sự hấp thụ có mục tiêu của một số thành phần tần số cụ thể, đó là hiện tượng hấp thụ ánh sáng của các chất. Lượng ánh sáng mà một chất hấp thụ được gọi là mật độ quang học của nó, còn được gọi là độ hấp thụ.
Sơ đồ sự hấp thụ ánh sáng của vật chất trong toàn bộ quá trình truyền ánh sáng, lượng năng lượng ánh sáng được vật chất hấp thụ tỷ lệ thuận với ba yếu tố là cường độ ánh sáng, khoảng cách đường truyền ánh sáng và số lượng hạt hấp thụ ánh sáng trên mặt cắt ngang của đường ánh sáng. Trên tiền đề của vật liệu đồng nhất, số lượng đường ánh sáng hấp thụ các hạt trên mặt cắt ngang có thể được coi là các hạt hấp thụ ánh sáng trên một đơn vị thể tích, cụ thể là nồng độ hạt ánh sáng hút vật liệu, có thể đạt được định luật bia lambert: có thể được hiểu là nồng độ vật chất và độ dài đường quang trên một đơn vị thể tích của mật độ quang, khả năng ánh sáng hút vật liệu đáp ứng với bản chất của ánh sáng hút vật liệu. Nói cách khác, hình dạng của đường cong phổ hấp thụ của cùng một chất là như nhau và vị trí tuyệt đối của Đỉnh hấp thụ sẽ chỉ thay đổi do nồng độ khác nhau nhưng vị trí tương đối không thay đổi. Trong quá trình hấp thụ, quá trình hấp thụ các chất đều diễn ra trong cùng một thể tích, các chất hấp thụ không liên quan với nhau, không tồn tại hợp chất huỳnh quang và không có hiện tượng làm thay đổi tính chất của môi trường do bị hấp thụ. bức xạ ánh sáng. Vì vậy, đối với dung dịch có thành phần hấp thụ N thì mật độ quang mang tính cộng. Độ cộng của mật độ quang cung cấp cơ sở lý thuyết cho phép đo định lượng các thành phần hấp thụ trong hỗn hợp.
Trong quang học mô sinh học, vùng quang phổ 600 ~ 1300nm thường được gọi là "cửa sổ quang phổ sinh học", và ánh sáng trong dải này có ý nghĩa đặc biệt đối với nhiều liệu pháp quang phổ và chẩn đoán quang phổ đã biết và chưa biết. Ở vùng hồng ngoại, nước trở thành chất hấp thụ ánh sáng chiếm ưu thế trong các mô sinh học, do đó bước sóng được hệ thống sử dụng phải tránh đỉnh hấp thụ của nước để thu được thông tin hấp thụ ánh sáng của chất mục tiêu tốt hơn. Do đó, trong dải phổ cận hồng ngoại 600-950nm, các thành phần chính của mô đầu ngón tay con người có khả năng hấp thụ ánh sáng bao gồm nước trong máu, O2Hb (hemoglobin oxy hóa), RHb (giảm hemoglobin) và melanin ở da ngoại biên và các mô khác.
Do đó, chúng ta có thể thu được thông tin hiệu quả về nồng độ của thành phần cần đo trong mô bằng cách phân tích dữ liệu của phổ phát xạ. Vì vậy, khi có nồng độ O2Hb và RHb, chúng ta biết độ bão hòa oxy.Độ bão hòa oxy SpO2là tỷ lệ phần trăm thể tích của huyết sắc tố oxy hóa liên kết với oxy (HbO2) trong máu tính bằng phần trăm của tổng lượng huyết sắc tố liên kết (Hb), nồng độ của mạch oxy trong máu vậy tại sao lại gọi là máy đo oxy xung? Đây là một khái niệm mới: sóng xung thể tích lưu lượng máu. Trong mỗi chu kỳ tim, sự co bóp của tim làm cho huyết áp tăng lên trong các mạch máu ở gốc động mạch chủ, làm giãn thành mạch máu. Ngược lại, tâm trương của tim làm cho huyết áp giảm trong các mạch máu ở gốc động mạch chủ, khiến thành mạch máu co lại. Với sự lặp lại liên tục của chu kỳ tim, sự thay đổi liên tục của huyết áp trong các mạch máu gốc động mạch chủ sẽ được truyền đến các mạch hạ lưu nối với nó và thậm chí đến toàn bộ hệ thống động mạch, do đó hình thành nên sự giãn nở và co bóp liên tục của động mạch chủ. toàn bộ thành mạch máu động mạch. Nghĩa là, nhịp đập định kỳ của tim tạo ra các sóng xung trong động mạch chủ lan truyền dọc theo thành mạch máu khắp hệ thống động mạch. Mỗi khi tim giãn ra và co bóp, sự thay đổi áp suất trong hệ thống động mạch sẽ tạo ra một sóng xung định kỳ. Đây là những gì chúng ta gọi là sóng xung. Sóng xung có thể phản ánh nhiều thông tin sinh lý như tim, huyết áp và lưu lượng máu, có thể cung cấp thông tin quan trọng để phát hiện không xâm lấn các thông số vật lý cụ thể của cơ thể con người.
Trong y học, sóng xung thường được chia thành hai loại là sóng xung áp lực và sóng xung thể tích. Sóng xung áp lực chủ yếu đại diện cho sự truyền huyết áp, trong khi sóng xung thể tích đại diện cho những thay đổi định kỳ trong lưu lượng máu. So với sóng xung áp suất, sóng xung thể tích chứa nhiều thông tin quan trọng hơn về tim mạch như mạch máu và lưu lượng máu của con người. Việc phát hiện không xâm lấn sóng xung thể tích lưu lượng máu điển hình có thể đạt được bằng cách theo dõi sóng xung thể tích quang điện. Một làn sóng ánh sáng cụ thể được sử dụng để chiếu sáng bộ phận đo của cơ thể và chùm tia tới cảm biến quang điện sau khi phản xạ hoặc truyền qua. Chùm tia thu được sẽ mang thông tin đặc trưng hiệu dụng của sóng xung thể tích. Do lượng máu thay đổi theo chu kỳ theo sự giãn nở và co bóp của tim nên khi tim tâm trương, lượng máu nhỏ nhất, máu hấp thụ ánh sáng, cảm biến sẽ phát hiện cường độ ánh sáng tối đa; Khi tim co bóp, âm lượng ở mức tối đa và cường độ ánh sáng được cảm biến phát hiện ở mức tối thiểu. Trong việc phát hiện đầu ngón tay không xâm lấn với sóng xung thể tích lưu lượng máu là dữ liệu đo trực tiếp, việc lựa chọn vị trí đo quang phổ phải tuân theo các nguyên tắc sau
1. Các tĩnh mạch của mạch máu sẽ phong phú hơn và tỷ lệ thông tin hiệu quả như huyết sắc tố và ICG trong tổng thông tin vật chất trong quang phổ phải được cải thiện
2. Nó có đặc điểm rõ ràng là thay đổi thể tích lưu lượng máu để thu thập hiệu quả tín hiệu sóng xung thể tích
3. Để thu được quang phổ của con người có độ lặp lại và độ ổn định tốt, các đặc điểm của mô ít bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt của từng cá nhân.
4. Dễ dàng thực hiện phát hiện quang phổ và dễ dàng được đối tượng chấp nhận, để tránh các yếu tố gây nhiễu như nhịp tim nhanh và chuyển động vị trí đo do cảm xúc căng thẳng gây ra.
Sơ đồ phân bố mạch máu trong lòng bàn tay con người Vị trí của cánh tay khó có thể phát hiện được sóng xung nên không phù hợp để phát hiện sóng xung thể tích lưu lượng máu; Cổ tay ở gần động mạch quay, tín hiệu sóng xung áp suất mạnh, da dễ tạo ra rung động cơ học, có thể dẫn đến tín hiệu phát hiện, ngoài sóng xung âm lượng còn mang thông tin xung phản xạ của da, rất khó để xác định chính xác đặc trưng cho sự thay đổi thể tích máu, không phù hợp với vị trí đo; Mặc dù lòng bàn tay là một trong những vị trí lấy máu phổ biến trên lâm sàng, nhưng xương của nó dày hơn ngón tay và biên độ sóng xung của thể tích lòng bàn tay được thu thập bằng phản xạ khuếch tán thấp hơn. Hình 2-5 cho thấy sự phân bố của các mạch máu trong lòng bàn tay. Quan sát hình vẽ, có thể thấy ở phần trước của ngón tay có mạng lưới mao mạch dồi dào, có thể phản ánh hiệu quả hàm lượng huyết sắc tố trong cơ thể con người. Hơn nữa, vị trí này có đặc điểm rõ ràng là sự thay đổi thể tích lưu lượng máu và là vị trí đo lý tưởng của sóng xung thể tích. Các mô cơ và xương của ngón tay tương đối mỏng nên ảnh hưởng của thông tin nhiễu nền là tương đối nhỏ. Ngoài ra, đầu ngón tay rất dễ đo và đối tượng không có gánh nặng tâm lý, điều này có lợi cho việc thu được tín hiệu phổ tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm cao ổn định. Ngón tay của con người bao gồm xương, móng tay, da, mô, máu tĩnh mạch và máu động mạch. Trong quá trình tương tác với ánh sáng, lượng máu trong động mạch ngoại vi ngón tay thay đổi theo nhịp tim, dẫn đến thay đổi đường đo quang học. Trong khi các thành phần khác không đổi trong toàn bộ quá trình chiếu sáng.
Khi một bước sóng ánh sáng cụ thể được chiếu vào lớp biểu bì của đầu ngón tay, ngón tay có thể được coi là một hỗn hợp, bao gồm hai phần: vật chất tĩnh (đường quang không đổi) và vật chất động (đường quang thay đổi theo thể tích của vật liệu). Khi ánh sáng được mô đầu ngón tay hấp thụ, ánh sáng truyền qua sẽ được bộ tách sóng quang tiếp nhận. Cường độ ánh sáng truyền qua được cảm biến thu thập rõ ràng bị suy giảm do khả năng hấp thụ của các thành phần mô khác nhau của ngón tay con người. Theo đặc điểm này, mô hình hấp thụ ánh sáng tương đương của ngón tay được thiết lập.
Người phù hợp:
Máy đo oxy xung đầu ngón tayphù hợp cho mọi người ở mọi lứa tuổi, bao gồm trẻ em, người lớn, người già, bệnh nhân mắc bệnh tim mạch vành, tăng huyết áp, tăng lipid máu, huyết khối não và các bệnh mạch máu khác và bệnh nhân hen suyễn, viêm phế quản, viêm phế quản mãn tính, bệnh tim phổi và các bệnh về đường hô hấp khác.
Thời gian đăng: 17-06-2022
