Máy đo nồng độ oxy trong máu 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 hãy giải thích cách hoạt động của máy đo nồng độ oxy trong máu ở đầu ngón tay?
Đặc điểm hấp thụ quang phổ của mô sinh học: Khi ánh sáng được 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 không tính đến tán xạ, khoảng cách ánh sáng truyền qua mô sinh học chủ yếu được chi phối 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, đây 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 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, đó là cường độ ánh sáng, khoảng cách của đường đi của ánh sáng và số lượng các hạt hấp thụ ánh sáng trên mặt cắt ngang của đường đi của ánh sáng. Trên cơ sở vật liệu đồng nhất, số lượng đường đi của các hạt hấp thụ ánh sáng trên mặt cắt ngang có thể được coi là các hạt hấp thụ ánh sáng trên một đơn vị thể tích, tức là nồng độ hạt ánh sáng hút vật liệu, có thể thu được định luật Lambert Beer: có thể được hiểu là nồng độ vật liệu và độ dài đường đi quang học trên một đơn vị thể tích của mật độ quang, khả năng hấp thụ ánh sáng của vật liệu để phản ứng với bản chất của ánh sáng hút vật liệu. Nói cách khác, hình dạng của đường cong quang 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 sẽ không đổi. Trong quá trình hấp thụ, sự hấp thụ các chất đều diễn ra trong cùng một thể tích của một mặt cắt và các chất hấp thụ không liên quan đến nhau, và không tồn tại hợp chất huỳnh quang, và không có hiện tượng thay đổi tính chất của môi trường do bức xạ ánh sáng. Do đó, đối với dung dịch có thành phần hấp thụ N, mật độ quang học là cộng tính. Tính cộng tính của mật độ quang học 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. Trong vùng hồng ngoại, nước trở thành chất hấp thụ ánh sáng chủ yếu trong các mô sinh học, do đó bước sóng mà hệ thống áp dụng phải tránh đỉnh hấp thụ của nước để có thể thu được thông tin hấp thụ ánh sáng của chất mục tiêu tốt hơn. Do đó, trong phạm vi phổ hồng ngoại gần 600-950nm, các thành phần chính của mô đầu ngón tay người có khả năng hấp thụ ánh sáng bao gồm nước trong máu, O2Hb (hemoglobin oxy hóa), RHb (hemoglobin khử) và melanin da ngoại vi 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 quang phổ phát xạ. Vì vậy, khi chúng ta có nồng độ O2Hb và RHb, chúng ta biết được độ bão hòa oxy.Độ bão hòa oxy SpO2là tỷ lệ phần trăm thể tích hemoglobin oxy hóa liên kết với oxy (HbO2) trong máu so với tổng số hemoglobin liên kết (Hb), nồng độ oxy trong máu xung 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 khiến huyết áp tăng lên trong các mạch máu của gốc động mạch chủ, làm giãn thành mạch máu. Ngược lại, tâm trương của tim làm giảm huyết áp trong các mạch máu của gốc động mạch chủ, làm co thành mạch máu. Với sự lặp lại liên tục của chu kỳ tim, sự thay đổi liên tục của huyết áp trong các mạch máu của gốc động mạch chủ sẽ được truyền đến các mạch máu hạ lưu kết nối với nó và thậm chí đến toàn bộ hệ thống động mạch, do đó hình thành sự giãn nở và co bóp liên tục của toàn bộ thành mạch động mạch. Nghĩa là, nhịp đập có chu kỳ của tim tạo ra các sóng xung trong động mạch chủ lan truyền về phía trước dọc theo thành mạch máu trong toàn bộ hệ thống động mạch. Mỗi lần tim giãn ra và co lại, sự thay đổi áp suất trong hệ thống động mạch tạo ra một sóng xung có chu 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 sóng xung áp suất và sóng xung thể tích hai loại. Sóng xung áp suất chủ yếu biểu thị sự truyền huyết áp, trong khi sóng xung thể tích biểu thị những thay đổi định kỳ trong lưu lượng máu. So với sóng xung áp suất, sóng xung thể tích chứa nhiều thông tin tim mạch quan trọng hơn như mạch máu người và lưu lượng máu. 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 sóng ánh sáng cụ thể được sử dụng để chiếu sáng phần đo của cơ thể và chùm tia đến cảm biến quang điện sau khi phản xạ hoặc truyền. Chùm tia nhận được sẽ mang thông tin đặc trưng hiệu quả của sóng xung thể tích. Do thể tích máu thay đổi định kỳ theo sự giãn nở và co bóp của tim, khi tâm trương tim, thể tích máu là nhỏ nhất, máu hấp thụ ánh sáng, cảm biến phát hiện cường độ ánh sáng tối đa; Khi tim co bóp, thể tích là tối đa và cường độ ánh sáng mà cảm biến phát hiện là tối thiểu. Trong phát hiện không xâm lấn đầu ngón tay với sóng xung thể tích lưu lượng máu làm 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 nên phong phú hơn và tỷ lệ thông tin hiệu quả như hemoglobin và ICG trong tổng thông tin vật chất trong quang phổ nên được cải thiện
2. Nó có đặc điểm rõ ràng về sự thay đổi thể tích lưu lượng máu để thu thập hiệu quả tín hiệu sóng xung thể tích
3. Để có được phổ của con người có độ lặp lại và độ ổn định tốt, đặc điểm mô ít bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt của từng cá nhân.
4. Dễ dàng thực hiện phát hiện quang phổ và dễ được đối tượng chấp nhận, do đó tránh được 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 ở lòng bàn tay người Vị trí cánh tay khó có thể phát hiện sóng mạch, do đó không phù hợp để phát hiện sóng mạch thể tích lưu lượng máu; Cổ tay gần động mạch quay, tín hiệu sóng mạch áp lực mạnh, da dễ tạo ra rung động cơ học, có thể dẫn đến tín hiệu phát hiện ngoài sóng mạch thể tích còn mang thông tin xung phản xạ da, khó có thể mô tả chính xác các đặc điểm của sự thay đổi thể tích máu, không phù hợp để đo vị trí; Mặc dù lòng bàn tay là một trong những vị trí lấy máu lâm sàng phổ biến, nhưng xương của lòng bàn tay dày hơn ngón tay và biên độ sóng mạch của thể tích lòng bàn tay thu được bằng phản xạ khuếch tán thấp hơn. Hình 2-5 cho thấy sự phân bố mạch máu ở lòng bàn tay. Quan sát hình, có thể thấy rằng có rất nhiều mạng lưới mao mạch ở phần trước của ngón tay, có thể phản ánh hiệu quả hàm lượng hemoglobin trong cơ thể con người. Hơn nữa, vị trí này có đặc điểm rõ ràng về sự thay đổi thể tích lưu lượng máu và là vị trí đo lý tưởng của sóng mạch thể tích. Các mô cơ và xương của ngón tay tương đối mỏng, do đó ảnh hưởng của thông tin nhiễu nền tương đối nhỏ. Ngoài ra, đầu ngón tay dễ đo, đối tượng không có gánh nặng tâm lý, có lợi cho việc thu được tín hiệu quang phổ có tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao ổn định. Ngón tay người bao gồm xương, móng, da, mô, máu tĩnh mạch và máu động mạch. Trong quá trình tương tác với ánh sáng, thể tích máu trong động mạch ngoại vi ngón tay thay đổi theo nhịp tim, dẫn đến thay đổi phép đo đường quang. Trong khi các thành phần khác không đổi trong toàn bộ quá trình ánh sáng.
Khi một bước sóng ánh sáng cụ thể được áp dụng cho 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 đi quang học không đổi) và vật chất động (đường đi quang học thay đổi theo thể tích của vật liệu). Khi ánh sáng được hấp thụ bởi mô đầu ngón tay, ánh sáng truyền đi được tiếp nhận bởi một bộ dò quang. Cường độ ánh sáng truyền đi được thu thập bởi cảm biến rõ ràng bị suy yếu do khả năng hấp thụ của các thành phần mô khác nhau của ngón tay người. Theo đặc điểm này, mô hình tương đương về sự hấp thụ ánh sáng của ngón tay được thiết lập.
Người phù hợp:
Máy đo nồng độ oxy trong máu đầu ngón tayPhù hợp với mọi lứa tuổi, bao gồm trẻ em, người lớn, người cao tuổi, bệnh nhân mắc bệnh tim mạch vành, tăng huyết áp, tăng lipid máu, huyết khối não và các bệnh lý mạch máu khác và bệnh nhân mắc bệnh hen suyễn, viêm phế quản, viêm phế quản mãn tính, bệnh tim phổi và các bệnh lý đường hô hấp khác.
Thời gian đăng: 17-06-2022
