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 đầu ngón tay?
Đặc tính 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, quãng đường ánh sáng truyền qua mô sinh học chủ yếu được quyết định 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 chọn lọc 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, hay còn gọi là độ hấp thụ.
Sơ đồ minh họa 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: cường độ ánh sáng, khoảng cách đường đi của ánh sáng và số lượng các hạt hấp thụ ánh sáng trên mặt cắt ngang của đường đi ánh sáng. Trên tiền đề vật liệu đồng nhất, số lượng hạt hấp thụ ánh sáng trên mặt cắt ngang của đường đi ánh sáng có thể được coi là số hạt hấp thụ ánh sáng trên một đơn vị thể tích, tức là nồng độ hạt hấp thụ ánh sáng của vật chất, có thể thu được định luật Lambert-Berleone: có thể được hiểu là mật độ quang học tỷ lệ thuận với nồng độ vật chất và chiều dài đường đi quang học trên một đơn vị thể tích, khả năng hấp thụ ánh sáng của vật chất phụ thuộc vào bản chất của vật chất hấp thụ ánh sáng. 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 sẽ không thay đổi. Trong quá trình hấp thụ, sự hấp thụ của các chất đều diễn ra trong cùng một thể tích mặt cắt, và các chất hấp thụ không liên quan đến nhau, không tồn tại các 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 N thành phần hấp thụ, mật độ quang học có tính chất cộng gộp. Tính chất cộng gộp của mật độ quang học cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc đo lường định lượng các thành phần hấp thụ trong hỗn hợp.
Trong quang học mô sinh học, vùng phổ từ 600 đến 1300nm thường được gọi là "cửa sổ của 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 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. Vì vậy, trong phạm vi phổ cận hồng ngoại từ 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 cùng 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 phổ phát xạ. Vì vậy, khi có nồng độ O2Hb và RHb, chúng ta biết được độ bão hòa oxy.Độ bão hòa oxy SpO2Nồng độ oxy trong máu được biểu thị bằng phần trăm thể tích hemoglobin oxy hóa (HbO2) liên kết với oxy trong máu so với tổng lượng hemoglobin liên kết (Hb). Vậy tại sao nó được gọi là máy đo oxy xung? Khái niệm mới ở đây là: sóng xung thể tích lưu lượng máu. Trong mỗi chu kỳ tim, sự co bóp của tim làm tăng huyết áp trong các mạch máu ở gốc động mạch chủ, làm giãn thành mạch. Ngược lại, thì tâm trương của tim làm giảm huyết áp trong các mạch máu ở gốc động mạch chủ, làm co thành mạch. Với sự lặp lại liên tục của chu kỳ tim, sự thay đổi liên tục của huyết áp trong các mạch máu ở gốc động mạch chủ sẽ được truyền đến các mạch máu phía hạ lưu nối liền với nó và thậm chí đến toàn bộ hệ thống động mạch, do đó tạo thành sự giãn nở và co thắt liên tục của toàn bộ thành mạch động mạch. Nghĩa là, nhịp đập định kỳ của tim tạo ra sóng xung trong động mạch chủ, lan truyền dọc theo thành mạch máu trong toàn bộ hệ thống động mạch. Mỗi lần tim giãn nở và co lại, sự thay đổi áp suất trong hệ thống động mạch tạo ra một sóng xung định kỳ. Đây là cái mà chúng ta gọi là sóng mạch. Sóng mạch có thể phản ánh nhiều thông tin sinh lý như nhịp tim, huyết áp và lưu lượng máu, cung cấp thông tin quan trọng cho việc phát hiện không xâm lấn các thông số sinh lý cụ thể của cơ thể người.
Trong y học, sóng mạch thường được chia thành hai loại: sóng mạch áp lực và sóng mạch thể tích. Sóng mạch áp lực chủ yếu biểu thị sự truyền dẫn áp suất máu, trong khi sóng mạch thể tích biểu thị sự thay đổi định kỳ của lưu lượng máu. So với sóng mạch áp lực, sóng mạch thể tích chứa nhiều thông tin quan trọng hơn về hệ tim mạch, chẳng hạn như mạch máu và lưu lượng máu của con người. Việc phát hiện không xâm lấn sóng mạch thể tích lưu lượng máu điển hình có thể được thực hiện bằng phương pháp theo dõi sóng mạch thể tích quang điện. Một bước sóng ánh sáng cụ thể được sử dụng để chiếu sáng vùng cần đo trên cơ thể, và chùm tia sẽ đến cảm biến quang điện sau khi phản xạ hoặc truyền qua. Chùm tia nhận được sẽ mang thông tin đặc trưng hiệu quả của sóng mạch thể tích. Bởi vì thể tích máu thay đổi định kỳ theo sự giãn nở và co bóp của tim, khi tim giãn nở, thể tích máu nhỏ nhất, máu hấp thụ ánh sáng, cảm biến phát hiện cường độ ánh sáng tối đa; khi tim co bóp, thể tích đạt tối đa và cường độ ánh sáng được cảm biến phát hiện là tối thiểu. Trong việc phát hiện không xâm lấn đầu ngón tay bằng cách sử dụng sóng mạch thể tích lưu lượng máu làm dữ liệu đo trực tiếp, việc lựa chọn vị trí đo quang phổ cần tuân theo các nguyên tắc sau.
1. Các mạch máu cần phong phú hơn, và tỷ lệ thông tin hữu ích như hemoglobin và ICG trong tổng thông tin vật chất trong phổ cần được cải thiện.
2. Nó có đặc điểm rõ ràng về sự thay đổi thể tích dòng máu để thu thập tín hiệu sóng xung thể tích một cách hiệu quả.
3. Để thu được phổ của con người với độ lặp lại và độ ổn định tốt, các đặc tính mô ít bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt cá nhân.
4. Phương pháp này dễ thực hiện phân tích quang phổ và dễ được đối tượng chấp nhận, từ đó tránh được các yếu tố gây nhiễu như nhịp tim nhanh và sự thay đổi 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 thích 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 bị rung động cơ học, có thể dẫn đến tín hiệu phát hiện ngoài sóng mạch thể tích còn mang thông tin xung phản xạ của da, khó mô tả chính xác đặc điểm thay đổi thể tích máu, không thích hợp làm vị trí đo; Mặc dù lòng bàn tay là một trong những vị trí lấy máu phổ biến trong lâm sàng, nhưng xương của nó dày hơn ngón tay, và biên độ sóng mạch 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 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. 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 và đối tượng không chịu áp lực tâm lý, điều này 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 sự thay đổi trong phép đo đường truyền quang học. Trong khi đó, 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 gồm hai phần: vật chất tĩnh (đường truyền quang không đổi) và vật chất động (đường truyền quang thay đổi theo thể tích của vật liệu). Khi ánh sáng được hấp thụ bởi mô đầu ngón tay, ánh sáng truyền qua sẽ được thu nhận bởi một bộ cảm biến quang. Cường độ ánh sáng truyền qua được thu thập bởi cảm biến rõ ràng bị suy giảm do khả năng hấp thụ của các thành phần mô khác nhau của ngón tay người. Dựa trên 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 taySản phẩm phù hợp cho 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 mạch máu khác, cũng như bệnh nhân mắc bệnh hen suyễn, viêm phế quản, viêm phế quản mãn tính, bệnh tim phổi và các bệnh hô hấp khác.
Thời gian đăng bài: 17/06/2022
