Millikan fann upp fingurgóma púlsoximeter á fimmta áratug síðustu aldar til að fylgjast með súrefnisþéttni í slagæðablóði, sem er mikilvægur mælikvarði á alvarleika COVID-19.Yonker útskýrir nú hvernig fingurgóma púlsoxímetri virkar?
Einkenni litrófsgleypni líffræðilegs vefjar: Þegar ljós er geislað á líffræðilegan vef má skipta áhrifum líffræðilegs vefjar á ljós í fjóra flokka, þar á meðal gleypni, dreifingu, endurskin og flúrljómun. Ef dreifingu er undanskilin er fjarlægðin sem ljós ferðast í gegnum líffræðilegan vef aðallega stjórnuð af gleypni. Þegar ljós fer í gegnum gegnsæ efni (föst, fljótandi eða loftkennt) minnkar ljósstyrkur verulega vegna markvissrar gleypni ákveðinna tíðniþátta, sem er gleypnifyrirbæri ljóss frá efnum. Það hversu mikið ljós efni gleypir kallast ljósþéttleiki þess, einnig þekkt sem gleypni.
Skýringarmynd af ljósgleypni efnis í öllu ljósútbreiðsluferlinu. Magn ljósorku sem efnið gleypir er í réttu hlutfalli við þrjá þætti: ljósstyrk, fjarlægð ljósleiðarinnar og fjölda ljósgleypandi agna á þversniði ljósleiðarinnar. Miðað við einsleitt efni má líta á fjölda ljósleiðaragna á þversniði sem ljósgleypandi agnir á rúmmálseiningu, þ.e. styrkur sogljósagna efnisins. Lögmál Lambert-Bier má túlka sem ljósþéttni efnisins og lengd ljósleiðar á rúmmálseiningu, sem er hæfni sogljóss efnisins til að bregðast við eðli sogljóss efnisins. Með öðrum orðum, lögun gleypnirófsferilsins fyrir sama efni er sú sama og algild staðsetning gleypnitoppsins breytist aðeins vegna mismunandi styrks, en hlutfallsleg staðsetning helst óbreytt. Í gleypniferlinu á sér öll gleypni efnanna stað í sama rúmmáli og gleypniefnin eru ótengd hvert öðru, engin flúrljómandi efnasambönd eru til staðar og engin breyting á eiginleikum miðilsins á sér stað vegna ljósgeislunar. Þess vegna, fyrir lausn með N-gleypniþáttum, er ljósþéttleikinn samlagningarleg. Samlagningarlegi ljósþéttleikinn veitir fræðilegan grunn fyrir megindlega mælingu á gleypnum þáttum í blöndum.
Í líffræðilegri vefjasjónfræði er litrófssvæðið 600 ~ 1300 nm venjulega kallað „gluggi líffræðilegrar litrófsgreiningar“ og ljósið í þessu bandi hefur sérstaka þýðingu fyrir margar þekktar og óþekktar litrófsmeðferðir og litrófsgreiningar. Í innrauðu svæðinu verður vatn ríkjandi ljósgleypandi efni í líffræðilegum vefjum, þannig að bylgjulengdin sem kerfið notar verður að forðast frásogstopp vatnsins til að fá betri upplýsingar um ljósgleypni markefnisins. Þess vegna, innan nær-innrauða litrófssviðsins 600-950 nm, eru helstu þættir fingurgómavefja manna með ljósgleypnigetu vatn í blóði, O2Hb (súrefnisríkt blóðrauði), RHb (minnkað blóðrauði) og melanín í útlægum húðvefjum og öðrum vefjum.
Þess vegna getum við fengið árangursríkar upplýsingar um styrk efnisins sem á að mæla í vefnum með því að greina gögn úr útblástursrófinu. Þegar við höfum styrk O2Hb og RHb vitum við súrefnismettunina.Súrefnismettun SpO2er hlutfall af rúmmáli súrefnisbundins súrefnisríks hemóglóbíns (HbO2) í blóði sem hlutfall af heildar bindandi hemóglóbíni (Hb), styrkur súrefnispúls í blóði. Hvers vegna er þetta kallað púlsoxímetri? Hér er nýtt hugtak: púlsbylgja blóðflæðisrúmmáls. Í hverjum hjartahringrás veldur samdráttur hjartans því að blóðþrýstingur hækkar í æðum ósæðarrótarinnar, sem víkkar út æðavegginn. Aftur á móti veldur þanþrýstingur hjartans því að blóðþrýstingur lækkar í æðum ósæðarrótarinnar, sem veldur því að æðaveggurinn dregst saman. Með stöðugri endurtekningu hjartahringrásarinnar mun stöðug breyting á blóðþrýstingi í æðum ósæðarrótarinnar berast til æða sem tengjast henni niðurstreymis og jafnvel til alls slagæðakerfisins, og þannig myndast stöðug útþensla og samdráttur alls slagæðaveggsins. Það er að segja, reglubundinn hjartsláttur skapar púlsbylgjur í ósæðinni sem teygja sig áfram meðfram æðaveggjum um allt slagæðakerfið. Í hvert skipti sem hjartað þenst út og dregst saman veldur breyting á þrýstingi í slagæðakerfinu reglubundinni púlsbylgju. Þetta köllum við púlsbylgju. Púlsbylgjan getur endurspeglað margar lífeðlisfræðilegar upplýsingar eins og um hjartað, blóðþrýsting og blóðflæði, sem geta veitt mikilvægar upplýsingar fyrir óáreitisverða greiningu á tilteknum líkamlegum breytum mannslíkamans.
Í læknisfræði er púlsbylgjur venjulega skipt í þrýstingspúlsbylgjur og rúmmálspúlsbylgjur. Þrýstibylgjur tákna aðallega blóðþrýstingsflutning, en rúmmálspúlsbylgjur tákna reglulegar breytingar á blóðflæði. Í samanburði við þrýstingspúlsbylgjur inniheldur rúmmálspúlsbylgjur mikilvægari upplýsingar um hjarta- og æðakerfið, svo sem æðar og blóðflæði. Hægt er að greina dæmigerða blóðflæðisrúmmálspúlsbylgjur með ljósvirkri rúmmálspúlsbylgjumælingum. Sérstök ljósbylgja lýsir upp mælda líkamshluta og geislinn nær til ljósnemans eftir endurspeglun eða sendingu. Móttekinn geisli ber virka eiginleika rúmmálspúlsbylgjunnar. Vegna þess að blóðrúmmál breytist reglulega með útþenslu og samdrætti hjartans, þegar hjartað er í þanstöðu, er blóðrúmmálið minnst og blóðið tekur upp ljós, og skynjarinn nemur hámarksljósstyrk; þegar hjartað dregst saman er rúmmálið mest og ljósstyrkurinn sem skynjarinn nemur er minnstur. Við óinngripagreiningu á fingurgómum með blóðflæðisrúmmálspúlsbylgjum sem beinar mælingargögn, ætti val á litrófsmælingarstað að fylgja eftirfarandi meginreglum.
1. Æðar í æðum ættu að vera ríkari og hlutfall virkra upplýsinga eins og blóðrauða og ICG í heildarupplýsingum efnisins í litrófinu ætti að bæta.
2. Það hefur augljós einkenni breytinga á blóðflæðisrúmmáli til að safna á áhrifaríkan hátt rúmmálspúlsbylgjumerki
3. Til að fá fram litrófið fyrir mann með góðri endurtekningarnákvæmni og stöðugleika, hafa einstaklingsbundnir munur minni áhrif á vefjaeiginleika.
4. Það er auðvelt að framkvæma litrófsgreiningu og auðvelt að viðurkenna hana fyrir viðfangsefninu til að forðast truflanir eins og hraðan hjartslátt og hreyfingar á mælistöðu sem orsakast af streitutilfinningu.
Skýringarmynd af dreifingu æða í lófa mannsins. Staðsetning handleggsins nemur varla púlsbylgjur, þannig að þær eru ekki hentugar til að greina púlsbylgjur blóðflæðisrúmmáls. Úlnliðurinn er nálægt geislaæðinni, þrýstibylgjumerkið er sterkt og húðin framleiðir auðveldlega vélrænan titring. Þetta getur leitt til þess að greiningarmerkið, auk rúmmálspúlsbylgjunnar, beri einnig upplýsingar um endurskin húðarinnar. Það er erfitt að lýsa nákvæmlega einkennum breytinga á blóðrúmmáli og hentar ekki til mælinga. Þó að lófinn sé einn algengasti staðurinn fyrir klínískar blóðtökur, er bein hans þykkara en fingur og púlsbylgjuvídd lófarúmmálsins sem safnað er með dreifðri endurskini er minni. Mynd 2-5 sýnir dreifingu æða í lófanum. Á myndinni sést að það eru mörg háræðanet í fremri hluta fingursins sem geta endurspeglað blóðrauðainnihald mannslíkamans á áhrifaríkan hátt. Þessi staða hefur einnig augljós einkenni um breytingar á blóðflæðisrúmmáli og er kjörin mælingastaður fyrir púlsbylgjur. Vöðva- og beinvefir fingranna eru tiltölulega þunnir, þannig að áhrif bakgrunnsupplýsinga eru tiltölulega lítil. Að auki er auðvelt að mæla fingurgóminn og einstaklingurinn ber enga sálfræðilega byrði, sem stuðlar að stöðugu litrófi með háu merkis-til-hávaða hlutfalli. Mannsfingur samanstendur af beini, nöglum, húð, vefjum, bláæðablóði og slagæðablóði. Í ferlinu við samskipti við ljós breytist blóðrúmmál í útlægum slagæðum fingursins með hjartslætti, sem leiðir til breytinga á mælingu á ljósleið. Á meðan eru aðrir þættir stöðugir í öllu ferlinu með ljósi.
Þegar ákveðin bylgjulengd ljóss er látin á yfirhúð fingurgómans má líta á fingurinn sem blöndu sem samanstendur af tveimur hlutum: kyrrstætt efni (ljósleiðin er stöðug) og breytilegu efni (ljósleiðin breytist með rúmmáli efnisins). Þegar vefur fingurgómans gleypir ljósið, tekur ljósnemi við því. Styrkur ljóssins sem skynjarinn safnar minnkar augljóslega vegna frásogshæfni ýmissa vefjaþátta mannsfingursins. Samkvæmt þessum eiginleika er jafngild líkan af ljósgleypni fingursins komið á.
Viðeigandi einstaklingur:
Fingurgómur púlsoxímetriHentar fólki á öllum aldri, þar á meðal börnum, fullorðnum, öldruðum, sjúklingum með kransæðasjúkdóm, háþrýsting, offitu, heilablóðfall og aðra æðasjúkdóma og sjúklingum með astma, berkjubólgu, langvinna berkjubólgu, lungnasjúkdóma í hjarta og aðra öndunarfærasjúkdóma.
Birtingartími: 17. júní 2022
