Oksimeter denyut ujung jari ditemukan oleh Millikan pada tahun 1940-an untuk memantau konsentrasi oksigen dalam darah arteri, indikator penting tingkat keparahan COVID-19.Yonker, Kanada sekarang menjelaskan cara kerja oksimeter denyut ujung jari?
Karakteristik penyerapan spektral jaringan biologis: Ketika cahaya disinari ke jaringan biologis, efek jaringan biologis terhadap cahaya dapat dibagi menjadi empat kategori, meliputi penyerapan, hamburan, refleksi, dan fluoresensi. Jika hamburan dikecualikan, jarak yang ditempuh cahaya melalui jaringan biologis terutama diatur oleh penyerapan. Ketika cahaya menembus beberapa zat transparan (padat, cair, atau gas), intensitas cahaya berkurang secara signifikan karena penyerapan yang ditargetkan dari beberapa komponen frekuensi tertentu, yang merupakan fenomena penyerapan cahaya oleh zat. Seberapa banyak cahaya yang diserap suatu zat disebut kerapatan optiknya, yang juga dikenal sebagai absorbansi.
Diagram skema penyerapan cahaya oleh materi dalam keseluruhan proses perambatan cahaya, jumlah energi cahaya yang diserap oleh materi sebanding dengan tiga faktor, yaitu intensitas cahaya, jarak lintasan cahaya dan jumlah partikel penyerap cahaya pada penampang lintasan cahaya. Berdasarkan premis material homogen, jumlah lintasan cahaya partikel penyerap cahaya pada penampang dapat dianggap sebagai partikel penyerap cahaya per satuan volume, yaitu konsentrasi partikel cahaya hisap material, dapat diperoleh hukum bir Lambert: dapat diartikan sebagai konsentrasi material dan panjang lintasan optik per satuan volume kerapatan optik, kemampuan cahaya hisap material untuk merespons sifat cahaya hisap material. Dengan kata lain, bentuk kurva spektrum penyerapan zat yang sama adalah sama, dan posisi absolut puncak penyerapan hanya akan berubah karena konsentrasi yang berbeda, tetapi posisi relatif akan tetap tidak berubah. Dalam proses penyerapan, penyerapan zat-zat semuanya terjadi dalam volume bagian yang sama, dan zat-zat yang menyerap tidak berhubungan satu sama lain, dan tidak ada senyawa fluoresen, dan tidak ada fenomena perubahan sifat-sifat medium karena radiasi cahaya. Oleh karena itu, untuk larutan dengan komponen penyerapan N, kerapatan optik bersifat aditif. Aditivitas kerapatan optik memberikan dasar teoritis untuk pengukuran kuantitatif komponen penyerap dalam campuran.
Dalam optik jaringan biologis, daerah spektrum 600 ~ 1300nm biasanya disebut "jendela spektroskopi biologis", dan cahaya dalam pita ini memiliki signifikansi khusus untuk banyak terapi spektral dan diagnosis spektral yang diketahui dan tidak diketahui. Di daerah inframerah, air menjadi zat penyerap cahaya yang dominan dalam jaringan biologis, sehingga panjang gelombang yang diadopsi oleh sistem harus menghindari puncak penyerapan air untuk mendapatkan informasi penyerapan cahaya dari zat target dengan lebih baik. Oleh karena itu, dalam rentang spektrum inframerah dekat 600-950nm, komponen utama jaringan ujung jari manusia dengan kapasitas penyerapan cahaya meliputi air dalam darah, O2Hb (hemoglobin teroksigenasi), RHb (hemoglobin tereduksi) dan melanin kulit perifer dan jaringan lainnya.
Oleh karena itu, kita dapat memperoleh informasi efektif tentang konsentrasi komponen yang akan diukur dalam jaringan dengan menganalisis data spektrum emisi. Jadi ketika kita memiliki konsentrasi O2Hb dan RHb, kita mengetahui saturasi oksigen.Saturasi oksigen SpO2adalah persentase volume hemoglobin teroksigenasi yang terikat oksigen (HbO2) dalam darah sebagai persentase dari total hemoglobin yang terikat (Hb), konsentrasi denyut oksigen darah jadi mengapa disebut oksimeter denyut? Ini adalah konsep baru: gelombang denyut volume aliran darah. Selama setiap siklus jantung, kontraksi jantung menyebabkan tekanan darah meningkat di pembuluh darah akar aorta, yang melebarkan dinding pembuluh darah. Sebaliknya, diastol jantung menyebabkan tekanan darah turun di pembuluh darah akar aorta, yang menyebabkan dinding pembuluh darah berkontraksi. Dengan pengulangan siklus jantung yang terus-menerus, perubahan tekanan darah yang konstan di pembuluh darah akar aorta akan ditransmisikan ke pembuluh hilir yang terhubung dengannya dan bahkan ke seluruh sistem arteri, sehingga membentuk ekspansi dan kontraksi terus-menerus dari seluruh dinding pembuluh darah arteri. Artinya, detak jantung yang berkala menciptakan gelombang denyut di aorta yang beriak ke depan di sepanjang dinding pembuluh darah di seluruh sistem arteri. Setiap kali jantung mengembang dan berkontraksi, perubahan tekanan dalam sistem arteri menghasilkan gelombang denyut periodik. Inilah yang kita sebut gelombang denyut. Gelombang denyut dapat mencerminkan banyak informasi fisiologis seperti jantung, tekanan darah, dan aliran darah, yang dapat memberikan informasi penting untuk deteksi non-invasif terhadap parameter fisik tertentu dari tubuh manusia.
Dalam bidang kedokteran, gelombang denyut nadi biasanya dibagi menjadi dua jenis, yaitu gelombang denyut nadi tekanan dan gelombang denyut nadi volume. Gelombang denyut nadi tekanan terutama menggambarkan transmisi tekanan darah, sedangkan gelombang denyut nadi volume menggambarkan perubahan periodik dalam aliran darah. Dibandingkan dengan gelombang denyut nadi tekanan, gelombang denyut nadi volumetrik mengandung informasi kardiovaskular yang lebih penting seperti pembuluh darah manusia dan aliran darah. Deteksi noninvasif gelombang denyut nadi volume aliran darah yang khas dapat dicapai dengan penelusuran gelombang denyut nadi volumetrik fotolistrik. Gelombang cahaya tertentu digunakan untuk menerangi bagian tubuh yang diukur, dan berkas cahaya mencapai sensor fotolistrik setelah refleksi atau transmisi. Berkas cahaya yang diterima akan membawa informasi karakteristik efektif dari gelombang denyut nadi volumetrik. Karena volume darah berubah secara periodik dengan ekspansi dan kontraksi jantung, saat jantung diastol, volume darah adalah yang terkecil, penyerapan cahaya oleh darah, sensor mendeteksi intensitas cahaya maksimum; Saat jantung berkontraksi, volume maksimum dan intensitas cahaya yang dideteksi oleh sensor adalah minimum. Dalam deteksi noninvasif ujung jari dengan gelombang denyut nadi volume aliran darah sebagai data pengukuran langsung, pemilihan lokasi pengukuran spektral harus mengikuti prinsip-prinsip berikut
1. Pembuluh darah vena harus lebih banyak, dan proporsi informasi efektif seperti hemoglobin dan ICG dalam total informasi material dalam spektrum harus ditingkatkan.
2. Memiliki karakteristik perubahan volume aliran darah yang jelas untuk mengumpulkan sinyal gelombang pulsa volume secara efektif
3. Untuk mendapatkan spektrum manusia dengan pengulangan dan stabilitas yang baik, karakteristik jaringan kurang dipengaruhi oleh perbedaan individu.
4. Mudah dalam melakukan deteksi spektral, dan mudah diterima oleh subjek, sehingga terhindar dari faktor-faktor pengganggu seperti detak jantung cepat dan pergerakan posisi pengukuran yang disebabkan oleh emosi stres.
Diagram skematik distribusi pembuluh darah di telapak tangan manusia Posisi lengan sulit mendeteksi gelombang denyut nadi, sehingga tidak cocok untuk mendeteksi gelombang denyut nadi volume aliran darah; Pergelangan tangan berada di dekat arteri radial, sinyal gelombang denyut nadi tekanan kuat, kulit mudah menghasilkan getaran mekanis, dapat menyebabkan sinyal deteksi selain gelombang denyut nadi volume juga membawa informasi denyut nadi refleksi kulit, sulit untuk mengkarakterisasi secara akurat karakteristik perubahan volume darah, tidak cocok untuk posisi pengukuran; Meskipun telapak tangan merupakan salah satu lokasi pengambilan darah klinis yang umum, tulangnya lebih tebal daripada jari, dan amplitudo gelombang denyut nadi volume telapak tangan yang dikumpulkan oleh refleksi difus lebih rendah. Gambar 2-5 menunjukkan distribusi pembuluh darah di telapak tangan. Mengamati gambar tersebut, dapat dilihat bahwa terdapat jaringan kapiler yang melimpah di bagian depan jari, yang secara efektif dapat mencerminkan kandungan hemoglobin dalam tubuh manusia. Selain itu, posisi ini memiliki karakteristik perubahan volume aliran darah yang jelas, dan merupakan posisi pengukuran gelombang denyut nadi volume yang ideal. Jaringan otot dan tulang jari relatif tipis, sehingga pengaruh informasi interferensi latar belakang relatif kecil. Selain itu, ujung jari mudah diukur, dan subjek tidak memiliki beban psikologis, yang kondusif untuk memperoleh sinyal spektral rasio signal-to-noise yang tinggi dan stabil. Jari manusia terdiri dari tulang, kuku, kulit, jaringan, darah vena, dan darah arteri. Dalam proses interaksi dengan cahaya, volume darah di arteri perifer jari berubah seiring dengan detak jantung, yang mengakibatkan perubahan pengukuran jalur optik. Sementara komponen lainnya konstan dalam keseluruhan proses cahaya.
Ketika panjang gelombang cahaya tertentu diterapkan pada epidermis ujung jari, jari dapat dianggap sebagai campuran, yang mencakup dua bagian: materi statis (jalur optik konstan) dan materi dinamis (jalur optik berubah seiring volume materi). Ketika cahaya diserap oleh jaringan ujung jari, cahaya yang ditransmisikan diterima oleh fotodetektor. Intensitas cahaya yang ditransmisikan yang dikumpulkan oleh sensor jelas dilemahkan karena daya serap berbagai komponen jaringan jari manusia. Berdasarkan karakteristik ini, model ekuivalen penyerapan cahaya jari terbentuk.
Orang yang cocok:
Oksimeter denyut nadi ujung jaricocok untuk orang-orang dari segala usia, termasuk anak-anak, dewasa, orang tua, pasien dengan penyakit jantung koroner, hipertensi, hiperlipidemia, trombosis serebral dan penyakit pembuluh darah lainnya dan pasien dengan asma, bronkitis, bronkitis kronis, penyakit jantung paru dan penyakit pernapasan lainnya.
Waktu posting: 17-Jun-2022
