Oksimeter denyut ujung jari ditemukan oleh Millikan pada tahun 1940-an untuk memantau konsentrasi oksigen dalam darah arteri, yang merupakan indikator penting dari tingkat keparahan COVID-19.Yonker sekarang jelaskan cara kerja oksimeter pulsa ujung jari?
Karakteristik penyerapan spektral jaringan biologis: Ketika cahaya disinari ke jaringan biologis, pengaruh jaringan biologis terhadap cahaya dapat dibagi menjadi empat kategori, termasuk penyerapan, hamburan, refleksi, dan fluoresensi. Jika hamburan dikecualikan, jarak yang ditempuh cahaya melalui jaringan biologis jaringan terutama diatur oleh penyerapan.Ketika cahaya menembus zat transparan tertentu (padat, cair atau gas), intensitas cahaya berkurang secara signifikan karena adanya penyerapan yang ditargetkan dari beberapa komponen frekuensi tertentu, yang merupakan fenomena penyerapan cahaya oleh zat.Berapa banyak cahaya yang diserap suatu zat disebut densitas optiknya, yang juga dikenal sebagai serapan.
Diagram skema penyerapan cahaya oleh suatu zat Pada seluruh proses perambatan cahaya, jumlah energi cahaya yang diserap suatu zat sebanding dengan tiga faktor, yaitu intensitas cahaya, jarak lintasan cahaya, dan jumlah partikel penyerap cahaya. penampang jalur cahaya.Berdasarkan premis material homogen, jumlah jalur cahaya partikel penyerap cahaya pada penampang dapat dianggap sebagai partikel penyerap cahaya per satuan volume, yaitu konsentrasi partikel cahaya hisap material, dapat diperoleh hukum lambert beer: dapat diartikan sebagai konsentrasi material dan panjang jalur optik per satuan volume kerapatan optik, kemampuan cahaya hisap material untuk merespon sifat cahaya hisap material. Dengan kata lain, bentuk kurva spektrum serapan zat yang sama adalah sama, dan posisi absolut dari bahan tersebut. puncak serapan hanya akan berubah karena perbedaan konsentrasi, tetapi posisi relatifnya tidak berubah.Pada proses penyerapan, penyerapan zat-zat semuanya terjadi dalam volume bagian yang sama, dan zat-zat yang menyerap tidak berhubungan satu sama lain, tidak ada senyawa fluoresen, dan tidak ada fenomena perubahan sifat-sifat medium akibat proses absorpsi. radiasi cahaya.Oleh karena itu, untuk larutan dengan komponen serapan N, kerapatan optiknya bersifat aditif.Aditivitas kerapatan optik memberikan dasar teoritis untuk pengukuran kuantitatif komponen penyerap dalam campuran.
Dalam optik jaringan biologis, wilayah spektral 600 ~ 1300nm biasanya disebut "jendela spektroskopi biologis", dan cahaya dalam pita ini memiliki arti khusus untuk banyak terapi spektral dan diagnosis spektral yang diketahui dan tidak diketahui.Pada daerah infra merah, air menjadi zat penyerap cahaya yang dominan pada jaringan biologis, sehingga panjang gelombang yang digunakan sistem harus menghindari puncak serapan air agar dapat memperoleh informasi serapan cahaya 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 tepi serta jaringan lainnya.
Oleh karena itu, kita dapat memperoleh informasi efektif mengenai konsentrasi komponen yang akan diukur dalam jaringan dengan menganalisis data spektrum emisi.Jadi ketika kita memiliki konsentrasi O2Hb dan RHb, kita mengetahui saturasi oksigennya.Saturasi oksigen SpO2adalah persentase volume hemoglobin teroksigenasi (HbO2) yang terikat oksigen dalam darah sebagai persentase total hemoglobin pengikat (Hb), konsentrasi denyut oksigen darah lalu mengapa disebut pulse oximeter?Berikut ini konsep baru: gelombang denyut volume aliran darah.Selama setiap siklus jantung, kontraksi jantung menyebabkan tekanan darah meningkat di pembuluh darah akar aorta, sehingga 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 darah hilir yang terhubung dengannya dan bahkan ke seluruh sistem arteri, sehingga membentuk ekspansi dan kontraksi yang terus menerus. seluruh dinding pembuluh darah arteri.Artinya, detak jantung secara periodik menciptakan gelombang denyut di aorta yang bergerak maju sepanjang dinding pembuluh darah di seluruh sistem arteri.Setiap kali jantung mengembang dan berkontraksi, perubahan tekanan pada sistem arteri menghasilkan gelombang denyut periodik.Inilah yang kita sebut gelombang pulsa.Gelombang pulsa dapat mencerminkan banyak informasi fisiologis seperti jantung, tekanan darah dan aliran darah, yang dapat memberikan informasi penting untuk deteksi non-invasif parameter fisik spesifik tubuh manusia.
Dalam kedokteran, gelombang pulsa biasanya dibagi menjadi dua jenis gelombang pulsa tekanan dan gelombang pulsa volume.Gelombang pulsa tekanan terutama mewakili transmisi tekanan darah, sedangkan gelombang pulsa volume mewakili 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 dari gelombang denyut volume aliran darah yang khas dapat dicapai dengan penelusuran gelombang denyut volumetrik fotolistrik.Gelombang cahaya tertentu digunakan untuk menerangi bagian pengukuran tubuh, dan sinar mencapai sensor fotolistrik setelah dipantulkan atau ditransmisikan.Sinar yang diterima akan membawa informasi karakteristik efektif dari gelombang pulsa volumetrik.Karena volume darah berubah secara berkala seiring dengan ekspansi dan kontraksi jantung, ketika jantung diastol, volume darah paling kecil, penyerapan cahaya oleh darah, sensor mendeteksi intensitas cahaya maksimum;Saat jantung berkontraksi, volumenya maksimal dan intensitas cahaya yang terdeteksi sensor minimal.Dalam deteksi ujung jari non-invasif dengan gelombang denyut 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 secara efektif mengumpulkan sinyal gelombang pulsa volume
3. Untuk mendapatkan spektrum manusia dengan kemampuan pengulangan dan stabilitas yang baik, karakteristik jaringan tidak terlalu terpengaruh oleh perbedaan individu.
4. Mudah dalam melakukan deteksi spektral, dan mudah diterima oleh subjek, sehingga terhindar dari faktor interferensi seperti detak jantung yang cepat dan pergerakan posisi pengukuran yang disebabkan oleh stres emosi.
Diagram skema distribusi pembuluh darah di telapak tangan manusia Posisi lengan sulit mendeteksi gelombang denyut nadi, sehingga tidak cocok untuk mendeteksi gelombang denyut volume aliran darah;Pergelangan tangan berada di dekat arteri radial, sinyal gelombang pulsa tekanan kuat, kulit mudah menghasilkan getaran mekanis, dapat menyebabkan sinyal deteksi selain gelombang pulsa volume juga membawa informasi pulsa refleksi kulit, sulit untuk secara akurat mencirikan karakteristik perubahan volume darah, tidak cocok untuk posisi pengukuran;Meskipun telapak tangan adalah salah satu tempat pengambilan darah klinis yang umum, tulangnya lebih tebal daripada jari, dan amplitudo gelombang nadi volume telapak tangan yang dikumpulkan melalui refleksi difus lebih rendah.Gambar 2-5 menunjukkan sebaran pembuluh darah di telapak tangan.Dilihat dari gambar tersebut, terlihat banyaknya jaringan kapiler di bagian depan jari, yang secara efektif mencerminkan kandungan hemoglobin dalam tubuh manusia.Selain itu, posisi ini memiliki karakteristik perubahan volume aliran darah yang jelas, dan merupakan posisi pengukuran gelombang pulsa 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, sehingga kondusif untuk memperoleh sinyal spektral rasio signal-to-noise tinggi yang 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 detak jantung, sehingga terjadi perubahan pengukuran jalur optik.Sedangkan komponen lainnya bersifat konstan pada seluruh proses cahaya.
Ketika panjang gelombang cahaya tertentu diterapkan pada epidermis ujung jari, jari dapat dianggap sebagai campuran, termasuk dua bagian: materi statis (jalur optik konstan) dan materi dinamis (jalur optik berubah seiring volume cahaya). bahan).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 penyerapan cahaya jari yang setara dapat dibuat.
Orang yang cocok:
Oksimeter denyut ujung jariCocok untuk segala usia, termasuk anak-anak, dewasa, lansia, penderita penyakit jantung koroner, hipertensi, hiperlipidemia, trombosis serebral dan penyakit pembuluh darah lainnya serta penderita asma, bronkitis, bronkitis kronis, penyakit jantung paru dan penyakit pernafasan lainnya.
Waktu posting: 17 Juni 2022
