El oxímetro de pulso de dedo fue inventado por Millikan en la década de 1940 para monitorear la concentración de oxígeno en la sangre arterial, un indicador importante de la gravedad del COVID-19.Yonker ¿Ahora explica cómo funciona el oxímetro de pulso de dedo?
Características de absorción espectral del tejido biológico: Cuando se irradia luz sobre un tejido biológico, su efecto sobre la luz se puede dividir en cuatro categorías: absorción, dispersión, reflexión y fluorescencia. Si se excluye la dispersión, la distancia que recorre la luz a través del tejido biológico se rige principalmente por la absorción. Cuando la luz penetra en sustancias transparentes (sólidas, líquidas o gaseosas), su intensidad disminuye significativamente debido a la absorción específica de componentes de frecuencia específicos, lo que constituye el fenómeno de absorción de la luz por las sustancias. La cantidad de luz que absorbe una sustancia se denomina densidad óptica, también conocida como absorbancia.
Diagrama esquemático de la absorción de luz por la materia. Durante el proceso de propagación de la luz, la cantidad de energía luminosa absorbida por la materia es proporcional a tres factores: la intensidad luminosa, la distancia del recorrido y el número de partículas que absorben luz en la sección transversal. Partiendo de la premisa de un material homogéneo, el número de partículas que absorben luz en la sección transversal se puede considerar como partículas que absorben luz por unidad de volumen, es decir, la concentración de partículas que absorben luz del material. La ley de Lambert-Beer se puede interpretar como la concentración del material y la longitud del recorrido óptico por unidad de volumen de densidad óptica. La capacidad de la luz de succión del material para responder a la naturaleza de la luz de succión del material. En otras palabras, la forma de la curva del espectro de absorción de una misma sustancia es la misma, y la posición absoluta del pico de absorción solo cambiará debido a la diferente concentración, pero la posición relativa permanecerá invariable. En el proceso de absorción, la absorción de todas las sustancias se produce en el volumen de la misma sección, y las sustancias absorbentes no están relacionadas entre sí, no existen compuestos fluorescentes ni se observan cambios en las propiedades del medio debido a la radiación luminosa. Por lo tanto, para la solución con N componentes de absorción, la densidad óptica es aditiva. La aditividad de la densidad óptica proporciona una base teórica para la medición cuantitativa de los componentes absorbentes en mezclas.
En la óptica de tejidos biológicos, la región espectral de 600 a 1300 nm se suele denominar "la ventana de la espectroscopia biológica", y la luz en esta banda tiene una importancia especial para diversas terapias y diagnósticos espectrales, tanto conocidos como desconocidos. En la región infrarroja, el agua se convierte en la sustancia que más absorbe la luz en los tejidos biológicos, por lo que la longitud de onda adoptada por el sistema debe evitar el pico de absorción del agua para obtener mejor la información de absorción de la luz de la sustancia objetivo. Por lo tanto, dentro del rango del espectro infrarrojo cercano de 600 a 950 nm, los principales componentes del tejido de la yema del dedo humano con capacidad de absorción de luz incluyen el agua en sangre, la O₂Hb (hemoglobina oxigenada), la RHb (hemoglobina reducida) y la melanina periférica de la piel, entre otros tejidos.
Por lo tanto, podemos obtener información efectiva sobre la concentración del componente a medir en el tejido analizando los datos del espectro de emisión. Así, al conocer las concentraciones de O₂Hb y RHb, conocemos la saturación de oxígeno.Saturación de oxígeno SpO2es el porcentaje del volumen de hemoglobina oxigenada unida al oxígeno (HbO2) en la sangre como porcentaje de la hemoglobina total unida (Hb), la concentración de pulso de oxígeno en sangre, entonces, ¿por qué se llama oxímetro de pulso? Aquí hay un nuevo concepto: onda de pulso del volumen del flujo sanguíneo. Durante cada ciclo cardíaco, la contracción del corazón hace que la presión arterial aumente en los vasos sanguíneos de la raíz aórtica, lo que dilata la pared de los vasos sanguíneos. Por el contrario, la diástole del corazón hace que la presión arterial disminuya en los vasos sanguíneos de la raíz aórtica, lo que hace que la pared de los vasos sanguíneos se contraiga. Con la repetición continua del ciclo cardíaco, el cambio constante de la presión arterial en los vasos sanguíneos de la raíz aórtica se transmitirá a los vasos aguas abajo conectados con ella e incluso a todo el sistema arterial, formando así la expansión y contracción continua de toda la pared vascular arterial. Es decir, el latido periódico del corazón crea ondas de pulso en la aorta que se propagan hacia adelante a lo largo de las paredes de los vasos sanguíneos en todo el sistema arterial. Cada vez que el corazón se expande y se contrae, un cambio de presión en el sistema arterial produce una onda de pulso periódica. Esto es lo que llamamos onda de pulso. La onda de pulso puede reflejar mucha información fisiológica, como el corazón, la presión arterial y el flujo sanguíneo, lo que puede proporcionar información importante para la detección no invasiva de parámetros físicos específicos del cuerpo humano.
En medicina, la onda de pulso se divide generalmente en dos tipos: onda de pulso de presión y onda de pulso de volumen. La onda de pulso de presión representa principalmente la transmisión de la presión arterial, mientras que la onda de pulso de volumen representa los cambios periódicos del flujo sanguíneo. En comparación con la onda de pulso de presión, la onda de pulso volumétrica contiene información cardiovascular más importante, como los vasos sanguíneos y el flujo sanguíneo. La detección no invasiva de la onda de pulso de volumen del flujo sanguíneo típico se puede lograr mediante el trazado fotoeléctrico de la onda de pulso volumétrica. Se utiliza una onda de luz específica para iluminar la zona de medición del cuerpo, y el haz llega al sensor fotoeléctrico tras la reflexión o transmisión. El haz recibido transportará la información característica efectiva de la onda de pulso volumétrica. Dado que el volumen sanguíneo cambia periódicamente con la expansión y contracción del corazón, durante la diástole, el volumen sanguíneo es mínimo y la sangre absorbe luz, y el sensor detecta la máxima intensidad luminosa; cuando el corazón se contrae, el volumen es máximo y la intensidad de luz detectada por el sensor es mínima. En la detección no invasiva de las yemas de los dedos, utilizando la onda de pulso de volumen del flujo sanguíneo como dato de medición directa, la selección del sitio de medición espectral debe seguir los siguientes principios.
1. Las venas de los vasos sanguíneos deben ser más abundantes y se debe mejorar la proporción de información efectiva, como la hemoglobina y el ICG, en la información material total del espectro.
2. Tiene características obvias de cambio de volumen del flujo sanguíneo para recolectar eficazmente la señal de onda de pulso de volumen.
3. Para obtener el espectro humano con buena repetibilidad y estabilidad, las características del tejido se ven menos afectadas por las diferencias individuales.
4. Es fácil realizar la detección espectral y fácil de ser aceptado por el sujeto, a fin de evitar los factores de interferencia como la frecuencia cardíaca rápida y el movimiento de la posición de medición causados por la emoción del estrés.
Diagrama esquemático de la distribución de los vasos sanguíneos en la palma de la mano. La posición del brazo dificulta la detección de la onda de pulso, por lo que no es adecuada para la detección de la onda de pulso del volumen del flujo sanguíneo. La muñeca se encuentra cerca de la arteria radial, lo que provoca una fuerte señal de la onda de pulso de presión y facilita la vibración mecánica de la piel, lo que puede provocar que la señal de detección, además de la onda de pulso del volumen, también transmita información del pulso por reflexión cutánea. Esto dificulta la caracterización precisa de las características del cambio de volumen sanguíneo y no es adecuada para la medición. Si bien la palma de la mano es uno de los sitios más comunes para la extracción de sangre clínica, su hueso es más grueso que el del dedo y la amplitud de la onda de pulso del volumen de la palma recogida por reflexión difusa es menor. La Figura 2-5 muestra la distribución de los vasos sanguíneos en la palma. Al observar la figura, se observa una abundante red capilar en la parte anterior del dedo, que refleja eficazmente el contenido de hemoglobina en el cuerpo humano. Además, esta posición presenta características evidentes de cambio de volumen del flujo sanguíneo y es la posición ideal para la medición de la onda de pulso del volumen. El tejido muscular y óseo de los dedos es relativamente delgado, por lo que la influencia de la información de interferencia de fondo es relativamente pequeña. Además, la yema del dedo es fácil de medir y el sujeto no sufre ninguna carga psicológica, lo que favorece la obtención de una señal espectral estable con una alta relación señal-ruido. El dedo humano está compuesto por hueso, uña, piel, tejido, sangre venosa y arterial. Al interactuar con la luz, el volumen sanguíneo en la arteria periférica del dedo varía con los latidos del corazón, lo que modifica la medición del trayecto óptico. Mientras tanto, los demás componentes se mantienen constantes durante todo el proceso de la luz.
Cuando se aplica una longitud de onda de luz específica a la epidermis de la yema del dedo, este puede considerarse una mezcla de dos partes: materia estática (la trayectoria óptica es constante) y materia dinámica (la trayectoria óptica varía con el volumen del material). Cuando la luz es absorbida por el tejido de la yema del dedo, un fotodetector recibe la luz transmitida. La intensidad de la luz transmitida captada por el sensor se atenúa debido a la capacidad de absorción de los diversos componentes del tejido de los dedos humanos. Con base en esta característica, se establece el modelo equivalente de absorción de luz en los dedos.
Persona adecuada:
Oxímetro de pulso de dedoEs adecuado para personas de todas las edades, incluidos niños, adultos, ancianos, pacientes con enfermedad coronaria, hipertensión, hiperlipidemia, trombosis cerebral y otras enfermedades vasculares y pacientes con asma, bronquitis, bronquitis crónica, enfermedad cardíaca pulmonar y otras enfermedades respiratorias.
Hora de publicación: 17 de junio de 2022
