El oxímetro de pulso de dedo fue inventado por Millikan en la década de 1940 para controlar la concentración de oxígeno en la sangre arterial, un indicador importante de la gravedad de la COVID-19.Yonker ¿Ahora explica cómo funciona el oxímetro de pulso de dedo?
Características de absorción espectral del tejido biológico: Cuando la luz incide sobre un tejido biológico, el efecto de este 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 está determinada principalmente por la absorción. Cuando la luz penetra en sustancias transparentes (sólidas, líquidas o gaseosas), su intensidad disminuye significativamente debido a la absorción selectiva de ciertos componentes de frecuencia específicos, fenómeno conocido como absorción de luz por las sustancias. La cantidad de luz que absorbe una sustancia se denomina densidad óptica o absorbancia.
Diagrama esquemático de la absorción de luz por la materia en todo el proceso de propagación de la luz, la cantidad de energía luminosa absorbida por la materia es proporcional a tres factores, que son la intensidad de la luz, la distancia del camino de la luz y el número de partículas absorbentes de luz en la sección transversal del camino de la luz. Bajo la premisa de un material homogéneo, el número de partículas absorbentes de luz en la sección transversal del camino de la luz puede considerarse como partículas absorbentes de luz por unidad de volumen, es decir, la concentración de partículas de luz de succión del material, puede obtenerse una ley de Lambert-Beer: puede interpretarse como la concentración del material y la longitud del camino óptico por unidad de volumen de densidad óptica, la capacidad de succión de luz del material para responder a la naturaleza de la succión de luz del material. En otras palabras, la forma de la curva del espectro de absorción de la misma sustancia es la misma, y la posición absoluta del pico de absorción cambiará debido a la diferente concentración, pero la posición relativa permanecerá inalterada. En el proceso de absorción, todas las sustancias se absorben dentro del mismo volumen, sin que existan compuestos fluorescentes ni cambios en las propiedades del medio debido a la radiación lumínica. Por lo tanto, para una solución con N componentes absorbentes, la densidad óptica es aditiva. Esta 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 conoce como la "ventana de la espectroscopia biológica", y la luz en esta banda tiene una importancia especial para muchas terapias y diagnósticos espectrales, tanto conocidos como desconocidos. En la región infrarroja, el agua se convierte en la sustancia dominante que 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 luz de la sustancia objetivo. Por lo tanto, dentro del rango espectral del 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 la sangre, la O2Hb (hemoglobina oxigenada), la RHb (hemoglobina reducida) y la melanina de la piel periférica, entre otros tejidos.
Por lo tanto, podemos obtener información precisa 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, podemos determinar 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 oxígeno en la sangre, entonces, ¿por qué se llama oxímetro de pulso? Aquí hay un nuevo concepto: onda de pulso de volumen de flujo sanguíneo. Durante cada ciclo cardíaco, la contracción del corazón hace que la presión sanguínea aumente en los vasos sanguíneos de la raíz aórtica, lo que dilata la pared del vaso sanguíneo. Por el contrario, la diástole del corazón hace que la presión sanguínea disminuya en los vasos sanguíneos de la raíz aórtica, lo que hace que la pared del vaso sanguíneo se contraiga. Con la repetición continua del ciclo cardíaco, el cambio constante de la presión sanguínea en los vasos sanguíneos de la raíz aórtica se transmitirá a los vasos distales conectados a 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 a través del sistema arterial. Cada vez que el corazón se expande y se contrae, un cambio en la presión del sistema arterial produce una onda de pulso periódica. A esto lo llamamos onda de pulso. La onda de pulso puede reflejar mucha información fisiológica, como la actividad cardíaca, la presión arterial y el flujo sanguíneo, lo que proporciona información importante para la detección no invasiva de parámetros físicos específicos del cuerpo humano.
En medicina, la onda de pulso se suele dividir 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 sanguínea, mientras que la onda de pulso de volumen representa los cambios periódicos en el flujo sanguíneo. En comparación con la onda de pulso de presión, la onda de pulso volumétrica contiene información cardiovascular más importante, como la de los vasos sanguíneos y el flujo sanguíneo. La detección no invasiva de la onda de pulso de volumen del flujo sanguíneo típica se puede lograr mediante el trazado fotoeléctrico de la onda de pulso volumétrica. Se utiliza una onda de luz específica para iluminar la parte del cuerpo que se va a medir, y el haz llega al sensor fotoeléctrico después de reflejarse o transmitirse. El haz recibido transportará la información característica efectiva de la onda de pulso volumétrica. Debido a que el volumen sanguíneo cambia periódicamente con la expansión y contracción del corazón, durante la diástole, el volumen sanguíneo es mínimo, la absorción de luz por la sangre y el sensor detectan la máxima intensidad de luz; durante la contracción del corazón, 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 deberían ser más abundantes, y la proporción de información efectiva como la hemoglobina y el ICG en la información total del material en el espectro debería mejorarse.
2. Posee características evidentes de cambio de volumen de 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 deben verse menos afectadas por las diferencias individuales.
4. Es fácil realizar la detección espectral y es fácil de aceptar para el sujeto, de modo que se eviten factores de interferencia como la frecuencia cardíaca acelerada y el movimiento de la posición de medición causados por el estrés.
Diagrama esquemático de la distribución de vasos sanguíneos en la palma humana. La posición del brazo difícilmente puede detectar la onda de pulso, por lo que no es adecuada para la detección de la onda de pulso de volumen de flujo sanguíneo; la muñeca está cerca de la arteria radial, la señal de la onda de pulso de presión es fuerte, la piel es fácil de producir vibración mecánica, puede hacer que la señal de detección además de la onda de pulso de volumen también lleve información de pulso de reflexión de la piel, es difícil caracterizar con precisión las características del cambio de volumen sanguíneo, no es adecuada para la posición de medición; aunque la palma es uno de los sitios comunes de extracción de sangre clínica, su hueso es más grueso que el dedo, y la amplitud de la onda de pulso del volumen de la palma recolectado por reflexión difusa es menor. La Figura 2-5 muestra la distribución de vasos sanguíneos en la palma. Al observar la figura, se puede ver que hay abundantes redes capilares en la parte anterior del dedo, que pueden reflejar eficazmente el contenido de hemoglobina en el cuerpo humano. Además, esta posición tiene características obvias de cambio de volumen de flujo sanguíneo, y es la posición de medición ideal de la onda de pulso de volumen. Los tejidos musculares y óseos de los dedos son relativamente delgados, por lo que la influencia de la información de interferencia de fondo es relativamente pequeña. Además, la punta del dedo es fácil de medir y el sujeto no experimenta ninguna presión psicológica, lo que facilita la obtención de una señal espectral estable con una alta relación señal-ruido. El dedo humano está compuesto de hueso, uña, piel, tejido, sangre venosa y arterial. Durante la interacción con la luz, el volumen sanguíneo en la arteria periférica del dedo varía con los latidos del corazón, lo que provoca un cambio en la medición de la trayectoria óptica. Los demás componentes permanecen constantes durante todo el proceso de exposición a la luz.
Cuando se aplica una longitud de onda de luz específica a la epidermis de la yema del dedo, este puede considerarse como una mezcla compuesta por dos partes: materia estática (con una trayectoria óptica constante) y materia dinámica (con una trayectoria óptica variable según el volumen del material). Al ser absorbida la luz por el tejido de la yema del dedo, la luz transmitida es captada por un fotodetector. La intensidad de la luz transmitida captada por el sensor se atenúa notablemente debido a la capacidad de absorción de los distintos componentes tisulares de los dedos humanos. Con base en esta característica, se establece el modelo equivalente de absorción de luz en los dedos.
Persona idónea:
oxímetro de pulso de dedoEs apto para personas de todas las edades, incluidos niños, adultos, ancianos, pacientes con cardiopatía coronaria, hipertensión, hiperlipidemia, trombosis cerebral y otras enfermedades vasculares, así como pacientes con asma, bronquitis, bronquitis crónica, cardiopatía pulmonar y otras enfermedades respiratorias.
Fecha de publicación: 17 de junio de 2022
