O oxímetro de pulso de ponta de dedo foi inventado por Millikan na década de 1940 para monitorar a concentração de oxigênio no sangue arterial, um indicador importante da gravidade da COVID-19.Yonker agora explica como funciona o oxímetro de pulso de ponta de dedo?
Características de absorção espectral do tecido biológico: Quando a luz é irradiada para o tecido biológico, o efeito do tecido biológico sobre a luz pode ser dividido em quatro categorias: absorção, espalhamento, reflexão e fluorescência. Se o espalhamento for excluído, a distância que a luz percorre através do tecido biológico é governada principalmente pela absorção. Quando a luz penetra em algumas substâncias transparentes (sólidas, líquidas ou gasosas), a intensidade da luz diminui significativamente devido à absorção direcionada de alguns componentes de frequência específicos, que é o fenômeno de absorção da luz pelas substâncias. A quantidade de luz que uma substância absorve é chamada de densidade óptica, também conhecida como absorbância.
Diagrama esquemático da absorção de luz pela matéria. Em todo o processo de propagação da luz, a quantidade de energia luminosa absorvida pela matéria é proporcional a três fatores: a intensidade luminosa, a distância do caminho da luz e o número de partículas absorventes de luz na seção transversal do caminho da luz. Partindo da premissa de um material homogêneo, o número de partículas absorventes de luz na seção transversal pode ser considerado como partículas absorventes de luz por unidade de volume, ou seja, a concentração de partículas de luz de sucção do material. A lei de Lambert Beer pode ser interpretada como a concentração do material e o comprimento do caminho óptico por unidade de volume da densidade óptica, e a capacidade da luz de sucção do material de responder à natureza da luz de sucção do material. Em outras palavras, a forma da curva do espectro de absorção da mesma substância é a mesma, e a posição absoluta do pico de absorção só mudará devido à concentração diferente, mas a posição relativa permanecerá inalterada. No processo de absorção, a absorção de todas as substâncias ocorre no mesmo volume da seção transversal, e as substâncias absorventes não estão relacionadas entre si, e não existem compostos fluorescentes, e não há fenômeno de alteração das propriedades do meio devido à radiação luminosa. Portanto, para a solução com N componentes de absorção, a densidade óptica é aditiva. A aditividade da densidade óptica fornece uma base teórica para a medição quantitativa de componentes absorventes em misturas.
Na óptica de tecidos biológicos, a região espectral de 600 a 1300 nm é comumente chamada de "janela da espectroscopia biológica", e a luz nessa faixa tem um significado especial para muitas terapias espectrais e diagnósticos espectrais conhecidos e desconhecidos. Na região do infravermelho, a água se torna a substância dominante na absorção de luz nos tecidos biológicos, portanto, o comprimento de onda adotado pelo sistema deve evitar o pico de absorção da água para melhor obter as informações de absorção de luz da substância alvo. Portanto, na faixa do espectro do infravermelho próximo de 600 a 950 nm, os principais componentes do tecido da ponta do dedo humano com capacidade de absorção de luz incluem água no sangue, O2Hb (hemoglobina oxigenada), RHb (hemoglobina reduzida) e melanina da pele periférica e outros tecidos.
Portanto, podemos obter a informação efetiva da concentração do componente a ser medido no tecido analisando os dados do espectro de emissão. Assim, quando temos as concentrações de O2Hb e RHb, sabemos a saturação de oxigênio.Saturação de oxigênio SpO2é a porcentagem do volume de hemoglobina oxigenada ligada ao oxigênio (HbO2) no sangue como uma porcentagem da hemoglobina de ligação total (Hb), a concentração de pulso de oxigênio no sangue, então por que é chamado de oxímetro de pulso? Aqui está um novo conceito: onda de pulso de volume de fluxo sanguíneo. Durante cada ciclo cardíaco, a contração do coração faz com que a pressão arterial aumente nos vasos sanguíneos da raiz aórtica, o que dilata a parede do vaso sanguíneo. Por outro lado, a diástole do coração faz com que a pressão arterial caia nos vasos sanguíneos da raiz aórtica, o que faz com que a parede do vaso sanguíneo se contraia. Com a repetição contínua do ciclo cardíaco, a mudança constante da pressão arterial nos vasos sanguíneos da raiz aórtica será transmitida aos vasos a jusante conectados a ela e até mesmo a todo o sistema arterial, formando assim a expansão e contração contínuas de toda a parede vascular arterial. Ou seja, o batimento periódico do coração cria ondas de pulso na aorta que se propagam ao longo das paredes dos vasos sanguíneos por todo o sistema arterial. Cada vez que o coração se expande e se contrai, uma mudança na pressão no sistema arterial produz uma onda de pulso periódica. Isso é o que chamamos de onda de pulso. A onda de pulso pode refletir muitas informações fisiológicas, como o coração, a pressão arterial e o fluxo sanguíneo, o que pode fornecer informações importantes para a detecção não invasiva de parâmetros físicos específicos do corpo humano.
Na medicina, a onda de pulso é geralmente dividida em dois tipos: onda de pulso de pressão e onda de pulso de volume. A onda de pulso de pressão representa principalmente a transmissão da pressão sanguínea, enquanto a onda de pulso de volume representa as mudanças periódicas no fluxo sanguíneo. Comparada à onda de pulso de pressão, a onda de pulso volumétrica contém informações cardiovasculares mais importantes, como os vasos sanguíneos e o fluxo sanguíneo humano. A detecção não invasiva da onda de pulso volumétrica típica do fluxo sanguíneo pode ser obtida por meio do traçado fotoelétrico de onda de pulso volumétrica. Uma onda de luz específica é usada para iluminar a parte do corpo a ser medida, e o feixe atinge o sensor fotoelétrico após reflexão ou transmissão. O feixe recebido carregará as informações características efetivas da onda de pulso volumétrica. Como o volume sanguíneo muda periodicamente com a expansão e contração do coração, durante a diástole cardíaca, o volume sanguíneo é o menor e a absorção de luz pelo sangue, o sensor detecta a intensidade máxima da luz; quando o coração se contrai, o volume é máximo e a intensidade da luz detectada pelo sensor é mínima. Na detecção não invasiva da ponta dos dedos, utilizando a onda de pulso volumétrica do fluxo sanguíneo como dado de medição direta, a seleção do local de medição espectral deve seguir os seguintes princípios.
1. As veias dos vasos sanguíneos devem ser mais abundantes e a proporção de informações efetivas, como hemoglobina e ICG, na informação material total no espectro deve ser melhorada.
2. Possui características óbvias de mudança de volume de fluxo sanguíneo para coletar efetivamente o sinal de onda de pulso de volume
3. Para obter o espectro humano com boa repetibilidade e estabilidade, as características do tecido são menos afetadas por diferenças individuais.
4. É fácil realizar a detecção espectral e fácil de ser aceito pelo sujeito, de modo a evitar fatores de interferência, como frequência cardíaca acelerada e movimento da posição de medição causados pela emoção do estresse.
Diagrama esquemático da distribuição dos vasos sanguíneos na palma da mão humana. A posição do braço dificilmente consegue detectar a onda de pulso, por isso não é adequada para a detecção da onda de pulso do volume do fluxo sanguíneo. O pulso está próximo da artéria radial, o sinal da onda de pulso de pressão é forte, a pele é fácil de produzir vibração mecânica, o que pode levar ao sinal de detecção, além da onda de pulso de volume, também transportar informações de pulso de reflexão da pele. É difícil caracterizar com precisão as características da mudança do volume sanguíneo, não é adequado para a posição de medição. Embora a palma da mão seja um dos locais comuns de coleta de sangue clínico, seu osso é mais espesso que o dedo, e a amplitude da onda de pulso do volume da palma coletado por reflexão difusa é menor. A Figura 2-5 mostra a distribuição dos vasos sanguíneos na palma da mão. Observando a figura, pode-se ver que há redes capilares abundantes na parte frontal do dedo, que podem refletir efetivamente o conteúdo de hemoglobina no corpo humano. Além disso, esta posição tem características óbvias de mudança de volume do fluxo sanguíneo e é a posição ideal para medição da onda de pulso de volume. Os tecidos musculares e ósseos dos dedos são relativamente finos, então a influência das informações de interferência de fundo é relativamente pequena. Além disso, a ponta do dedo é fácil de medir e o sujeito não sofre nenhuma sobrecarga psicológica, o que contribui para a obtenção de um sinal espectral estável com alta relação sinal-ruído. O dedo humano é composto por osso, unha, pele, tecido, sangue venoso e sangue arterial. No processo de interação com a luz, o volume sanguíneo na artéria periférica do dedo varia com os batimentos cardíacos, resultando na alteração da medição do caminho óptico. Enquanto os outros componentes permanecem constantes durante todo o processo de luz.
Quando um determinado comprimento de onda de luz é aplicado à epiderme da ponta do dedo, o dedo pode ser considerado uma mistura, incluindo duas partes: matéria estática (o caminho óptico é constante) e matéria dinâmica (o caminho óptico muda com o volume do material). Quando a luz é absorvida pelo tecido da ponta do dedo, a luz transmitida é recebida por um fotodetector. A intensidade da luz transmitida coletada pelo sensor é obviamente atenuada devido à capacidade de absorção de vários componentes teciduais dos dedos humanos. De acordo com essa característica, o modelo equivalente de absorção de luz pelo dedo é estabelecido.
Pessoa adequada:
Oxímetro de pulso de ponta de dedoé adequado para pessoas de todas as idades, incluindo crianças, adultos, idosos, pacientes com doença cardíaca coronária, hipertensão, hiperlipidemia, trombose cerebral e outras doenças vasculares e pacientes com asma, bronquite, bronquite crônica, doença cardíaca pulmonar e outras doenças respiratórias.
Horário da publicação: 17/06/2022
