O oxímetro de pulso de dedo foi inventado por Millikan na década de 1940 para monitorar a concentração de oxigênio no sangue arterial, um importante indicador da gravidade da COVID-19.Yonker Agora, explique como funciona um oxímetro de pulso de dedo?
Características de absorção espectral do tecido biológico: Quando a luz incide sobre um tecido biológico, o efeito do tecido sobre a luz pode ser dividido em quatro categorias: absorção, dispersão, reflexão e fluorescência. Excluindo a dispersão, a distância percorrida pela luz através do tecido biológico é determinada principalmente pela absorção. Quando a luz penetra em substâncias transparentes (sólidas, líquidas ou gasosas), sua intensidade diminui significativamente devido à absorção direcionada de componentes de frequência específicos, o que caracteriza o fenômeno de absorção da luz pelas substâncias. A quantidade de luz absorvida por uma substância 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 da luz, a distância do percurso óptico e o número de partículas absorventes de luz na seção transversal do percurso óptico. Considerando um material homogêneo, o número de partículas absorventes de luz na seção transversal do percurso óptico pode ser interpretado como o número de partículas absorventes de luz por unidade de volume, ou seja, a concentração de partículas absorventes de luz do material. A partir disso, podemos obter a lei de Lambert-Beer: a densidade óptica por unidade de volume corresponde à concentração do material e ao comprimento do percurso óptico, sendo a capacidade de absorção de luz do material dependente da natureza da absorção de luz. Em outras palavras, o formato da curva do espectro de absorção de uma mesma substância é o mesmo, e a posição absoluta do pico de absorção só se altera devido à diferença de concentração, enquanto a posição relativa permanece inalterada. No processo de absorção, a absorção ocorre em um mesmo volume, e as substâncias absorventes são independentes entre si, não havendo compostos fluorescentes ou alterações nas 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.
Em óptica de tecidos biológicos, a região espectral de 600 a 1300 nm é geralmente chamada de "janela da espectroscopia biológica", e a luz nessa faixa tem um significado especial para muitas terapias espectrais e diagnósticos espectrais, tanto conhecidos quanto desconhecidos. Na região do infravermelho, a água se torna a principal substância absorvente de luz nos tecidos biológicos; portanto, o comprimento de onda adotado pelo sistema deve evitar o pico de absorção da água para obter melhor as informações de absorção de luz da substância alvo. Assim, dentro da faixa do espectro infravermelho próximo de 600 a 950 nm, os principais componentes do tecido da ponta do dedo humano com capacidade de absorção de luz incluem a água no sangue, a O₂Hb (hemoglobina oxigenada), a RHb (hemoglobina reduzida) e a melanina da pele periférica, entre outros tecidos.
Portanto, podemos obter informações eficazes sobre a 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 SpO2A oximetria de pulso é a porcentagem do volume de hemoglobina oxigenada (HbO2) ligada ao oxigênio no sangue em relação à hemoglobina total ligada (Hb). Por que então se chama oximetria de pulso? Aqui está um novo conceito: a onda de pulso do fluxo sanguíneo. Durante cada ciclo cardíaco, a contração do coração causa um aumento da pressão sanguínea nos vasos da raiz da aorta, o que dilata a parede do vaso. Por outro lado, a diástole do coração causa uma queda da pressão sanguínea nos vasos da raiz da aorta, o que provoca a contração da parede do vaso. Com a repetição contínua do ciclo cardíaco, a constante variação da pressão sanguínea nos vasos da raiz da aorta é 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 cardíaco periódico 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. É a isso que chamamos de onda de pulso. A onda de pulso pode refletir muitas informações fisiológicas, como batimentos cardíacos, pressão arterial e fluxo sanguíneo, o que pode fornecer informações importantes para a detecção não invasiva de parâmetros físicos específicos do corpo humano.
Em 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 de volume contém informações cardiovasculares mais importantes, como os vasos sanguíneos e o fluxo sanguíneo. A detecção não invasiva da onda de pulso de volume típica do fluxo sanguíneo pode ser realizada por meio do rastreamento fotoelétrico da onda de pulso de volume. 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 carrega as informações características da onda de pulso de volume. Como o volume sanguíneo muda periodicamente com a expansão e contração do coração, durante a diástole, o volume sanguíneo é mínimo, a absorção de luz pelo sangue é mínima e o sensor detecta a intensidade luminosa máxima; durante a contração cardíaca, o volume é máximo e a intensidade luminosa detectada pelo sensor é mínima. Na detecção não invasiva da ponta do dedo, utilizando a onda de pulso de volume 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 relevantes, como hemoglobina e ICG, no total de informações materiais no espectro deve ser melhorada.
2. Possui características evidentes de variação do volume do fluxo sanguíneo para coletar eficazmente o sinal da onda de pulso volumétrico.
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 é bem aceito pelo sujeito, evitando assim fatores de interferência como frequência cardíaca acelerada e movimento da posição de medição causados por emoções de estresse.
Diagrama esquemático da distribuição dos vasos sanguíneos na palma da mão humana. A posição do braço dificilmente permite a detecção da onda de pulso, portanto, não é adequada para a detecção da onda de pulso do volume do fluxo sanguíneo; o pulso está próximo à artéria radial, o sinal da onda de pulso de pressão é forte e a pele vibra mecanicamente com facilidade, o que pode levar o sinal detectado a carregar, além da onda de pulso do volume, informações do pulso refletido pela pele, dificultando a caracterização precisa das características da variação do volume sanguíneo e tornando-o inadequado para medição; embora a palma da mão seja um dos locais comuns para coleta de sangue em clínicas, seus ossos são mais espessos do que os dos dedos, e a amplitude da onda de pulso da palma coletada por reflexão difusa é menor. A Figura 2-5 mostra a distribuição dos vasos sanguíneos na palma da mão. Observando a figura, pode-se notar que existem redes capilares abundantes na parte anterior dos dedos, que podem refletir efetivamente o teor de hemoglobina no corpo humano. Além disso, essa posição apresenta características óbvias de variação do volume do fluxo sanguíneo e é a posição ideal para a medição da onda de pulso do volume. Os tecidos musculares e ósseos dos dedos são relativamente finos, portanto, a influência da interferência de fundo é relativamente pequena. Além disso, a ponta do dedo é fácil de medir e o sujeito não sofre qualquer desconforto psicológico, 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. Durante a interação com a luz, o volume sanguíneo na artéria periférica do dedo varia com os batimentos cardíacos, resultando na alteração do percurso óptico medido. Enquanto isso, os demais componentes permanecem constantes durante todo o processo de exposição à luz.
Quando um determinado comprimento de onda de luz incide sobre a epiderme da ponta do dedo, este pode ser considerado uma mistura de duas partes: matéria estática (o caminho óptico é constante) e matéria dinâmica (o caminho óptico varia com o volume do material). Quando a luz é absorvida pelo tecido da ponta do dedo, a luz transmitida é captada por um fotodetector. A intensidade da luz transmitida, captada pelo sensor, é atenuada devido à capacidade de absorção dos diversos componentes do tecido dos dedos humanos. Com base nessa característica, estabelece-se o modelo equivalente de absorção de luz pelos dedos.
Pessoa adequada:
oxímetro de pulso de dedoÉ indicado para pessoas de todas as idades, incluindo crianças, adultos, idosos, pacientes com doença arterial coronariana, hipertensão, hiperlipidemia, trombose cerebral e outras doenças vasculares, bem como pacientes com asma, bronquite, bronquite crônica, doença cardíaca pulmonar e outras doenças respiratórias.
Data da publicação: 17/06/2022
