Ի՞նչ գործառույթ և ի՞նչ աշխատանք է կատարում մատի ծայրով պուլսօքսիմետրը։

Մատի ծայրով պուլսօքսիմետրը հորինվել է Միլիկանի կողմից 1940-ականներին՝ զարկերակային արյան մեջ թթվածնի կոնցենտրացիան վերահսկելու համար, որը COVID-19-ի ծանրության ծանրության կարևոր ցուցանիշ է։Յոնկեր Հիմա բացատրում եմ, թե ինչպես է աշխատում մատի ծայրով պուլսօքսիմետրը։

Կենսաբանական հյուսվածքի սպեկտրալ կլանման բնութագրերը. Երբ լույսը ճառագայթվում է կենսաբանական հյուսվածքի վրա, կենսաբանական հյուսվածքի ազդեցությունը լույսի վրա կարելի է բաժանել չորս կատեգորիայի՝ կլանում, ցրում, անդրադարձում և ֆլուորեսցենցիա: Եթե ցրումը բացառենք, լույսի կենսաբանական հյուսվածքով անցած հեռավորությունը հիմնականում որոշվում է կլանմամբ: Երբ լույսը թափանցում է որոշ թափանցիկ նյութերի (պինդ, հեղուկ կամ գազային) միջով, լույսի ինտենսիվությունը զգալիորեն նվազում է որոշակի հաճախականության բաղադրիչների թիրախային կլանման պատճառով, որը լույսի կլանման երևույթն է նյութերի կողմից: Նյութի կողմից կլանվող լույսի քանակը կոչվում է նրա օպտիկական խտություն, որը հայտնի է նաև որպես կլանում:

Լույսի տարածման ողջ գործընթացում նյութի կողմից լույսի կլանման սխեմատիկ դիագրամում նյութի կողմից կլանված լույսի էներգիայի քանակը համեմատական ​​է երեք գործոնների՝ լույսի ինտենսիվության, լույսի ուղու հեռավորության և լույսի ուղու լայնական հատվածքում լույս կլանող մասնիկների քանակի։ Համասեռ նյութի նախադրյալի հիման վրա, լույսի ուղու լայնական հատվածքում լույս կլանող մասնիկների քանակը կարելի է դիտարկել որպես լույս կլանող մասնիկներ մեկ միավոր ծավալի համար, այսինքն՝ նյութի ներծծող լույսի մասնիկների կոնցենտրացիան, կարելի է ստանալ Լամբերտ Բիրի օրենքը. կարելի է մեկնաբանել որպես նյութի կոնցենտրացիա և օպտիկական ուղու երկարություն մեկ միավոր ծավալի համար, օպտիկական խտության, նյութի ներծծող լույսի ունակություն՝ արձագանքելու նյութի բնույթին լույս կլանող լույս։ Այլ կերպ ասած, նույն նյութի կլանման սպեկտրի կորի ձևը նույնն է, և կլանման գագաթնակետի բացարձակ դիրքը կփոխվի միայն տարբեր կոնցենտրացիաների պատճառով, բայց հարաբերական դիրքը կմնա անփոփոխ։ Կլանման գործընթացում բոլոր նյութերի կլանումը տեղի է ունենում նույն հատվածի ծավալում, և կլանող նյութերը միմյանց հետ կապ չունեն, և գոյություն չունեն ֆլուորեսցենտային միացություններ, և չկա միջավայրի հատկությունների փոփոխության երևույթ՝ լույսի ճառագայթման պատճառով։ Հետևաբար, N կլանող բաղադրիչներով լուծույթի համար օպտիկական խտությունը ադիտիվ է: Օպտիկական խտության ադիտիվությունը տեսական հիմք է տալիս խառնուրդներում կլանող բաղադրիչների քանակական չափման համար:

Կենսաբանական հյուսվածքային օպտիկայի մեջ 600 ~ 1300 նմ սպեկտրալ տիրույթը սովորաբար անվանում են «կենսաբանական սպեկտրոսկոպիայի պատուհան», և այս տիրույթի լույսը հատուկ նշանակություն ունի բազմաթիվ հայտնի և անհայտ սպեկտրալ թերապիայի և սպեկտրալ ախտորոշման համար: Ինֆրակարմիր տիրույթում ջուրը դառնում է կենսաբանական հյուսվածքներում լույսը կլանող գերիշխող նյութը, ուստի համակարգի կողմից ընդունված ալիքի երկարությունը պետք է խուսափի ջրի կլանման գագաթնակետից՝ թիրախային նյութի լույսի կլանման տեղեկատվությունն ավելի լավ ստանալու համար: Հետևաբար, մոտ ինֆրակարմիր սպեկտրի 600-950 նմ տիրույթում մարդու մատի ծայրի հյուսվածքի հիմնական բաղադրիչները, որոնք ունեն լույսի կլանման ունակություն, ներառում են արյան մեջ ջուրը, O2Hb-ն (թթվածնով հագեցած հեմոգլոբին), RHb-ն (վերականգնված հեմոգլոբին) և ծայրամասային մաշկի մելանինը և այլ հյուսվածքներ:

Հետևաբար, մենք կարող ենք ստանալ հյուսվածքում չափվող բաղադրիչի կոնցենտրացիայի արդյունավետ տեղեկատվությունը` վերլուծելով ճառագայթման սպեկտրի տվյալները: Այսպիսով, երբ մենք ունենք O2Hb և RHb կոնցենտրացիաները, մենք գիտենք թթվածնի հագեցվածությունը:Թթվածնի հագեցվածություն SpO2արյան մեջ թթվածնով կապված թթվածնացված հեմոգլոբինի (HbO2) ծավալի տոկոսն է ընդհանուր կապող հեմոգլոբինի (Hb) տոկոսի համեմատ, արյան մեջ թթվածնի կոնցենտրացիան իմպուլսային է, ուստի ինչո՞ւ է այն կոչվում իմպուլսային օքսիմետր։ Ահա նոր հասկացություն՝ արյան հոսքի ծավալային իմպուլսային ալիք։ Սրտի յուրաքանչյուր ցիկլի ընթացքում սրտի կծկումը առաջացնում է արյան ճնշման բարձրացում աորտայի արմատի արյան անոթներում, ինչը լայնացնում է արյան անոթի պատը։ Հակառակը, սրտի դիաստոլան առաջացնում է արյան ճնշման անկում աորտայի արմատի արյան անոթներում, ինչը հանգեցնում է արյան անոթի պատի կծկմանը։ Սրտի ցիկլի անընդհատ կրկնության դեպքում աորտայի արմատի արյան անոթներում արյան ճնշման անընդհատ փոփոխությունը կփոխանցվի դրան միացված ներքևի անոթներին և նույնիսկ ամբողջ զարկերակային համակարգին, այդպիսով առաջացնելով ամբողջ զարկերակային անոթային պատի անընդհատ ընդարձակում և կծկում։ Այսինքն՝ սրտի պարբերական բաբախյունը աորտայում ստեղծում է իմպուլսային ալիքներ, որոնք առաջ են ալիքավորվում արյան անոթների պատերի երկայնքով ամբողջ զարկերակային համակարգում։ Ամեն անգամ, երբ սիրտը ընդարձակվում և կծկվում է, զարկերակային համակարգում ճնշման փոփոխությունը առաջացնում է պարբերական իմպուլսային ալիք։ Սա է այն, ինչ մենք անվանում ենք իմպուլսային ալիք։ Պուլսային ալիքը կարող է արտացոլել բազմաթիվ ֆիզիոլոգիական տեղեկություններ, ինչպիսիք են սիրտը, արյան ճնշումը և արյան հոսքը, որոնք կարող են կարևոր տեղեկություններ տրամադրել մարդու մարմնի որոշակի ֆիզիկական պարամետրերի ոչ ինվազիվ հայտնաբերման համար։