कोविड-१९ च्या तीव्रतेचे एक महत्त्वाचे सूचक असलेल्या धमनी रक्तातील ऑक्सिजनच्या एकाग्रतेचे निरीक्षण करण्यासाठी मिलिकन यांनी १९४० च्या दशकात फिंगरटिप पल्स ऑक्सिमीटरचा शोध लावला.योंकर आता बोटांच्या टोकावरील पल्स ऑक्सिमीटर कसे काम करते ते स्पष्ट करतो का?
जैविक ऊतींचे वर्णपटीय शोषण वैशिष्ट्ये: जेव्हा प्रकाश जैविक ऊतींमध्ये विकिरणित केला जातो तेव्हा प्रकाशावरील जैविक ऊतींचा परिणाम चार श्रेणींमध्ये विभागला जाऊ शकतो, ज्यामध्ये शोषण, विखुरणे, परावर्तन आणि प्रतिदीप्ति यांचा समावेश होतो. जर विखुरणे वगळले तर, जैविक ऊतींमधून प्रकाश प्रवास करतो ते अंतर प्रामुख्याने शोषणावर अवलंबून असते. जेव्हा प्रकाश काही पारदर्शक पदार्थांमध्ये (घन, द्रव किंवा वायू) प्रवेश करतो तेव्हा काही विशिष्ट वारंवारता घटकांच्या लक्ष्यित शोषणामुळे प्रकाशाची तीव्रता लक्षणीयरीत्या कमी होते, जी पदार्थांद्वारे प्रकाशाचे शोषण करण्याची घटना आहे. पदार्थ किती प्रकाश शोषतो याला त्याची ऑप्टिकल घनता म्हणतात, ज्याला शोषकता देखील म्हणतात.
प्रकाश प्रसाराच्या संपूर्ण प्रक्रियेत पदार्थाद्वारे प्रकाश शोषणाचे योजनाबद्ध आकृती, पदार्थाद्वारे शोषल्या जाणाऱ्या प्रकाश उर्जेचे प्रमाण तीन घटकांच्या प्रमाणात असते, जे प्रकाशाची तीव्रता, प्रकाश मार्गाचे अंतर आणि प्रकाश मार्गाच्या क्रॉस सेक्शनवरील प्रकाश-शोषक कणांची संख्या आहेत. एकसंध पदार्थाच्या आधारावर, क्रॉस सेक्शनवरील प्रकाश मार्ग संख्या प्रकाश-शोषक कणांना प्रति युनिट व्हॉल्यूम प्रकाश-शोषक कण म्हणून मानले जाऊ शकते, म्हणजे मटेरियल सक्शन लाइट कण एकाग्रता, लॅम्बर्ट बिअरचा नियम मिळवू शकतो: मटेरियल एकाग्रता आणि ऑप्टिकल मार्ग लांबी प्रति युनिट व्हॉल्यूम ऑप्टिकल घनता, मटेरियल सक्शन लाइटच्या स्वरूपाला प्रतिसाद देण्याची क्षमता म्हणून अर्थ लावला जाऊ शकतो. दुसऱ्या शब्दांत, समान पदार्थाच्या शोषण स्पेक्ट्रम वक्रचा आकार समान आहे आणि शोषण शिखराची परिपूर्ण स्थिती केवळ भिन्न एकाग्रतेमुळे बदलेल, परंतु सापेक्ष स्थिती अपरिवर्तित राहील. शोषण प्रक्रियेत, सर्व पदार्थांचे शोषण एकाच विभागाच्या आकारमानात होते आणि शोषक पदार्थ एकमेकांशी असंबंधित असतात आणि कोणतेही फ्लोरोसेंट संयुगे अस्तित्वात नसतात आणि प्रकाश किरणोत्सर्गामुळे माध्यमाचे गुणधर्म बदलण्याची कोणतीही घटना घडत नाही. म्हणून, N शोषण घटक असलेल्या द्रावणासाठी, प्रकाशीय घनता ही बेरीज असते. प्रकाशीय घनतेची बेरीज मिश्रणांमध्ये शोषक घटकांच्या परिमाणात्मक मापनासाठी एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करते.
जैविक ऊतींच्या प्रकाशशास्त्रात, ६०० ~ १३००nm च्या वर्णक्रमीय क्षेत्राला सहसा "जैविक स्पेक्ट्रोस्कोपीची खिडकी" असे म्हणतात आणि या बँडमधील प्रकाश अनेक ज्ञात आणि अज्ञात वर्णक्रमीय थेरपी आणि वर्णक्रमीय निदानासाठी विशेष महत्त्व देतो. इन्फ्रारेड प्रदेशात, जैविक ऊतींमध्ये पाणी हा प्रमुख प्रकाश-शोषक पदार्थ बनतो, म्हणून लक्ष्य पदार्थाची प्रकाश शोषण माहिती चांगल्या प्रकारे मिळविण्यासाठी प्रणालीने स्वीकारलेल्या तरंगलांबी पाण्याच्या शोषण शिखरापासून दूर राहणे आवश्यक आहे. म्हणून, ६००-९५०nm च्या जवळ-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम श्रेणीमध्ये, प्रकाश शोषण क्षमता असलेल्या मानवी बोटांच्या टोकाच्या ऊतींचे मुख्य घटक म्हणजे रक्तातील पाणी, O2Hb (ऑक्सिजनयुक्त हिमोग्लोबिन), RHb (कमी झालेले हिमोग्लोबिन) आणि परिधीय त्वचा मेलेनिन आणि इतर ऊती.
म्हणून, उत्सर्जन स्पेक्ट्रमच्या डेटाचे विश्लेषण करून आपण ऊतींमध्ये मोजल्या जाणाऱ्या घटकाच्या एकाग्रतेची प्रभावी माहिती मिळवू शकतो. म्हणून जेव्हा आपल्याकडे O2Hb आणि RHb सांद्रता असते, तेव्हा आपल्याला ऑक्सिजन संपृक्तता कळते.ऑक्सिजन संपृक्तता SpO2रक्तातील ऑक्सिजन-बद्ध ऑक्सिजनयुक्त हिमोग्लोबिन (HbO2) च्या आकारमानाची टक्केवारी म्हणजे एकूण बंधनकारक हिमोग्लोबिन (Hb) च्या टक्केवारीचे प्रमाण, रक्तातील ऑक्सिजन पल्सची सांद्रता, मग त्याला पल्स ऑक्सिमीटर का म्हणतात? येथे एक नवीन संकल्पना आहे: रक्त प्रवाहाचे प्रमाण पल्स वेव्ह. प्रत्येक हृदय चक्रादरम्यान, हृदयाच्या आकुंचनामुळे महाधमनी मुळाच्या रक्तवाहिन्यांमध्ये रक्तदाब वाढतो, ज्यामुळे रक्तवाहिन्यांची भिंत पसरते. उलट, हृदयाच्या डायस्टोलमुळे महाधमनी मुळाच्या रक्तवाहिन्यांमध्ये रक्तदाब कमी होतो, ज्यामुळे रक्तवाहिन्यांची भिंत आकुंचन पावते. हृदय चक्राच्या सतत पुनरावृत्तीसह, महाधमनी मुळाच्या रक्तवाहिन्यांमध्ये रक्तदाबाचा सतत बदल त्याच्याशी जोडलेल्या डाउनस्ट्रीम वाहिन्यांमध्ये आणि अगदी संपूर्ण धमनी प्रणालीमध्ये प्रसारित केला जाईल, ज्यामुळे संपूर्ण धमनी रक्तवहिन्यासंबंधी भिंतीचा सतत विस्तार आणि आकुंचन तयार होईल. म्हणजेच, हृदयाच्या नियतकालिक ठोक्यांमुळे महाधमनीमध्ये नाडी लाटा निर्माण होतात ज्या संपूर्ण धमनी प्रणालीमध्ये रक्तवाहिन्यांच्या भिंतींसह पुढे सरकतात. प्रत्येक वेळी हृदयाचा विस्तार आणि आकुंचन होतो, तेव्हा धमनी प्रणालीमध्ये दाबातील बदल नियतकालिक नाडी लाटा निर्माण करतो. यालाच आपण पल्स वेव्ह म्हणतो. पल्स वेव्ह हृदय, रक्तदाब आणि रक्तप्रवाह यासारख्या अनेक शारीरिक माहिती प्रतिबिंबित करू शकते, जी मानवी शरीराच्या विशिष्ट भौतिक मापदंडांच्या गैर-आक्रमक शोधासाठी महत्त्वाची माहिती प्रदान करू शकते.
औषधांमध्ये, पल्स वेव्ह सामान्यतः प्रेशर पल्स वेव्ह आणि व्हॉल्यूम पल्स वेव्ह अशा दोन प्रकारांमध्ये विभागली जातात. प्रेशर पल्स वेव्ह प्रामुख्याने रक्तदाब प्रसारण दर्शवते, तर व्हॉल्यूम पल्स वेव्ह रक्त प्रवाहातील नियतकालिक बदल दर्शवते. प्रेशर पल्स वेव्हच्या तुलनेत, व्हॉल्यूमेट्रिक पल्स वेव्हमध्ये मानवी रक्तवाहिन्या आणि रक्त प्रवाह यासारखी अधिक महत्त्वाची हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी माहिती असते. सामान्य रक्त प्रवाह व्हॉल्यूम पल्स वेव्हचे नॉन-इनवेसिव्ह डिटेक्शन फोटोइलेक्ट्रिक व्हॉल्यूमेट्रिक पल्स वेव्ह ट्रेसिंगद्वारे साध्य करता येते. प्रकाशाची एक विशिष्ट लाट शरीराच्या मापन भागाला प्रकाशित करण्यासाठी वापरली जाते आणि परावर्तन किंवा ट्रान्समिशननंतर बीम फोटोइलेक्ट्रिक सेन्सरपर्यंत पोहोचते. प्राप्त बीम व्हॉल्यूमेट्रिक पल्स वेव्हची प्रभावी वैशिष्ट्यपूर्ण माहिती घेऊन जाईल. हृदयाच्या विस्तार आणि आकुंचनासह रक्ताचे प्रमाण वेळोवेळी बदलत असल्याने, जेव्हा हृदयाचे डायस्टोल होते, तेव्हा रक्ताचे प्रमाण सर्वात कमी असते, प्रकाशाचे रक्त शोषण होते, सेन्सरने जास्तीत जास्त प्रकाश तीव्रता शोधली; जेव्हा हृदय आकुंचन पावते तेव्हा व्हॉल्यूम जास्तीत जास्त असतो आणि सेन्सरद्वारे शोधलेली प्रकाश तीव्रता किमान असते. थेट मापन डेटा म्हणून बोटांच्या नॉन-इनवेसिव्ह डिटेक्शनमध्ये, स्पेक्ट्रल मापन साइटची निवड खालील तत्त्वांचे पालन करावी.
१. रक्तवाहिन्यांच्या नसा अधिक प्रमाणात असाव्यात आणि स्पेक्ट्रममधील एकूण भौतिक माहितीमध्ये हिमोग्लोबिन आणि आयसीजी सारख्या प्रभावी माहितीचे प्रमाण सुधारले पाहिजे.
२. त्यात रक्त प्रवाहाच्या प्रमाणात बदलाची स्पष्ट वैशिष्ट्ये आहेत ज्यामुळे व्हॉल्यूम पल्स वेव्ह सिग्नल प्रभावीपणे गोळा होतो.
३. चांगल्या पुनरावृत्तीक्षमता आणि स्थिरतेसह मानवी स्पेक्ट्रम मिळविण्यासाठी, ऊतींच्या वैशिष्ट्यांवर वैयक्तिक फरकांचा कमी परिणाम होतो.
४. स्पेक्ट्रल डिटेक्शन करणे सोपे आहे आणि विषयाद्वारे स्वीकारणे सोपे आहे, जेणेकरून तणावाच्या भावनेमुळे होणारे जलद हृदय गती आणि मापन स्थिती हालचाल यासारखे हस्तक्षेप घटक टाळता येतील.
मानवी तळहातातील रक्तवाहिन्यांच्या वितरणाचे योजनाबद्ध आरेख हाताची स्थिती नाडीच्या लाटेला क्वचितच ओळखू शकते, म्हणून ती रक्त प्रवाहाच्या आकारमानाच्या नाडीच्या लाटेच्या शोधासाठी योग्य नाही; मनगट रेडियल धमनीजवळ आहे, दाब नाडीच्या लाटेचा सिग्नल मजबूत आहे, त्वचेवर यांत्रिक कंपन निर्माण करणे सोपे आहे, शोध सिग्नल होऊ शकतो. व्हॉल्यूम पल्स वेव्ह व्यतिरिक्त त्वचेचे परावर्तन नाडीची माहिती देखील वाहून नेतात, रक्ताच्या आकारमानातील बदलाची वैशिष्ट्ये अचूकपणे दर्शवणे कठीण आहे, मापन स्थितीसाठी योग्य नाही; जरी तळहात सामान्य क्लिनिकल रक्त काढण्याच्या ठिकाणांपैकी एक आहे, तरी त्याचे हाड बोटापेक्षा जाड आहे आणि पसरलेल्या परावर्तनाद्वारे गोळा केलेल्या तळहाताच्या आकारमानाचे नाडीच्या लाटेचे मोठेपणा कमी आहे. आकृती 2-5 तळहातातील रक्तवाहिन्यांच्या वितरणाचे संकेत देते. आकृतीचे निरीक्षण केल्यास, असे दिसून येते की बोटाच्या पुढच्या भागात मुबलक केशिका नेटवर्क आहेत, जे मानवी शरीरातील हिमोग्लोबिनचे प्रमाण प्रभावीपणे प्रतिबिंबित करू शकतात. शिवाय, या स्थितीत रक्त प्रवाहाच्या आकारमानातील बदलाची स्पष्ट वैशिष्ट्ये आहेत आणि आकारमान नाडीच्या लाटेची आदर्श मापन स्थिती आहे. बोटांच्या स्नायू आणि हाडांच्या ऊती तुलनेने पातळ आहेत, म्हणून पार्श्वभूमी हस्तक्षेप माहितीचा प्रभाव तुलनेने कमी आहे. याव्यतिरिक्त, बोटाचे टोक मोजणे सोपे आहे आणि त्या व्यक्तीवर कोणताही मानसिक भार नाही, जो स्थिर उच्च सिग्नल-टू-नॉइज रेशो वर्णक्रमीय सिग्नल मिळविण्यास अनुकूल आहे. मानवी बोटात हाड, नखे, त्वचा, ऊती, शिरासंबंधी रक्त आणि धमनी रक्त असते. प्रकाशाशी संवाद साधण्याच्या प्रक्रियेत, बोटाच्या परिधीय धमनीतील रक्ताचे प्रमाण हृदयाच्या ठोक्यासह बदलते, परिणामी ऑप्टिकल मार्ग मापनात बदल होतो. तर इतर घटक प्रकाशाच्या संपूर्ण प्रक्रियेत स्थिर असतात.
जेव्हा बोटाच्या टोकाच्या बाह्यत्वचावर प्रकाशाची विशिष्ट तरंगलांबी लावली जाते, तेव्हा बोटाला मिश्रण म्हणून पाहिले जाऊ शकते, ज्यामध्ये दोन भाग असतात: स्थिर पदार्थ (ऑप्टिकल मार्ग स्थिर असतो) आणि गतिमान पदार्थ (ऑप्टिकल मार्ग पदार्थाच्या आकारमानानुसार बदलतो). जेव्हा बोटाच्या टोकाच्या ऊतीद्वारे प्रकाश शोषला जातो तेव्हा प्रसारित प्रकाश फोटोडिटेक्टरद्वारे प्राप्त होतो. मानवी बोटांच्या विविध ऊती घटकांच्या शोषणक्षमतेमुळे सेन्सरद्वारे गोळा केलेल्या प्रसारित प्रकाशाची तीव्रता स्पष्टपणे कमी होते. या वैशिष्ट्यानुसार, बोटाच्या प्रकाश शोषणाचे समतुल्य मॉडेल स्थापित केले जाते.
योग्य व्यक्ती:
बोटांच्या टोकावरील पल्स ऑक्सिमीटरहे सर्व वयोगटातील लोकांसाठी योग्य आहे, ज्यात मुले, प्रौढ, वृद्ध, कोरोनरी हृदयरोग, उच्च रक्तदाब, हायपरलिपिडेमिया, सेरेब्रल थ्रोम्बोसिस आणि इतर रक्तवहिन्यासंबंधी रोगांचे रुग्ण आणि दमा, ब्राँकायटिस, क्रॉनिक ब्राँकायटिस, फुफ्फुसीय हृदयरोग आणि इतर श्वसन रोगांचे रुग्ण यांचा समावेश आहे.
पोस्ट वेळ: जून-१७-२०२२
