धमनीतील रक्तातील ऑक्सिजनच्या प्रमाणावर लक्ष ठेवण्यासाठी १९४० च्या दशकात मिलिकन यांनी बोटाच्या टोकावर लावायचे पल्स ऑक्सिमीटर शोधले, जे कोविड-१९ च्या तीव्रतेचे एक महत्त्वाचे सूचक आहे.योंकर आता फिंगरटिप पल्स ऑक्सिमीटर कसे काम करते ते समजावून सांगा?
जैविक ऊतींची वर्णपटीय शोषण वैशिष्ट्ये: जेव्हा जैविक ऊतींवर प्रकाश टाकला जातो, तेव्हा प्रकाशावरील जैविक ऊतींच्या परिणामाचे शोषण, विकिरण, परावर्तन आणि प्रतिदीप्ती या चार प्रकारांमध्ये वर्गीकरण करता येते. विकिरण वगळल्यास, प्रकाश जैविक ऊतींमधून किती अंतर कापतो हे मुख्यत्वे शोषणावर अवलंबून असते. जेव्हा प्रकाश काही पारदर्शक पदार्थांमधून (घन, द्रव किंवा वायू) जातो, तेव्हा काही विशिष्ट वारंवारता घटकांच्या लक्ष्यित शोषणामुळे प्रकाशाची तीव्रता लक्षणीयरीत्या कमी होते, यालाच पदार्थांद्वारे प्रकाशाचे शोषण होण्याची घटना म्हणतात. एखादा पदार्थ किती प्रकाश शोषून घेतो याला त्याची प्रकाशीय घनता म्हणतात, ज्याला शोषणक्षमता असेही ओळखले जाते.
प्रकाश प्रसारणाच्या संपूर्ण प्रक्रियेत पदार्थाद्वारे होणाऱ्या प्रकाश शोषणाची योजनाबद्ध आकृती. पदार्थाद्वारे शोषल्या जाणाऱ्या प्रकाश ऊर्जेचे प्रमाण हे तीन घटकांच्या समानुपाती असते: प्रकाशाची तीव्रता, प्रकाश मार्गाचे अंतर आणि प्रकाश मार्गाच्या आडव्या छेदावरील प्रकाश-शोषक कणांची संख्या. एकजिनसी पदार्थाच्या बाबतीत, प्रकाश मार्गावरील आडव्या छेदावरील प्रकाश-शोषक कणांची संख्या ही प्रति एकक घनफळ प्रकाश-शोषक कण, म्हणजेच पदार्थाद्वारे प्रकाश-शोषक कणांची घनता मानली जाऊ शकते. यावरून लॅम्बर्ट-बीअरचा नियम मिळतो: याचा अर्थ असा लावता येतो की, पदार्थाची घनता आणि प्रकाश मार्गाची लांबी ही प्रति एकक घनफळ प्रकाशीय घनता असते, आणि पदार्थाची प्रकाश-शोषक क्षमता ही पदार्थाच्या प्रकाश-शोषक स्वभावाला प्रतिसाद देते. दुसऱ्या शब्दांत सांगायचे झाल्यास, एकाच पदार्थाच्या शोषण वर्णपट वक्राचा आकार सारखाच असतो, आणि वेगवेगळ्या घनतेमुळे शोषण शिखराचे निरपेक्ष स्थान बदलते, परंतु सापेक्ष स्थान अपरिवर्तित राहते. शोषण प्रक्रियेमध्ये, पदार्थांचे शोषण एकाच भागाच्या आकारमानात होते, आणि शोषक पदार्थ एकमेकांशी असंबंधित असतात, कोणतेही प्रतिदीप्त संयुगे अस्तित्वात नसतात, आणि प्रकाश किरणोत्सर्गामुळे माध्यमाचे गुणधर्म बदलण्याची कोणतीही घटना घडत नाही. म्हणून, N शोषक घटक असलेल्या द्रावणासाठी, प्रकाशीय घनता बेरीजक्षम असते. प्रकाशीय घनतेची बेरीजक्षमता मिश्रणांमधील शोषक घटकांच्या परिमाणात्मक मापनासाठी एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करते.
जैविक ऊतींच्या प्रकाशशास्त्रामध्ये, ६०० ~ १३००nm चा वर्णपटीय प्रदेश सामान्यतः "जैविक वर्णपटविज्ञानाची खिडकी" म्हणून ओळखला जातो, आणि या पट्ट्यातील प्रकाशाला अनेक ज्ञात आणि अज्ञात वर्णपटीय उपचार आणि वर्णपटीय निदानासाठी विशेष महत्त्व आहे. अवरक्त प्रदेशात, जैविक ऊतींमध्ये पाणी हा प्रमुख प्रकाश-शोषक पदार्थ बनतो, त्यामुळे लक्ष्यित पदार्थाच्या प्रकाश शोषणाची माहिती अधिक चांगल्या प्रकारे मिळवण्यासाठी, प्रणालीने स्वीकारलेल्या तरंगलांबीने पाण्याच्या शोषण शिखराला टाळले पाहिजे. म्हणून, ६००-९५०nm च्या निकट-अवरक्त वर्णपटीय श्रेणीमध्ये, मानवी बोटाच्या टोकाच्या ऊतींमधील प्रकाश शोषण क्षमता असलेल्या मुख्य घटकांमध्ये रक्तातील पाणी, O2Hb (ऑक्सिजनयुक्त हिमोग्लोबिन), RHb (क्षीण हिमोग्लोबिन) आणि परिघीय त्वचेतील मेलॅनिन व इतर ऊतींचा समावेश होतो.
म्हणून, उत्सर्जन स्पेक्ट्रमच्या डेटाचे विश्लेषण करून आपण ऊतीमधील मोजायच्या घटकाच्या सांद्रतेची प्रभावी माहिती मिळवू शकतो. त्यामुळे जेव्हा आपल्याकडे O2Hb आणि RHb ची सांद्रता असते, तेव्हा आपल्याला ऑक्सिजन संपृक्तता कळते.ऑक्सिजन संपृक्तता SpO2रक्तातील एकूण बंधनकारक हिमोग्लोबिनच्या (Hb) टक्केवारीनुसार ऑक्सिजनयुक्त हिमोग्लोबिनच्या (HbO2) प्रमाणाला पल्स म्हणतात, ज्याला रक्तातील ऑक्सिजनची एकाग्रता म्हणतात. मग याला पल्स ऑक्सिमीटर का म्हणतात? येथे एक नवीन संकल्पना आहे: रक्तप्रवाहाची स्पंदन लहर. प्रत्येक हृदयचक्रात, हृदयाच्या आकुंचनामुळे महाधमनीच्या मुळातील रक्तवाहिन्यांमध्ये रक्तदाब वाढतो, ज्यामुळे रक्तवाहिनीची भिंत प्रसरण पावते. याउलट, हृदयाच्या शिथिलतेमुळे महाधमनीच्या मुळातील रक्तवाहिन्यांमध्ये रक्तदाब कमी होतो, ज्यामुळे रक्तवाहिनीची भिंत आकुंचन पावते. हृदयचक्राच्या सतत पुनरावृत्तीमुळे, महाधमनीच्या मुळातील रक्तवाहिन्यांमधील रक्तदाबातील सततचा बदल त्याच्याशी जोडलेल्या खालील रक्तवाहिन्यांपर्यंत आणि संपूर्ण धमनी प्रणालीपर्यंत प्रसारित होतो, ज्यामुळे संपूर्ण धमनीच्या रक्तवाहिनीच्या भिंतीचे सतत प्रसरण आणि आकुंचन होते. म्हणजेच, हृदयाच्या नियतकालिक ठोक्यांमुळे महाधमनीमध्ये स्पंदन लहरी निर्माण होतात, ज्या संपूर्ण धमनी प्रणालीतील रक्तवाहिन्यांच्या भिंतींवरून पुढे पसरतात. प्रत्येक वेळी जेव्हा हृदय प्रसरण पावते आणि आकुंचन पावते, तेव्हा धमनी संस्थेतील दाबामध्ये होणाऱ्या बदलामुळे एक नियतकालिक नाडी लहर निर्माण होते. यालाच आपण नाडी लहर म्हणतो. नाडी लहर हृदय, रक्तदाब आणि रक्तप्रवाह यांसारखी अनेक शारीरिक माहिती दर्शवू शकते, जी मानवी शरीराच्या विशिष्ट भौतिक मापदंडांच्या बिन-आक्रमक तपासणीसाठी महत्त्वपूर्ण माहिती पुरवू शकते.
वैद्यकशास्त्रामध्ये, नाडी लहरींचे सामान्यतः दाब नाडी लहरी आणि आकारमान नाडी लहरी अशा दोन प्रकारांमध्ये विभाजन केले जाते. दाब नाडी लहरी मुख्यत्वे रक्तदाबाचे वहन दर्शवतात, तर आकारमान नाडी लहरी रक्तप्रवाहातील नियतकालिक बदल दर्शवतात. दाब नाडी लहरींच्या तुलनेत, आकारमान नाडी लहरींमध्ये मानवी रक्तवाहिन्या आणि रक्तप्रवाह यांसारखी अधिक महत्त्वाची हृदय व रक्तवाहिन्यांसंबंधी माहिती असते. विशिष्ट रक्तप्रवाह आकारमान नाडी लहरींचे बिन-आक्रमक पद्धतीने निदान फोटोइलेक्ट्रिक आकारमान नाडी लहरींच्या मागोवा घेऊन साध्य केले जाऊ शकते. शरीराच्या मोजमापाच्या भागावर प्रकाश टाकण्यासाठी एका विशिष्ट प्रकाश लहरीचा वापर केला जातो आणि तो किरण परावर्तन किंवा पारगमनानंतर फोटोइलेक्ट्रिक सेन्सरपर्यंत पोहोचतो. प्राप्त झालेला किरण आकारमान नाडी लहरींची प्रभावी वैशिष्ट्यपूर्ण माहिती वाहून नेतो. हृदयाच्या प्रसरण आणि आकुंचनामुळे रक्ताचे प्रमाण नियतकालिकरित्या बदलत असल्यामुळे, जेव्हा हृदय शिथिल होते, तेव्हा रक्ताचे प्रमाण सर्वात कमी असते, रक्त प्रकाशाचे शोषण करते आणि सेन्सरला सर्वाधिक प्रकाश तीव्रता आढळते; जेव्हा हृदय आकुंचन पावते, तेव्हा रक्ताचे प्रमाण सर्वाधिक असते आणि सेन्सरला आढळणारी प्रकाश तीव्रता सर्वात कमी असते. बोटांच्या टोकांवरील रक्तप्रवाह आकारमान नाडी लहरींना थेट मोजमाप डेटा म्हणून वापरून बिन-आक्रमक पद्धतीने निदान करताना, वर्णक्रमीय मोजमाप स्थळाची निवड खालील तत्त्वांचे पालन करून केली पाहिजे.
१. रक्तवाहिन्यांच्या शिरा अधिक प्रमाणात असाव्यात आणि स्पेक्ट्रममधील एकूण भौतिक माहितीमध्ये हिमोग्लोबिन आणि आयसीजी सारख्या प्रभावी माहितीचे प्रमाण सुधारले पाहिजे.
२. व्हॉल्यूम पल्स वेव्ह सिग्नल प्रभावीपणे गोळा करण्यासाठी यात रक्तप्रवाहाच्या प्रमाणातील बदलाची स्पष्ट वैशिष्ट्ये आहेत.
३. चांगल्या पुनरावृत्तीक्षमतेसह आणि स्थिरतेसह मानवी स्पेक्ट्रम मिळवण्यासाठी, ऊतींच्या वैशिष्ट्यांवर वैयक्तिक फरकांचा कमीत कमी परिणाम होतो.
४. स्पेक्ट्रल डिटेक्शन करणे सोपे आहे आणि ते व्यक्तीला सहज स्वीकारार्ह वाटते, त्यामुळे तणावपूर्ण भावनेमुळे होणारे हृदयाचे ठोके वाढणे आणि मोजमापाच्या जागेची हालचाल यांसारखे व्यत्यय आणणारे घटक टाळता येतात.
मानवी तळहातातील रक्तवाहिन्यांच्या वितरणाची योजनाबद्ध आकृती. हाताच्या स्थितीमध्ये नाडीची लहर शोधणे जवळजवळ अशक्य असते, त्यामुळे रक्तप्रवाहाच्या प्रमाणाच्या नाडीच्या लहरी शोधण्यासाठी ती योग्य नाही; मनगट रेडियल धमनीच्या जवळ असते, दाबामुळे निर्माण होणारा नाडीचा सिग्नल तीव्र असतो, त्वचेमध्ये सहजपणे यांत्रिक कंपन निर्माण होते, ज्यामुळे शोध सिग्नलमध्ये प्रमाणाच्या नाडीच्या लहरींसोबतच त्वचेच्या परावर्तित नाडीची माहिती देखील येऊ शकते, रक्ताच्या प्रमाणातील बदलांची वैशिष्ट्ये अचूकपणे दर्शवणे कठीण होते, आणि हे मोजमापासाठी योग्य स्थान नाही; जरी तळहात हे वैद्यकीयदृष्ट्या रक्त काढण्याच्या सामान्य ठिकाणांपैकी एक असले तरी, त्याची हाडे बोटांपेक्षा जाड असतात, आणि विसरित परावर्तनाद्वारे गोळा केलेल्या तळहाताच्या प्रमाणाच्या नाडीच्या लहरींची तीव्रता कमी असते. आकृती २-५ तळहातातील रक्तवाहिन्यांचे वितरण दर्शवते. आकृतीचे निरीक्षण केल्यावर असे दिसून येते की, बोटांच्या पुढील भागात केशवाहिन्यांचे जाळे मुबलक प्रमाणात आहे, जे मानवी शरीरातील हिमोग्लोबिनचे प्रमाण प्रभावीपणे दर्शवू शकते. शिवाय, या ठिकाणी रक्तप्रवाहाच्या प्रमाणातील बदलांची स्पष्ट वैशिष्ट्ये आहेत, आणि हे प्रमाणाच्या नाडीच्या लहरी मोजण्यासाठी एक आदर्श स्थान आहे. बोटांचे स्नायू आणि हाडांचे ऊतक तुलनेने पातळ असतात, त्यामुळे पार्श्वभूमीतील व्यत्यय माहितीचा प्रभाव तुलनेने कमी असतो. याव्यतिरिक्त, बोटाच्या टोकाचे मोजमाप करणे सोपे असते आणि व्यक्तीवर कोणताही मानसिक ताण येत नाही, ज्यामुळे स्थिर आणि उच्च सिग्नल-टू-नॉईज रेशो असलेला स्पेक्ट्रल सिग्नल मिळवणे सोपे होते. मानवी बोटात हाड, नख, त्वचा, ऊतक, शिरेतील रक्त आणि धमन्यांतील रक्त यांचा समावेश असतो. प्रकाशाशी होणाऱ्या आंतरक्रियेच्या प्रक्रियेत, हृदयाच्या ठोक्यांनुसार बोटाच्या परिघीय धमनीतील रक्ताचे प्रमाण बदलते, ज्यामुळे प्रकाशीय मार्गाच्या मोजमापात बदल होतो. तर, प्रकाशाच्या या संपूर्ण प्रक्रियेत इतर घटक स्थिर राहतात.
जेव्हा बोटाच्या टोकाच्या बाह्यत्वचेवर प्रकाशाची एक विशिष्ट तरंगलांबी लावली जाते, तेव्हा बोटाला दोन भागांचे मिश्रण मानले जाऊ शकते: स्थिर पदार्थ (ज्याचा प्रकाशीय मार्ग स्थिर असतो) आणि गतिशील पदार्थ (ज्याचा प्रकाशीय मार्ग पदार्थाच्या आकारमानानुसार बदलतो). जेव्हा बोटाच्या टोकाच्या ऊतींद्वारे प्रकाश शोषला जातो, तेव्हा पारगमित प्रकाश एका फोटोडिटेक्टरद्वारे ग्रहण केला जातो. मानवी बोटांच्या विविध ऊती घटकांच्या शोषणक्षमतेमुळे, सेन्सरद्वारे गोळा केलेल्या पारगमित प्रकाशाची तीव्रता स्पष्टपणे कमी होते. या वैशिष्ट्यानुसार, बोटांच्या प्रकाश शोषणाचे समतुल्य मॉडेल स्थापित केले आहे.
योग्य व्यक्ती:
बोटाच्या टोकावरील पल्स ऑक्सिमीटरहे लहान मुले, प्रौढ, वृद्ध, हृदयरोग, उच्च रक्तदाब, उच्च कोलेस्ट्रॉल, मेंदूतील गुठळ्या आणि इतर रक्तवाहिन्यांचे आजार असलेले रुग्ण, तसेच दमा, ब्राँकायटिस, जुनाट ब्राँकायटिस, फुफ्फुसाचे हृदयरोग आणि इतर श्वसनविकार असलेल्या रुग्णांसह सर्व वयोगटातील लोकांसाठी योग्य आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: १७ जून २०२२
