თითის წვერზე დასადგმელი პულსოქსიმეტრი მილიკანმა 1940-იან წლებში გამოიგონა არტერიულ სისხლში ჟანგბადის კონცენტრაციის მონიტორინგისთვის, რაც COVID-19-ის სიმძიმის მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია.იონკერი ახლა ახსნილია, თუ როგორ მუშაობს თითის წვერზე დასადები პულსოქსიმეტრი?
ბიოლოგიური ქსოვილის სპექტრული შთანთქმის მახასიათებლები: როდესაც სინათლე ბიოლოგიურ ქსოვილზე დასხივდება, ბიოლოგიური ქსოვილის გავლენა სინათლეზე შეიძლება დაიყოს ოთხ კატეგორიად, მათ შორის შთანთქმა, გაფანტვა, არეკვლა და ფლუორესცენცია. თუ გაფანტვას გამოვრიცხავთ, ბიოლოგიურ ქსოვილში სინათლის გავლის მანძილი ძირითადად შთანთქმით განისაზღვრება. როდესაც სინათლე აღწევს ზოგიერთ გამჭვირვალე ნივთიერებაში (მყარი, თხევადი ან აირადი), სინათლის ინტენსივობა მნიშვნელოვნად მცირდება ზოგიერთი სპეციფიკური სიხშირის კომპონენტის მიზნობრივი შთანთქმის გამო, რაც ნივთიერებების მიერ სინათლის შთანთქმის ფენომენია. ნივთიერების მიერ შთანთქმული სინათლის რაოდენობას მისი ოპტიკური სიმკვრივე, ასევე ცნობილი როგორც შთანთქმა, ეწოდება.
სინათლის გავრცელების მთელი პროცესის განმავლობაში, მატერიის მიერ შთანთქმული სინათლის ენერგიის რაოდენობა პროპორციულია სამი ფაქტორისა: სინათლის ინტენსივობა, სინათლის გზის მანძილი და სინათლის გზის განივკვეთზე სინათლის შთანთქმელი ნაწილაკების რაოდენობა. ერთგვაროვანი მასალის წინაპირობის საფუძველზე, განივკვეთზე სინათლის გზის შთანთქმელი ნაწილაკების რაოდენობა შეიძლება ჩაითვალოს სინათლის შთანთქმელ ნაწილაკებად მოცულობის ერთეულზე, კერძოდ, მასალის შთანთქმის სინათლის ნაწილაკების კონცენტრაციად, შეგვიძლია მივიღოთ ლამბერტ-ბირის კანონი: შეიძლება განიმარტოს, როგორც მასალის კონცენტრაცია და ოპტიკური გზის სიგრძე მოცულობის ერთეულზე, ოპტიკური სიმკვრივის მასალის შთანთქმის უნარი, რეაგირებდეს მასალის შთანთქმის სინათლის ბუნებაზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ერთი და იგივე ნივთიერების შთანთქმის სპექტრის მრუდის ფორმა ერთნაირია და შთანთქმის პიკის აბსოლუტური პოზიცია შეიცვლება მხოლოდ სხვადასხვა კონცენტრაციის გამო, მაგრამ ფარდობითი პოზიცია უცვლელი დარჩება. შთანთქმის პროცესში, ყველა ნივთიერების შთანთქმა ხდება ერთი და იგივე მონაკვეთის მოცულობაში და შთანთქმელი ნივთიერებები ერთმანეთთან დაუკავშირებელია და არ არსებობს ფლუორესცენტური ნაერთები და არ არსებობს გარემოს თვისებების შეცვლის ფენომენი სინათლის გამოსხივების გამო. ამგვარად, N შთანთქმის კომპონენტების შემცველი ხსნარისთვის, ოპტიკური სიმკვრივე ადიტიურია. ოპტიკური სიმკვრივის ადიტიურიობა თეორიულ საფუძველს იძლევა ნარევებში შთამნთქმელი კომპონენტების რაოდენობრივი გაზომვისთვის.
ბიოლოგიურ ქსოვილოვან ოპტიკაში 600 ~ 1300 ნმ სპექტრულ რეგიონს ჩვეულებრივ „ბიოლოგიური სპექტროსკოპიის ფანჯარას“ უწოდებენ და ამ დიაპაზონში არსებულ სინათლეს განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს მრავალი ცნობილი და უცნობი სპექტრული თერაპიისა და სპექტრული დიაგნოზისთვის. ინფრაწითელ რეგიონში წყალი ბიოლოგიურ ქსოვილებში დომინანტური სინათლის შთამნთქმელი ნივთიერება ხდება, ამიტომ სისტემის მიერ მიღებული ტალღის სიგრძე უნდა აარიდოს წყლის შთანთქმის პიკს, რათა უკეთ მიიღოს ინფორმაცია სამიზნე ნივთიერების სინათლის შთანთქმის შესახებ. ამიტომ, 600-950 ნმ ახლო ინფრაწითელი სპექტრის დიაპაზონში, ადამიანის თითის წვერიანი ქსოვილის ძირითადი კომპონენტები, რომლებსაც აქვთ სინათლის შთანთქმის უნარი, მოიცავს სისხლში არსებულ წყალს, O2Hb-ს (ჟანგბადით გაჯერებული ჰემოგლობინი), RHb-ს (შემცირებული ჰემოგლობინი) და პერიფერიული კანის მელანინსა და სხვა ქსოვილებში.
ამგვარად, ქსოვილში გასაზომი კომპონენტის კონცენტრაციის შესახებ ეფექტური ინფორმაციის მიღება შესაძლებელია ემისიის სპექტრის მონაცემების ანალიზით. ამგვარად, როდესაც გვაქვს O2Hb და RHb კონცენტრაციები, ვიცით ჟანგბადის გაჯერება.ჟანგბადის სატურაცია SpO2არის სისხლში ჟანგბადთან შეკავშირებული ჟანგბადიანი ჰემოგლობინის (HbO2) მოცულობის პროცენტული მაჩვენებელი მთლიანი შეკავშირებული ჰემოგლობინის (Hb) პროცენტულ მაჩვენებელთან მიმართებაში, სისხლში ჟანგბადის კონცენტრაცია პულსურია, მაშ, რატომ ეწოდება მას პულსოქსიმეტრი? აქ არის ახალი კონცეფცია: სისხლის ნაკადის მოცულობის პულსური ტალღა. გულის თითოეული ციკლის დროს გულის შეკუმშვა იწვევს აორტის ფესვის სისხლძარღვებში არტერიული წნევის მატებას, რაც აფართოებს სისხლძარღვის კედელს. პირიქით, გულის დიასტოლა იწვევს აორტის ფესვის სისხლძარღვებში არტერიული წნევის ვარდნას, რაც იწვევს სისხლძარღვის კედლის შეკუმშვას. გულის ციკლის უწყვეტი გამეორებით, აორტის ფესვის სისხლძარღვებში არტერიული წნევის მუდმივი ცვლილება გადაეცემა მასთან დაკავშირებულ ქვედა დინების სისხლძარღვებს და მთელ არტერიულ სისტემასაც კი, რითაც წარმოიქმნება მთელი არტერიული სისხლძარღვთა კედლის უწყვეტი გაფართოება და შეკუმშვა. ანუ, გულის პერიოდული ცემა ქმნის პულსურ ტალღებს აორტაში, რომლებიც წინ მიიწევს სისხლძარღვების კედლების გასწვრივ მთელ არტერიულ სისტემაში. ყოველ ჯერზე, როდესაც გული ფართოვდება და იკუმშება, არტერიულ სისტემაში წნევის ცვლილება წარმოქმნის პერიოდულ პულსურ ტალღას. სწორედ ამას ვუწოდებთ პულსურ ტალღას. პულსის ტალღას შეუძლია ასახოს მრავალი ფიზიოლოგიური ინფორმაცია, როგორიცაა გულისცემა, არტერიული წნევა და სისხლის ნაკადი, რაც მნიშვნელოვან ინფორმაციას გვაწვდის ადამიანის სხეულის კონკრეტული ფიზიკური პარამეტრების არაინვაზიური გამოვლენისთვის.
მედიცინაში პულსური ტალღა ჩვეულებრივ იყოფა ორ ტიპად: წნევის პულსური ტალღა ძირითადად წარმოადგენს არტერიულ წნევის გადაცემას, ხოლო მოცულობითი პულსური ტალღა - სისხლის ნაკადის პერიოდულ ცვლილებებს. წნევის პულსურ ტალღასთან შედარებით, მოცულობითი პულსური ტალღა შეიცავს უფრო მნიშვნელოვან გულ-სისხლძარღვთა ინფორმაციას, როგორიცაა ადამიანის სისხლძარღვები და სისხლის ნაკადი. ტიპური სისხლის ნაკადის მოცულობითი პულსური ტალღის არაინვაზიური აღმოჩენა შესაძლებელია ფოტოელექტრული მოცულობითი პულსური ტალღის კვალის გამოყენებით. სინათლის სპეციფიკური ტალღა გამოიყენება სხეულის გაზომვის ადგილის გასანათებლად და სხივი არეკვლის ან გადაცემის შემდეგ ფოტოელექტრულ სენსორს აღწევს. მიღებული სხივი გადასცემს მოცულობითი პულსური ტალღის ეფექტურ დამახასიათებელ ინფორმაციას. რადგან სისხლის მოცულობა პერიოდულად იცვლება გულის გაფართოებისა და შეკუმშვისას, გულის დიასტოლის დროს სისხლის მოცულობა ყველაზე მცირეა, სისხლის შთანთქმის შედეგად სინათლის სენსორი აფიქსირებს სინათლის მაქსიმალურ ინტენსივობას; როდესაც გული იკუმშება, მოცულობა მაქსიმალურია, ხოლო სენსორის მიერ აღმოჩენილი სინათლის ინტენსივობა მინიმალურია. თითის წვერების არაინვაზიური აღმოჩენისას, სისხლის ნაკადის მოცულობითი პულსური ტალღით, როგორც პირდაპირი გაზომვის მონაცემებით, სპექტრული გაზომვის ადგილის შერჩევა უნდა შეესაბამებოდეს შემდეგ პრინციპებს.
1. სისხლძარღვების ვენები უფრო უხვი უნდა იყოს და ეფექტური ინფორმაციის, როგორიცაა ჰემოგლობინი და ICG, პროპორცია სპექტრის საერთო მატერიალურ ინფორმაციაში უნდა გაუმჯობესდეს.
2. მას აქვს სისხლის ნაკადის მოცულობის ცვლილების აშკარა მახასიათებლები მოცულობის პულსური ტალღის სიგნალის ეფექტურად შესაგროვებლად.
3. კარგი განმეორებადობითა და სტაბილურობით ადამიანის სპექტრის მისაღებად, ქსოვილის მახასიათებლებზე ინდივიდუალური განსხვავებები ნაკლებად მოქმედებს.
4. სპექტრული დეტექტირების განხორციელება მარტივია და სუბიექტისთვის მისაღები, რათა თავიდან იქნას აცილებული ისეთი ჩარევის ფაქტორები, როგორიცაა გულისცემის სწრაფი სიხშირე და გაზომვის პოზიციის მოძრაობა, რომელიც გამოწვეულია სტრესის ემოციით.
ადამიანის ხელისგულზე სისხლძარღვების განაწილების სქემატური დიაგრამა. ხელის მდებარეობა ძნელად აღიქვამს პულსურ ტალღას, ამიტომ ის არ არის შესაფერისი სისხლის ნაკადის მოცულობის პულსური ტალღის აღმოსაჩენად; მაჯა სხივის არტერიასთან ახლოსაა, წნევის პულსური ტალღის სიგნალი ძლიერია, კანი ადვილად წარმოქმნის მექანიკურ ვიბრაციას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს აღმოჩენის სიგნალი, რომელიც მოცულობის პულსურ ტალღასთან ერთად ასევე შეიცავს კანის არეკვლის პულსურ ინფორმაციას, ძნელია სისხლის მოცულობის ცვლილების მახასიათებლების ზუსტად დახასიათება, არ არის შესაფერისი გაზომვის პოზიციისთვის; მიუხედავად იმისა, რომ ხელისგული კლინიკურად სისხლის აღების ერთ-ერთი გავრცელებული ადგილია, მისი ძვალი თითზე სქელია და დიფუზური არეკვლით შეგროვებული ხელისგულის მოცულობის პულსური ტალღის ამპლიტუდა უფრო დაბალია. სურათი 2-5 გვიჩვენებს სისხლძარღვების განაწილებას ხელისგულზე. სურათის დაკვირვებით, ჩანს, რომ თითის წინა ნაწილში არის კაპილარების უხვი ქსელი, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად ასახოს ჰემოგლობინის შემცველობა ადამიანის სხეულში. უფრო მეტიც, ამ პოზიციას აქვს სისხლის ნაკადის მოცულობის ცვლილების აშკარა მახასიათებლები და წარმოადგენს მოცულობის პულსური ტალღის იდეალურ გაზომვის პოზიციას. თითების კუნთოვანი და ძვლოვანი ქსოვილები შედარებით თხელია, ამიტომ ფონური ინტერფერენციის ინფორმაციის გავლენა შედარებით მცირეა. გარდა ამისა, თითის წვერის გაზომვა მარტივია და სუბიექტს არ აქვს ფსიქოლოგიური დატვირთვა, რაც ხელს უწყობს სტაბილური მაღალი სიგნალ-ხმაურის თანაფარდობის სპექტრული სიგნალის მიღებას. ადამიანის თითი შედგება ძვლის, ფრჩხილის, კანის, ქსოვილის, ვენური სისხლის და არტერიული სისხლისგან. სინათლესთან ურთიერთქმედების პროცესში, თითის პერიფერიულ არტერიაში სისხლის მოცულობა იცვლება გულისცემის მატებასთან ერთად, რაც იწვევს ოპტიკური გზის გაზომვის ცვლილებას. მაშინ როდესაც სხვა კომპონენტები მუდმივია სინათლის მთელი პროცესის განმავლობაში.
როდესაც სინათლის კონკრეტული ტალღის სიგრძე თითის წვერის ეპიდერმისზე ვრცელდება, თითი შეიძლება განვიხილოთ, როგორც ნარევი, რომელიც შედგება ორი ნაწილისგან: სტატიკური მატერიისგან (ოპტიკური გზა მუდმივია) და დინამიური მატერიისგან (ოპტიკური გზა იცვლება მასალის მოცულობასთან ერთად). როდესაც სინათლე შთანთქავს თითის წვერის ქსოვილს, გადაცემულ სინათლეს იღებს ფოტოდეტექტორი. სენსორის მიერ შეგროვებული გადაცემულ სინათლის ინტენსივობა აშკარად შესუსტებულია ადამიანის თითების სხვადასხვა ქსოვილის კომპონენტის შთანთქმის უნარის გამო. ამ მახასიათებლის მიხედვით, დადგენილია თითის სინათლის შთანთქმის ეკვივალენტური მოდელი.
შესაფერისი ადამიანი:
თითის წვერზე პულსოქსიმეტრიგამოდგება ყველა ასაკის ადამიანისთვის, მათ შორის ბავშვებისთვის, მოზრდილებისთვის, ხანდაზმულებისთვის, გულის კორონარული დაავადების, ჰიპერტენზიის, ჰიპერლიპიდემიის, ცერებრალური თრომბოზის და სხვა სისხლძარღვთა დაავადებების მქონე პაციენტებისთვის, ასევე ასთმის, ბრონქიტის, ქრონიკული ბრონქიტის, ფილტვისმიერი გულის დაავადების და სხვა სასუნთქი გზების დაავადებების მქონე პაციენტებისთვის.
გამოქვეყნების დრო: 2022 წლის 17 ივნისი
