Исследование оксигенации крови методом пульсоксиметрии
Цель работы
Углубление теоретических знаний в области оптической неинвазивной диагностики, а именно пельсоксиметрии; приобретение практических навыков регистрации и обработки данных на многофункциональном лазерном неинвазивном диагностическом комплексе «ЛАКК-М» (либо на приборе-аналоге, реализующем метод пульсоксиметрии) с помощью специализированного программного обеспечения.
Содержание работы
Исследование оксигенации крови методом пульсоксиметрии.
Работа с полученными данными в специализированной программе многофункционального лазерного диагностического комплекса «ЛАКК-М».
Экспериментальное оборудование
Комплекс многофункциональный лазерный диагностический «ЛАКК-М» (ООО НПП «ЛАЗМА», г. Москва), ПК с установленным программным обеспечением для регистрации и обработки информации многофункционального лазерного диагностического комплекса «ЛАКК-М» (версия 3.0.2.334 и выше).
Подготовка к работе
Самостоятельная подготовка студентов к выполнению лабораторной работы осуществляется по следующим темам раздела «Биомедицинская оптическая диагностика»:
-биомедицинская оптическая диагностика [8];
-пульсоксиметрия [12];
-обработка биомедицинских сигналов [13].
Вопросы для самопроверки
1) Состав крови
2) Что такое гематокритное число?
3) Строение и основная функция эритроцитов?
4) Какие существуют физиологические и патологические формы гемоглобина?
|
|
|
5) На каком принципе работает метод пульоскиметрии?
6) Какие длины волн применяются при исследовании методом пульсоксиметрии? Исходя из чего выбираются данные длины волн?
7) Как называются кривые, характеризующие изменение степени поглощения светового излучения в зависимости от времени? Что удается установить по их виду?
8) Какую диагностическую информацию можно получить методом пульсоксиметрии?
9) Для чего осуществляется нормирование сигналов поглощения света? В чем заключается его суть?
10) Какие комплексным показателям микроциркуляции крови можно оценить применяя одновременно методы ЛДФ, ОТО и пульсоксиметрии? Приведите формулы и опишите их физиологическое значение.
Теоретическая часть работы
Пульсоксиметрия
Методика пульсовой оксиметрии основана на использовании принципов фотоплетизмографии, позволяющих выделить артериальную составляющую абсорбции света для определения оксигенации артериальной крови. Измерение этой составляющей даёт возможность использовать спектрофотометрию для неинвазивного чрескожного мониторинга сатурации артериальной крови кислородом [14].
В соответствии с методикой фотоплетизмографии участок тканей, в котором исследуется кровоток, располагается на пути луча света между источником излучения и фотоприёмником датчика (рисунок 4.4).
|
|
|
Рисунок 4.4 – Чувствительная часть датчика,
предназначенного для получения фотоплетизмограммы
Согласно закону Бера-Ламберта, величина абсорбции света пропорциональна толщине слоя поглощающего вещества, т.е. при исследовании кровотока она определяется размером сосуда или объёмом крови, проходящим через исследуемый участок тканей. Сужение и расширение сосуда под действием артериальной пульсации кровотока вызывают соответствующее изменение амплитуды сигнала, получаемого с выхода фотоприёмника.
Кривые, характеризующие изменение степени поглощения светового излучения в зависимости от времени, называются фотоплетизмограммами (ФПГ). По их виду неинвазивно удаётся установить наличие различных гемодинамических нарушений в движении крови на исследуемых участках сосудистого русла. Изменение величины поглощения при пропускании света через биоткань с кровеносными сосудами и фотоплетизмограмма пульсаций крови в артерии приведены на рисунке 4.3.
Для неинвазивного определения оксигенации крови в «поле зрения» фотоплетизмографического датчика помещается участок тканей, содержащий артериальные сосуды. В этом случае сигнал с выхода датчика, пропорциональный абсорбции света, проходящего через ткани, включает две составляющие: пульсирующую компоненту A≈, обусловленную изменением объёма артериальной крови при каждом сердечном сокращении, и постоянную «базовую» составляющую A=, определяемую оптическими свойствами кожи, венозной и капиллярной крови и других тканей исследуемого участка (рисунок 4.5, а).
|
|
|
Путём анализа формы сигнала ФПГ можно выделить его фрагменты, соответствующие моментам систолического выброса. Именно в эти короткие промежутки времени на вершине систолы возможно наиболее точное определение сатурации артериальной крови кислородом. Для этой цели используется методика двухлучевой спектрофотометрии. Измерение абсорбции света производится в моменты систолического выброса, т.е. в моменты максимума амплитуды сигнала датчика (рисунок 4.5, б) для двух длин волн излучения. При этом в датчике используются два источника излучения с различными спектральными характеристиками.
Для получения наибольшей чувствительности определения сатурации кислорода необходимо выбирать длины волн излучения источников в участках спектра с наибольшей разницей в поглощении света оксигемоглобином и гемоглобином. Этому условию удовлетворяют красная и ближняя инфракрасная области спектра излучения.
|
|
|
а)
б)
Рисунок 4.5 – Изменение величины поглощения
при пропускании света через биоткань с кровеносными
сосудами (а) и фотоплетизмограмма артериальных сосудов (б)
При длине волны излучения 660 нм (красная область) гемоглобин поглощает примерно в 10 раз больше света, чем оксигемоглобин, а на волне 940 нм (инфракрасная область) – поглощение оксигемоглобина больше, чем гемоглобина.
Для повышения точности определения сатурации методом пульсовой оксиметрии используется нормирование сигналов поглощения света, для чего измеряется постоянная составляющая в моменты диастолы A= и находится отношение амплитуды пульсирующей составляющей A≈ к величине A=:
Анорм = A≈ / A=. (4.8)
Эта процедура выполняется для каждой длины волны излучения. Нормированная величина поглощения не зависит от интенсивности излучения светодиодов, а определяется только оптическими свойствами живой ткани.
Для получения значений сатурации рассчитывают отношение нормированных величин поглощения света для двух выбранных длин волн:
R = (A≈ / A=)кр / (A≈ / A=)инф, (4.9)
где индекс «кр» относится к абсорбции в красной области спектра, а «инф» – в инфракрасной области спектра.
Величина R эмпирически связана со значениями сатурации калибровочной зависимостью, полученной в процессе градуировки прибора (рисунок 4.6). Отношение R изменяется от 0,4 для 100 %-й сатурации до 3,4 при 0 %-й сатурации.
Рисунок 4.6 – Калибровочная кривая пульсоксиметра
Ход кривой определяется теоретической зависимостью, основанной на соотношениях для поглощения света. Однако для точного определения сатурации необходимо уточнение калибровочной зависимости по экспериментальным данным, полученным, например, с помощью кюветного оксиметра.
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 459; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!