धमनियों के रक्त में ऑक्सीजन की सांद्रता की निगरानी के लिए 1940 के दशक में मिलिकन द्वारा फिंगरटिप पल्स ऑक्सीमीटर का आविष्कार किया गया था, जो कोविड-19 की गंभीरता का एक महत्वपूर्ण संकेतक है।योंकर अब समझाइए कि फिंगरटिप पल्स ऑक्सीमीटर कैसे काम करता है?
जैविक ऊतकों के वर्णक्रमीय अवशोषण गुणधर्म: जब जैविक ऊतकों पर प्रकाश डाला जाता है, तो जैविक ऊतकों द्वारा प्रकाश पर पड़ने वाले प्रभाव को चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें अवशोषण, प्रकीर्णन, परावर्तन और प्रतिदीप्ति शामिल हैं। प्रकीर्णन को छोड़कर, जैविक ऊतकों से होकर प्रकाश द्वारा तय की गई दूरी मुख्य रूप से अवशोषण द्वारा निर्धारित होती है। जब प्रकाश कुछ पारदर्शी पदार्थों (ठोस, द्रव या गैसीय) में प्रवेश करता है, तो कुछ विशिष्ट आवृत्ति घटकों के लक्षित अवशोषण के कारण प्रकाश की तीव्रता में काफी कमी आती है, जो पदार्थों द्वारा प्रकाश के अवशोषण की घटना है। कोई पदार्थ कितना प्रकाश अवशोषित करता है, उसे उसका प्रकाशीय घनत्व कहा जाता है, जिसे अवशोषण भी कहते हैं।
प्रकाश के संचरण की पूरी प्रक्रिया में पदार्थ द्वारा प्रकाश के अवशोषण का योजनाबद्ध आरेख दर्शाता है कि पदार्थ द्वारा अवशोषित प्रकाश ऊर्जा की मात्रा तीन कारकों के समानुपाती होती है: प्रकाश की तीव्रता, प्रकाश पथ की दूरी और प्रकाश पथ के अनुप्रस्थ काट पर प्रकाश-अवशोषित कणों की संख्या। समरूप पदार्थ की स्थिति में, अनुप्रस्थ काट पर प्रकाश-अवशोषित कणों की संख्या को प्रति इकाई आयतन प्रकाश-अवशोषित कणों के रूप में माना जा सकता है, अर्थात् पदार्थ की प्रकाश-अवशोषित कण सांद्रता। इससे लैम्बर्ट-बीयर का नियम प्राप्त होता है: इसे पदार्थ की सांद्रता और प्रति इकाई आयतन प्रकाशीय पथ की लंबाई के प्रकाशीय घनत्व के रूप में समझा जा सकता है, और पदार्थ की प्रकाश-अवशोषित करने की क्षमता पदार्थ की प्रकृति पर निर्भर करती है। दूसरे शब्दों में, समान पदार्थ के अवशोषण स्पेक्ट्रम वक्र का आकार समान होता है, और अवशोषण शिखर की निरपेक्ष स्थिति केवल विभिन्न सांद्रता के कारण बदलती है, जबकि सापेक्ष स्थिति अपरिवर्तित रहती है। अवशोषण प्रक्रिया में, पदार्थों का अवशोषण एक ही आयतन में होता है, और अवशोषक पदार्थ एक दूसरे से असंबंधित होते हैं, कोई प्रतिदीप्ति यौगिक मौजूद नहीं होते हैं, और प्रकाश विकिरण के कारण माध्यम के गुणों में कोई परिवर्तन नहीं होता है। इसलिए, N अवशोषण घटकों वाले विलयन के लिए, प्रकाशीय घनत्व योगात्मक होता है। प्रकाशीय घनत्व की योगात्मकता मिश्रणों में अवशोषक घटकों के मात्रात्मक मापन के लिए एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करती है।
जैविक ऊतक प्रकाशिकी में, 600 ~ 1300 एनएम के स्पेक्ट्रल क्षेत्र को आमतौर पर "जैविक स्पेक्ट्रोस्कोपी की खिड़की" कहा जाता है, और इस बैंड में प्रकाश कई ज्ञात और अज्ञात स्पेक्ट्रल चिकित्सा और स्पेक्ट्रल निदान के लिए विशेष महत्व रखता है। अवरक्त क्षेत्र में, जल जैविक ऊतकों में प्रमुख प्रकाश-अवशोषित पदार्थ होता है, इसलिए लक्षित पदार्थ की प्रकाश अवशोषण जानकारी को बेहतर ढंग से प्राप्त करने के लिए सिस्टम द्वारा अपनाई गई तरंगदैर्ध्य को जल के अवशोषण शिखर से बचना चाहिए। इसलिए, 600-950 एनएम की निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रम सीमा के भीतर, प्रकाश अवशोषण क्षमता वाले मानव उंगली के सिरे के ऊतकों के मुख्य घटकों में रक्त में जल, O2Hb (ऑक्सीजनयुक्त हीमोग्लोबिन), RHb (अपचयित हीमोग्लोबिन) और परिधीय त्वचा मेलेनिन और अन्य ऊतक शामिल हैं।
इसलिए, उत्सर्जन स्पेक्ट्रम के आंकड़ों का विश्लेषण करके हम ऊतक में मापे जाने वाले घटक की सांद्रता की प्रभावी जानकारी प्राप्त कर सकते हैं। अतः, जब हमारे पास O2Hb और RHb की सांद्रता होती है, तो हम ऑक्सीजन संतृप्ति जान सकते हैं।ऑक्सीजन संतृप्ति SpO2रक्त में ऑक्सीजन से बंधे ऑक्सीजेनेटेड हीमोग्लोबिन (HbO2) की मात्रा का प्रतिशत कुल बंधे हीमोग्लोबिन (Hb) के प्रतिशत के रूप में रक्त ऑक्सीजन पल्स की सांद्रता है, तो इसे पल्स ऑक्सीमीटर क्यों कहा जाता है? यहाँ एक नई अवधारणा है: रक्त प्रवाह आयतन पल्स तरंग। प्रत्येक हृदय चक्र के दौरान, हृदय के संकुचन से महाधमनी के मूल की रक्त वाहिकाओं में रक्तचाप बढ़ता है, जिससे रक्त वाहिका की दीवार फैलती है। इसके विपरीत, हृदय के डायस्टोल के दौरान महाधमनी के मूल की रक्त वाहिकाओं में रक्तचाप घटता है, जिससे रक्त वाहिका की दीवार सिकुड़ती है। हृदय चक्र के निरंतर दोहराव के साथ, महाधमनी के मूल की रक्त वाहिकाओं में रक्तचाप का निरंतर परिवर्तन इससे जुड़ी अनुप्रवाह वाहिकाओं और यहाँ तक कि पूरे धमनी तंत्र में संचारित होता है, जिससे पूरे धमनी वाहिका की दीवार का निरंतर विस्तार और संकुचन होता है। अर्थात्, हृदय की आवधिक धड़कन महाधमनी में पल्स तरंगें उत्पन्न करती है जो पूरे धमनी तंत्र में रक्त वाहिका की दीवारों के साथ आगे बढ़ती हैं। हृदय के प्रत्येक बार फैलने और सिकुड़ने पर, धमनी प्रणाली में दबाव में परिवर्तन के कारण एक आवधिक नाड़ी तरंग उत्पन्न होती है। इसी को हम नाड़ी तरंग कहते हैं। नाड़ी तरंग हृदय गति, रक्तचाप और रक्त प्रवाह जैसी कई शारीरिक जानकारियों को प्रतिबिंबित कर सकती है, जो मानव शरीर के विशिष्ट शारीरिक मापदंडों का गैर-आक्रामक तरीके से पता लगाने के लिए महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान कर सकती है।
चिकित्सा में, नाड़ी तरंग को आमतौर पर दाब नाड़ी तरंग और आयतन नाड़ी तरंग में विभाजित किया जाता है। दाब नाड़ी तरंग मुख्य रूप से रक्तचाप संचरण को दर्शाती है, जबकि आयतन नाड़ी तरंग रक्त प्रवाह में आवधिक परिवर्तनों को दर्शाती है। दाब नाड़ी तरंग की तुलना में, आयतन नाड़ी तरंग में मानव रक्त वाहिकाओं और रक्त प्रवाह जैसी अधिक महत्वपूर्ण हृदय संबंधी जानकारी होती है। विशिष्ट रक्त प्रवाह आयतन नाड़ी तरंग का गैर-आक्रामक पता लगाना फोटोइलेक्ट्रिक आयतन नाड़ी तरंग अनुरेखण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। शरीर के मापन भाग को प्रकाशित करने के लिए प्रकाश की एक विशिष्ट तरंग का उपयोग किया जाता है, और किरण परावर्तन या संचरण के बाद फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर तक पहुँचती है। प्राप्त किरण में आयतन नाड़ी तरंग की प्रभावी विशेषता जानकारी होती है। चूंकि हृदय के विस्तार और संकुचन के साथ रक्त की मात्रा आवधिक रूप से बदलती है, हृदय के डायस्टोल के दौरान, रक्त की मात्रा सबसे कम होती है, रक्त प्रकाश को अवशोषित करता है, और सेंसर अधिकतम प्रकाश तीव्रता का पता लगाता है; हृदय के संकुचन के दौरान, मात्रा अधिकतम होती है और सेंसर द्वारा पता लगाई गई प्रकाश तीव्रता न्यूनतम होती है। रक्त प्रवाह आयतन नाड़ी तरंग को प्रत्यक्ष मापन डेटा के रूप में उपयोग करके उंगलियों के सिरों के गैर-आक्रामक पता लगाने में, वर्णक्रमीय मापन स्थल का चयन निम्नलिखित सिद्धांतों का पालन करते हुए किया जाना चाहिए।
1. रक्त वाहिकाओं की शिराओं की संख्या अधिक होनी चाहिए, और स्पेक्ट्रम में कुल सामग्री जानकारी में हीमोग्लोबिन और आईसीजी जैसी प्रभावी सूचनाओं का अनुपात बेहतर होना चाहिए।
2. इसमें रक्त प्रवाह की मात्रा में परिवर्तन की स्पष्ट विशेषताएं हैं, जिससे यह प्रभावी रूप से वॉल्यूम पल्स वेव सिग्नल एकत्र कर सकता है।
3. अच्छी पुनरावृति और स्थिरता के साथ मानव स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए, ऊतक विशेषताओं पर व्यक्तिगत भिन्नताओं का प्रभाव कम से कम होना चाहिए।
4. स्पेक्ट्रल डिटेक्शन करना आसान है, और विषय द्वारा इसे आसानी से स्वीकार किया जाता है, ताकि तनाव की भावना के कारण होने वाली तेज़ हृदय गति और माप स्थिति की गति जैसे हस्तक्षेप कारकों से बचा जा सके।
मानव हथेली में रक्त वाहिकाओं के वितरण का योजनाबद्ध आरेख। बांह की स्थिति में नाड़ी तरंग का पता लगाना मुश्किल होता है, इसलिए यह रक्त प्रवाह की मात्रा की नाड़ी तरंग का पता लगाने के लिए उपयुक्त नहीं है; कलाई रेडियल धमनी के पास होती है, दाब नाड़ी तरंग संकेत मजबूत होता है, त्वचा में यांत्रिक कंपन आसानी से उत्पन्न हो सकता है, जिससे पता लगाने वाले संकेत में मात्रा नाड़ी तरंग के अलावा त्वचा से परावर्तित नाड़ी तरंग की जानकारी भी आ सकती है, जिससे रक्त की मात्रा में परिवर्तन की विशेषताओं को सटीक रूप से निर्धारित करना मुश्किल हो जाता है, इसलिए यह मापन स्थिति के लिए उपयुक्त नहीं है; हालांकि हथेली नैदानिक रक्त संग्रह के सामान्य स्थानों में से एक है, इसकी हड्डी उंगली की तुलना में मोटी होती है, और विसरित परावर्तन द्वारा एकत्रित हथेली की मात्रा की नाड़ी तरंग का आयाम कम होता है। चित्र 2-5 हथेली में रक्त वाहिकाओं के वितरण को दर्शाता है। चित्र को देखने पर, यह देखा जा सकता है कि उंगली के सामने वाले हिस्से में प्रचुर मात्रा में केशिका जाल हैं, जो मानव शरीर में हीमोग्लोबिन की मात्रा को प्रभावी ढंग से प्रतिबिंबित कर सकते हैं। इसके अलावा, इस स्थिति में रक्त प्रवाह की मात्रा में परिवर्तन की स्पष्ट विशेषताएं हैं, और यह मात्रा नाड़ी तरंग के मापन के लिए आदर्श स्थिति है। उंगलियों की मांसपेशी और हड्डी के ऊतक अपेक्षाकृत पतले होते हैं, इसलिए पृष्ठभूमि हस्तक्षेप की जानकारी का प्रभाव अपेक्षाकृत कम होता है। इसके अलावा, उंगली के सिरे को मापना आसान होता है और व्यक्ति पर कोई मनोवैज्ञानिक दबाव नहीं होता, जिससे स्थिर उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात वाला स्पेक्ट्रल सिग्नल प्राप्त करने में सहायता मिलती है। मानव उंगली हड्डी, नाखून, त्वचा, ऊतक, शिरा रक्त और धमनी रक्त से बनी होती है। प्रकाश के साथ परस्पर क्रिया की प्रक्रिया में, उंगली की परिधीय धमनी में रक्त की मात्रा हृदय की धड़कन के साथ बदलती रहती है, जिसके परिणामस्वरूप ऑप्टिकल पथ माप में परिवर्तन होता है। जबकि अन्य घटक प्रकाश की पूरी प्रक्रिया में स्थिर रहते हैं।
जब प्रकाश की एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्य उंगली की ऊपरी त्वचा पर डाली जाती है, तो उंगली को दो भागों के मिश्रण के रूप में माना जा सकता है: स्थिर पदार्थ (प्रकाश पथ स्थिर रहता है) और गतिशील पदार्थ (प्रकाश पथ पदार्थ के आयतन के साथ बदलता रहता है)। जब प्रकाश उंगली के ऊतक द्वारा अवशोषित होता है, तो प्रेषित प्रकाश एक फोटोडिटेक्टर द्वारा प्राप्त किया जाता है। सेंसर द्वारा एकत्रित प्रेषित प्रकाश की तीव्रता मानव उंगलियों के विभिन्न ऊतक घटकों की अवशोषण क्षमता के कारण स्पष्ट रूप से कम हो जाती है। इस विशेषता के आधार पर, उंगली के प्रकाश अवशोषण का समतुल्य मॉडल स्थापित किया गया है।
उपयुक्त व्यक्ति:
उंगली की नोक पर लगने वाला पल्स ऑक्सीमीटरयह सभी उम्र के लोगों के लिए उपयुक्त है, जिनमें बच्चे, वयस्क, बुजुर्ग, हृदय रोग, उच्च रक्तचाप, हाइपरलिपिडेमिया, सेरेब्रल थ्रोम्बोसिस और अन्य संवहनी रोगों से पीड़ित रोगी और अस्थमा, ब्रोंकाइटिस, क्रोनिक ब्रोंकाइटिस, फुफ्फुसीय हृदय रोग और अन्य श्वसन रोगों से पीड़ित रोगी शामिल हैं।
पोस्ट करने का समय: 17 जून 2022
