L'oxymètre de pouls du bout des doigts a été inventé par Millikan dans les années 1940 pour surveiller la concentration d'oxygène dans le sang artériel, un indicateur important de la gravité du COVID-19.Yonker explique maintenant comment fonctionne l'oxymètre de pouls du bout des doigts ?
Caractéristiques d'absorption spectrale des tissus biologiques : Lorsque la lumière irradie un tissu biologique, son effet peut être divisé en quatre catégories : absorption, diffusion, réflexion et fluorescence. Hors diffusion, la distance parcourue par la lumière à travers le tissu biologique est principalement déterminée par l'absorption. Lorsque la lumière pénètre dans des substances transparentes (solides, liquides ou gazeuses), son intensité lumineuse diminue significativement en raison de l'absorption ciblée de certaines composantes de fréquence spécifiques, phénomène d'absorption de la lumière par les substances. La quantité de lumière absorbée par une substance est appelée densité optique, également appelée absorbance.
Schéma de l'absorption lumineuse par la matière. Au cours du processus de propagation de la lumière, la quantité d'énergie lumineuse absorbée par la matière est proportionnelle à trois facteurs : l'intensité lumineuse, la distance du trajet optique et le nombre de particules absorbantes sur sa section transversale. En supposant un matériau homogène, le nombre de particules absorbantes sur sa section transversale peut être considéré comme le nombre de particules absorbantes par unité de volume, c'est-à-dire la concentration de particules absorbantes par aspiration du matériau. La loi de Lambert-Beer peut être interprétée comme la concentration de matière et la longueur du trajet optique par unité de volume, ou densité optique. La capacité d'aspiration du matériau à réagir à la lumière dépend de sa nature. En d'autres termes, la courbe du spectre d'absorption d'une même substance est identique, et la position absolue du pic d'absorption ne varie qu'en fonction de la concentration, tandis que sa position relative reste inchangée. Lors du processus d'absorption, toutes les substances se trouvent dans le même volume. Les substances absorbantes sont indépendantes les unes des autres, aucun composé fluorescent n'est présent et aucune modification des propriétés du milieu n'est provoquée par le rayonnement lumineux. Par conséquent, pour la solution contenant N composants absorbants, la densité optique est additive. L'additivité de la densité optique fournit une base théorique pour la mesure quantitative des composants absorbants dans les mélanges.
En optique des tissus biologiques, la région spectrale de 600 à 1 300 nm est généralement appelée « fenêtre de la spectroscopie biologique ». La lumière de cette bande revêt une importance particulière pour de nombreuses thérapies et diagnostics spectraux, connus et inconnus. Dans l'infrarouge, l'eau devient la substance absorbante dominante dans les tissus biologiques. La longueur d'onde adoptée par le système doit donc éviter le pic d'absorption de l'eau afin de mieux obtenir les informations sur l'absorption lumineuse de la substance cible. Par conséquent, dans la gamme spectrale proche infrarouge de 600 à 950 nm, les principaux composants des tissus du bout des doigts humains ayant une capacité d'absorption lumineuse sont l'eau du sang, l'O₂Hb (hémoglobine oxygénée), l'HbR (hémoglobine réduite), la mélanine cutanée périphérique et d'autres tissus.
Par conséquent, l'analyse du spectre d'émission permet d'obtenir des informations précises sur la concentration du composant à mesurer dans les tissus. Ainsi, lorsque nous disposons des concentrations d'O₂Hb et de RHb, nous connaissons la saturation en oxygène.Saturation en oxygène SpO2L'oxymètre de pouls est le pourcentage du volume d'hémoglobine oxygénée liée à l'oxygène (HbO2) dans le sang par rapport à l'hémoglobine liant l'oxygène (Hb), la concentration d'oxygène dans le sang. Pourquoi l'appelle-t-on oxymètre de pouls ? Voici un nouveau concept : l'onde de pouls du volume du débit sanguin. À chaque cycle cardiaque, la contraction du cœur entraîne une augmentation de la pression artérielle dans les vaisseaux sanguins de la racine aortique, ce qui dilate la paroi vasculaire. À l'inverse, la diastole cardiaque entraîne une chute de la pression artérielle dans les vaisseaux sanguins de la racine aortique, ce qui provoque une contraction de la paroi vasculaire. Avec la répétition continue du cycle cardiaque, la variation constante de la pression artérielle dans les vaisseaux sanguins de la racine aortique se transmet aux vaisseaux en aval qui lui sont connectés, voire à l'ensemble du système artériel, provoquant ainsi une dilatation et une contraction continues de la paroi vasculaire artérielle. Autrement dit, les battements périodiques du cœur créent des ondes de pouls dans l'aorte qui se propagent le long des parois vasculaires dans tout le système artériel. À chaque contraction et expansion du cœur, une variation de pression dans le système artériel produit une onde de pouls périodique. C'est ce que l'on appelle l'onde de pouls. L'onde de pouls peut refléter de nombreuses informations physiologiques, telles que la fréquence cardiaque, la pression artérielle et le débit sanguin, et fournir des informations importantes pour la détection non invasive de paramètres physiques spécifiques du corps humain.
En médecine, l'onde de pouls est généralement divisée en deux types : l'onde de pression et l'onde de volume. L'onde de pression représente principalement la transmission de la pression artérielle, tandis que l'onde de volume représente les variations périodiques du débit sanguin. Comparée à l'onde de pression, l'onde de volume contient des informations cardiovasculaires plus importantes, telles que les vaisseaux sanguins et le débit sanguin. La détection non invasive d'une onde de pouls volumique typique du débit sanguin peut être réalisée par traçage photoélectrique de l'onde de pouls volumique. Une onde lumineuse spécifique est utilisée pour éclairer la zone du corps à mesurer, et le faisceau atteint le capteur photoélectrique après réflexion ou transmission. Le faisceau reçu transmettra les informations caractéristiques de l'onde de pouls volumique. Le volume sanguin variant périodiquement avec la dilatation et la contraction du cœur, lors de la diastole, le volume sanguin est minimal, l'absorption de lumière par le sang étant maximale par le capteur. Lorsque le cœur se contracte, le volume est maximal et l'intensité lumineuse détectée par le capteur est minimale. Pour la détection non invasive du bout des doigts avec l'onde de pouls volumique du débit sanguin comme données de mesure directe, le choix du site de mesure spectrale doit respecter les principes suivants.
1. Les veines des vaisseaux sanguins devraient être plus abondantes et la proportion d'informations efficaces telles que l'hémoglobine et l'ICG dans l'information matérielle totale du spectre devrait être améliorée.
2. Il présente des caractéristiques évidentes de changement de volume du flux sanguin pour collecter efficacement le signal d'onde de pouls de volume
3. Afin d’obtenir le spectre humain avec une bonne répétabilité et stabilité, les caractéristiques des tissus sont moins affectées par les différences individuelles.
4. Il est facile d'effectuer une détection spectrale et facile à accepter par le sujet, afin d'éviter les facteurs d'interférence tels que la fréquence cardiaque rapide et le mouvement de la position de mesure causés par l'émotion de stress.
Schéma de la distribution des vaisseaux sanguins dans la paume humaine. La position du bras est difficile à détecter, ce qui la rend inadaptée à la mesure du volume sanguin. Le poignet est proche de l'artère radiale, le signal de pression est fort et la peau est sujette aux vibrations mécaniques. Le signal de détection peut, en plus du volume sanguin, véhiculer des informations de réflexion cutanée. Il est difficile de caractériser précisément les variations du volume sanguin et cette position n'est pas adaptée à la mesure. Bien que la paume soit un site de prélèvement sanguin clinique courant, son os est plus épais que celui du doigt et l'amplitude de l'onde de pouls recueillie par réflexion diffuse est plus faible. La figure 2-5 illustre la distribution des vaisseaux sanguins dans la paume. L'observation de la figure montre la présence d'un réseau capillaire abondant à l'avant du doigt, reflétant efficacement la teneur en hémoglobine du corps humain. De plus, cette position présente des caractéristiques évidentes de variation du volume sanguin et constitue la position idéale pour la mesure du volume sanguin. Les muscles et les os des doigts étant relativement fins, l'influence des informations parasites est relativement faible. De plus, la mesure au bout du doigt est facile et le sujet n'est pas soumis à une contrainte psychologique, ce qui permet d'obtenir un signal spectral stable avec un rapport signal/bruit élevé. Le doigt humain est composé d'os, d'ongles, de peau, de tissus, de sang veineux et artériel. Lors de l'interaction avec la lumière, le volume sanguin dans l'artère périphérique du doigt varie avec les battements cardiaques, ce qui modifie la mesure du chemin optique. Les autres composantes restent constantes dans le processus lumineux.
Lorsqu'une longueur d'onde lumineuse particulière est appliquée à l'épiderme du bout du doigt, celui-ci peut être considéré comme un mélange de deux parties : une matière statique (le trajet optique est constant) et une matière dynamique (le trajet optique varie avec le volume du matériau). Lorsque la lumière est absorbée par le tissu du bout du doigt, la lumière transmise est reçue par un photodétecteur. L'intensité de la lumière transmise, collectée par le capteur, est évidemment atténuée en raison de l'absorbabilité des différents composants tissulaires des doigts humains. Cette caractéristique permet d'établir un modèle équivalent d'absorption lumineuse par les doigts.
Personne appropriée :
Oxymètre de pouls au bout des doigtsconvient aux personnes de tous âges, y compris les enfants, les adultes, les personnes âgées, les patients souffrant de maladies coronariennes, d'hypertension, d'hyperlipidémie, de thrombose cérébrale et d'autres maladies vasculaires et les patients souffrant d'asthme, de bronchite, de bronchite chronique, de maladies cardiaques pulmonaires et d'autres maladies respiratoires.
Date de publication : 17 juin 2022
