L’oxymètre de pouls au bout du doigt 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 de la COVID-19.Yonker Expliquez maintenant comment fonctionne un oxymètre de pouls au bout du doigt ?
Caractéristiques d'absorption spectrale des tissus biologiques : Lorsqu'un tissu biologique est exposé à la lumière, son interaction avec celle-ci se manifeste selon quatre mécanismes : l'absorption, la diffusion, la réflexion et la fluorescence. Si l'on exclut la diffusion, la distance parcourue par la lumière à travers le tissu est principalement déterminée par l'absorption. Lorsque la lumière pénètre dans certaines substances transparentes (solides, liquides ou gazeuses), son intensité diminue significativement en raison de l'absorption ciblée de certaines composantes de fréquence spécifiques ; c'est le phénomène d'absorption de la lumière par les substances. La quantité de lumière absorbée par une substance est appelée densité optique, ou absorbance.
Schéma de l'absorption de la lumière par la matière lors de sa propagation. La quantité d'énergie lumineuse absorbée est proportionnelle à trois facteurs : l'intensité lumineuse, la distance parcourue par le faisceau et le nombre de particules absorbantes sur la section transversale de ce trajet. Dans un matériau homogène, le nombre de particules absorbantes sur la section transversale correspond à la concentration de particules absorbantes par unité de volume, soit la concentration de particules absorbantes. On obtient ainsi la loi de Lambert-Beer : la densité optique par unité de volume est fonction de la concentration du matériau et de la longueur du trajet optique. La capacité d'absorption du matériau dépend de sa nature. Autrement dit, la forme du spectre d'absorption d'une même substance est identique ; seule la position absolue du pic d'absorption varie en fonction de la concentration, la position relative restant inchangée. Lors de l'absorption, tous les éléments sont absorbés dans le même volume, les substances absorbantes sont indépendantes les unes des autres, aucun composé fluorescent n'est présent et les propriétés du milieu ne sont pas modifiées par le rayonnement lumineux. Par conséquent, pour une 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 1300 nm est généralement appelée « fenêtre de spectroscopie biologique », et la lumière de cette bande revêt une importance particulière pour de nombreuses thérapies et diagnostics spectraux, connus ou encore inconnus. Dans l'infrarouge, l'eau est la principale substance absorbant la lumière dans les tissus biologiques. Par conséquent, la longueur d'onde utilisée par le système doit éviter le pic d'absorption de l'eau afin d'obtenir au mieux les informations d'absorption de la lumière par la substance cible. Ainsi, dans la gamme spectrale du proche infrarouge (600-950 nm), les principaux composants des tissus du bout du doigt humain capables d'absorber la lumière comprennent l'eau du sang, l'hémoglobine oxygénée (O₂Hb), l'hémoglobine réduite (Rhb), la mélanine de la peau périphérique et d'autres tissus.
Par conséquent, l'analyse des données du spectre d'émission nous permet d'obtenir des informations précises sur la concentration du composant à mesurer dans le tissu. Ainsi, connaissant les concentrations d'O₂Hb et de RHb, nous pouvons déterminer la saturation en oxygène.Saturation en oxygène SpO2Le pourcentage d'hémoglobine oxygénée (HbO2) liée à l'oxygène dans le sang, exprimé en pourcentage de l'hémoglobine totale (Hb), correspond à la concentration d'oxygène dans le sang. Pourquoi parle-t-on d'oxymètre de pouls ? Voici un nouveau concept : l'onde de pouls du débit sanguin. À chaque cycle cardiaque, la contraction du cœur provoque une augmentation de la pression sanguine dans les vaisseaux de la racine de l'aorte, ce qui dilate la paroi vasculaire. Inversement, la diastole cardiaque entraîne une diminution de la pression sanguine dans ces mêmes vaisseaux, provoquant leur contraction. La répétition continue du cycle cardiaque transmet cette variation constante de pression sanguine aux vaisseaux de la racine de l'aorte, puis à l'ensemble du système artériel, induisant ainsi une dilatation et une contraction continues de la paroi vasculaire artérielle. En d'autres termes, les battements périodiques du cœur créent des ondes de pouls dans l'aorte qui se propagent le long des parois vasculaires à travers tout le système artériel. À chaque contraction et dilatation 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. Cette onde de pouls peut refléter de nombreuses informations physiologiques, telles que l'activité cardiaque, la pression artérielle et le débit sanguin, fournissant ainsi des données 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 pouls de pression et l'onde de pouls de volume. L'onde de pouls de pression représente principalement la transmission de la pression sanguine, tandis que l'onde de pouls de volume représente les variations périodiques du débit sanguin. Comparée à l'onde de pouls de pression, l'onde de pouls de volume contient des informations cardiovasculaires plus importantes, telles que la vascularisation et le débit sanguin. La détection non invasive d'une onde de pouls de volume typique peut être réalisée par traçage photoélectrique. Une longueur d'onde spécifique est utilisée pour illuminer la zone de mesure, et le faisceau atteint le capteur photoélectrique après réflexion ou transmission. Le faisceau reçu contient les informations caractéristiques de l'onde de pouls de volume. Le volume sanguin variant périodiquement avec la dilatation et la contraction du cœur, il est minimal pendant la diastole, lorsque le volume sanguin est le plus faible, l'absorption de la lumière par le sang est maximale et l'intensité lumineuse détectée par le capteur est maximale. À l'inverse, pendant la contraction, le volume sanguin est maximal et l'intensité lumineuse détectée par le capteur est minimale. Pour la détection non invasive de l'onde de pouls de volume au niveau des doigts, le choix du site de mesure spectrale doit respecter les principes suivants.
1. Les veines des vaisseaux sanguins devraient être plus nombreuses et la proportion d'informations efficaces telles que l'hémoglobine et l'ICG dans l'ensemble des informations matérielles du spectre devrait être améliorée.
2. Il présente des caractéristiques évidentes de variation du volume du flux sanguin permettant de recueillir efficacement le signal de l'onde de pouls volumique
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. La détection spectrale est facile à réaliser et facile à accepter par le sujet, afin d'éviter les facteurs d'interférence tels que l'accélération du rythme cardiaque et les mouvements de la position de mesure causés par le stress.
Schéma de la distribution des vaisseaux sanguins dans la paume de la main. La position du bras ne permet pas une détection optimale de l'onde de pouls et n'est donc pas adaptée à la mesure du volume sanguin. Au niveau du poignet, près de l'artère radiale, le signal de l'onde de pouls de pression est intense et la peau est sujette aux vibrations mécaniques, ce qui peut entraîner la présence, dans le signal de détection, d'informations dues à la réflexion cutanée en plus de l'onde de pouls volumique. Il est alors difficile de caractériser précisément les variations du volume sanguin et cette position n'est pas appropriée pour la mesure. Bien que la paume soit un site de prélèvement sanguin courant, son os est plus épais que celui des doigts, ce qui réduit l'amplitude de l'onde de pouls volumique captée par réflexion diffuse. La figure 2-5 illustre la distribution des vaisseaux sanguins dans la paume. On observe un réseau capillaire dense à l'avant des doigts, reflétant efficacement la concentration d'hémoglobine. De plus, cette zone présente des variations de volume sanguin caractéristiques et constitue le site idéal pour la mesure de l'onde de pouls volumique. Les tissus musculaires et osseux des doigts étant relativement fins, l'influence des interférences est minime. De plus, la mesure au niveau du bout du doigt est aisée et ne présente aucune contrainte psychologique pour le sujet, ce qui favorise l'obtention d'un signal spectral stable à 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 au rythme des battements cardiaques, ce qui entraîne une modification du trajet optique mesuré. Les autres composants, quant à eux, restent constants tout au long du processus lumineux.
Lorsqu'une longueur d'onde spécifique est appliquée à l'épiderme du bout du doigt, ce dernier peut être considéré comme un mélange de deux parties : une matière statique (dont le trajet optique est constant) et une matière dynamique (dont le trajet optique varie en fonction du volume). Lorsque la lumière est absorbée par les tissus du bout du doigt, la lumière transmise est captée par un photodétecteur. L'intensité de cette lumière est atténuée par l'absorption des différents composants tissulaires du doigt. Ce constat permet d'établir un modèle équivalent d'absorption de la lumière par le doigt.
Personne idéale :
oxymètre de pouls au bout du doigtIl convient aux personnes de tous âges, y compris les enfants, les adultes, les personnes âgées, les patients atteints de maladies coronariennes, d'hypertension, d'hyperlipidémie, de thrombose cérébrale et d'autres maladies vasculaires, ainsi que les patients souffrant d'asthme, de bronchite, de bronchite chronique, de cardiopathie pulmonaire et d'autres maladies respiratoires.
Date de publication : 17 juin 2022
