ફિંગરટિપ પલ્સ ઓક્સિમીટરની શોધ 1940 ના દાયકામાં મિલિકન દ્વારા ધમનીય રક્તમાં ઓક્સિજનની સાંદ્રતાનું નિરીક્ષણ કરવા માટે કરવામાં આવી હતી, જે COVID-19 ની ગંભીરતાનું એક મહત્વપૂર્ણ સૂચક છે.યોન્કર હવે સમજાવો કે આંગળીના ટેરવે પલ્સ ઓક્સિમીટર કેવી રીતે કામ કરે છે?
જૈવિક પેશીઓના સ્પેક્ટ્રલ શોષણ લાક્ષણિકતાઓ: જ્યારે પ્રકાશ જૈવિક પેશીઓમાં ઇરેડિયેશન થાય છે, ત્યારે પ્રકાશ પર જૈવિક પેશીઓની અસરને ચાર શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, જેમાં શોષણ, સ્કેટરિંગ, રિફ્લેક્શન અને ફ્લોરોસેન્સનો સમાવેશ થાય છે. જો સ્કેટરિંગને બાકાત રાખવામાં આવે તો, પ્રકાશ જૈવિક પેશીઓ દ્વારા પ્રવાસ કરે છે તે અંતર મુખ્યત્વે શોષણ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. જ્યારે પ્રકાશ કેટલાક પારદર્શક પદાર્થો (ઘન, પ્રવાહી અથવા વાયુયુક્ત) માં પ્રવેશ કરે છે, ત્યારે કેટલાક ચોક્કસ આવર્તન ઘટકોના લક્ષિત શોષણને કારણે પ્રકાશની તીવ્રતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે, જે પદાર્થો દ્વારા પ્રકાશનું શોષણ કરવાની ઘટના છે. પદાર્થ કેટલો પ્રકાશ શોષી લે છે તેને તેની ઓપ્ટિકલ ઘનતા કહેવામાં આવે છે, જેને શોષકતા તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
પ્રકાશ પ્રસારની સમગ્ર પ્રક્રિયામાં દ્રવ્ય દ્વારા પ્રકાશ શોષણનું યોજનાકીય આકૃતિ, દ્રવ્ય દ્વારા શોષાયેલી પ્રકાશ ઊર્જાનું પ્રમાણ ત્રણ પરિબળોના પ્રમાણસર છે, જે પ્રકાશની તીવ્રતા, પ્રકાશ માર્ગનું અંતર અને પ્રકાશ માર્ગના ક્રોસ સેક્શન પર પ્રકાશ-શોષક કણોની સંખ્યા છે. સજાતીય સામગ્રીના આધારે, ક્રોસ સેક્શન પર પ્રકાશ માર્ગ સંખ્યા પ્રકાશ-શોષક કણોને પ્રતિ યુનિટ વોલ્યુમ પ્રકાશ-શોષક કણો તરીકે ગણી શકાય, એટલે કે સામગ્રી સક્શન પ્રકાશ કણોની સાંદ્રતા, લેમ્બર્ટ બીયરનો નિયમ મેળવી શકે છે: ઓપ્ટિકલ ઘનતાના પ્રતિ યુનિટ વોલ્યુમ સામગ્રી સાંદ્રતા અને ઓપ્ટિકલ પાથ લંબાઈ તરીકે અર્થઘટન કરી શકાય છે, સામગ્રી સક્શન પ્રકાશ સામગ્રી સક્શન પ્રકાશની પ્રકૃતિને પ્રતિભાવ આપવાની ક્ષમતા. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, સમાન પદાર્થના શોષણ સ્પેક્ટ્રમ વળાંકનો આકાર સમાન છે, અને શોષણ શિખરની સંપૂર્ણ સ્થિતિ ફક્ત વિવિધ સાંદ્રતાને કારણે બદલાશે, પરંતુ સંબંધિત સ્થિતિ યથાવત રહેશે. શોષણ પ્રક્રિયામાં, બધા પદાર્થોનું શોષણ એક જ વિભાગના જથ્થામાં થાય છે, અને શોષક પદાર્થો એકબીજા સાથે અસંબંધિત હોય છે, અને કોઈ ફ્લોરોસન્ટ સંયોજનો અસ્તિત્વમાં નથી, અને પ્રકાશ કિરણોત્સર્ગને કારણે માધ્યમના ગુણધર્મોમાં ફેરફાર થવાની કોઈ ઘટના નથી. તેથી, N શોષણ ઘટકોવાળા દ્રાવણ માટે, ઓપ્ટિકલ ઘનતા ઉમેરણ છે. ઓપ્ટિકલ ઘનતાની ઉમેરણતા મિશ્રણમાં શોષક ઘટકોના જથ્થાત્મક માપન માટે સૈદ્ધાંતિક આધાર પૂરો પાડે છે.
જૈવિક પેશીઓના પ્રકાશશાસ્ત્રમાં, 600 ~ 1300nm ના સ્પેક્ટ્રલ પ્રદેશને સામાન્ય રીતે "જૈવિક સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીની બારી" કહેવામાં આવે છે, અને આ બેન્ડમાં પ્રકાશ ઘણા જાણીતા અને અજાણ્યા સ્પેક્ટ્રલ ઉપચાર અને સ્પેક્ટ્રલ નિદાન માટે વિશેષ મહત્વ ધરાવે છે. ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશમાં, પાણી જૈવિક પેશીઓમાં પ્રબળ પ્રકાશ-શોષક પદાર્થ બની જાય છે, તેથી સિસ્ટમ દ્વારા અપનાવવામાં આવેલી તરંગલંબાઇએ લક્ષ્ય પદાર્થની પ્રકાશ શોષણ માહિતી વધુ સારી રીતે મેળવવા માટે પાણીના શોષણ શિખરને ટાળવું જોઈએ. તેથી, 600-950nm ની નજીકના ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રમ શ્રેણીમાં, પ્રકાશ શોષણ ક્ષમતા ધરાવતા માનવ આંગળીના ટીપ પેશીઓના મુખ્ય ઘટકોમાં લોહીમાં પાણી, O2Hb (ઓક્સિજનયુક્ત હિમોગ્લોબિન), RHb (ઘટાડેલું હિમોગ્લોબિન) અને પેરિફેરલ ત્વચા મેલાનિન અને અન્ય પેશીઓનો સમાવેશ થાય છે.
તેથી, ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રમના ડેટાનું વિશ્લેષણ કરીને આપણે પેશીઓમાં માપવાના ઘટકની સાંદ્રતાની અસરકારક માહિતી મેળવી શકીએ છીએ. તેથી જ્યારે આપણી પાસે O2Hb અને RHb સાંદ્રતા હોય છે, ત્યારે આપણે ઓક્સિજન સંતૃપ્તિ જાણીએ છીએ.ઓક્સિજન સંતૃપ્તિ SpO2લોહીમાં ઓક્સિજન-બંધિત ઓક્સિજનયુક્ત હિમોગ્લોબિન (HbO2) ના જથ્થાની ટકાવારી કુલ બંધનકર્તા હિમોગ્લોબિન (Hb) ના ટકાવારી તરીકે છે, રક્ત ઓક્સિજન પલ્સની સાંદ્રતા તો તેને પલ્સ ઓક્સિમીટર શા માટે કહેવામાં આવે છે? અહીં એક નવો ખ્યાલ છે: રક્ત પ્રવાહ વોલ્યુમ પલ્સ વેવ. દરેક કાર્ડિયાક ચક્ર દરમિયાન, હૃદયના સંકોચનને કારણે એઓર્ટિક રુટની રક્ત વાહિનીઓમાં બ્લડ પ્રેશર વધે છે, જે રક્ત વાહિની દિવાલને ફેલાવે છે. તેનાથી વિપરીત, હૃદયના ડાયસ્ટોલને કારણે એઓર્ટિક રુટની રક્ત વાહિનીઓમાં બ્લડ પ્રેશર ઘટે છે, જેના કારણે રક્ત વાહિની દિવાલ સંકોચાય છે. કાર્ડિયાક ચક્રના સતત પુનરાવર્તન સાથે, એઓર્ટિક રુટની રક્ત વાહિનીઓમાં બ્લડ પ્રેશરમાં સતત ફેરફાર તેની સાથે જોડાયેલ ડાઉનસ્ટ્રીમ વાહિનીઓ અને સમગ્ર ધમની સિસ્ટમમાં પણ પ્રસારિત થશે, આમ સમગ્ર ધમની વાહિની દિવાલનું સતત વિસ્તરણ અને સંકોચન બનશે. એટલે કે, હૃદયના સમયાંતરે ધબકારા એઓર્ટામાં પલ્સ તરંગો બનાવે છે જે સમગ્ર ધમની સિસ્ટમમાં રક્ત વાહિની દિવાલો સાથે આગળ લહેરાતા હોય છે. દરેક વખતે જ્યારે હૃદય વિસ્તરે છે અને સંકોચાય છે, ત્યારે ધમની સિસ્ટમમાં દબાણમાં ફેરફાર સમયાંતરે પલ્સ તરંગ ઉત્પન્ન કરે છે. આને આપણે પલ્સ વેવ કહીએ છીએ. પલ્સ વેવ હૃદય, બ્લડ પ્રેશર અને રક્ત પ્રવાહ જેવી ઘણી શારીરિક માહિતીને પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે, જે માનવ શરીરના ચોક્કસ ભૌતિક પરિમાણોની બિન-આક્રમક શોધ માટે મહત્વપૂર્ણ માહિતી પ્રદાન કરી શકે છે.
દવામાં, પલ્સ વેવને સામાન્ય રીતે પ્રેશર પલ્સ વેવ અને વોલ્યુમ પલ્સ વેવ એમ બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. પ્રેશર પલ્સ વેવ મુખ્યત્વે બ્લડ પ્રેશર ટ્રાન્સમિશનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જ્યારે વોલ્યુમ પલ્સ વેવ રક્ત પ્રવાહમાં સમયાંતરે ફેરફારોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. પ્રેશર પલ્સ વેવની તુલનામાં, વોલ્યુમેટ્રિક પલ્સ વેવમાં માનવ રક્તવાહિનીઓ અને રક્ત પ્રવાહ જેવી વધુ મહત્વપૂર્ણ કાર્ડિયોવેસ્ક્યુલર માહિતી હોય છે. લાક્ષણિક રક્ત પ્રવાહ વોલ્યુમ પલ્સ વેવનું બિન-આક્રમક શોધ ફોટોઇલેક્ટ્રિક વોલ્યુમેટ્રિક પલ્સ વેવ ટ્રેસિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. શરીરના માપન ભાગને પ્રકાશિત કરવા માટે પ્રકાશના ચોક્કસ તરંગનો ઉપયોગ થાય છે, અને પ્રતિબિંબ અથવા ટ્રાન્સમિશન પછી બીમ ફોટોઇલેક્ટ્રિક સેન્સર સુધી પહોંચે છે. પ્રાપ્ત બીમ વોલ્યુમેટ્રિક પલ્સ વેવની અસરકારક લાક્ષણિકતા માહિતી વહન કરશે. કારણ કે હૃદયના વિસ્તરણ અને સંકોચન સાથે રક્તનું પ્રમાણ સમયાંતરે બદલાય છે, જ્યારે હૃદય ડાયસ્ટોલ થાય છે, ત્યારે રક્તનું પ્રમાણ સૌથી નાનું હોય છે, પ્રકાશનું રક્ત શોષણ થાય છે, સેન્સર મહત્તમ પ્રકાશ તીવ્રતા શોધી કાઢે છે; જ્યારે હૃદય સંકોચાય છે, ત્યારે વોલ્યુમ મહત્તમ હોય છે અને સેન્સર દ્વારા શોધાયેલ પ્રકાશ તીવ્રતા ન્યૂનતમ હોય છે. ડાયરેક્ટ માપન ડેટા તરીકે બ્લડ ફ્લો વોલ્યુમ પલ્સ વેવ સાથે આંગળીઓના બિન-આક્રમક શોધમાં, સ્પેક્ટ્રલ માપન સ્થળની પસંદગી નીચેના સિદ્ધાંતોનું પાલન કરવી જોઈએ.
1. રક્ત વાહિનીઓની નસો વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં હોવી જોઈએ, અને સ્પેક્ટ્રમમાં કુલ સામગ્રી માહિતીમાં હિમોગ્લોબિન અને ICG જેવી અસરકારક માહિતીનું પ્રમાણ સુધારવું જોઈએ.
2. તેમાં રક્ત પ્રવાહના જથ્થામાં ફેરફારની સ્પષ્ટ લાક્ષણિકતાઓ છે જે અસરકારક રીતે વોલ્યુમ પલ્સ વેવ સિગ્નલ એકત્રિત કરે છે.
3. સારી પુનરાવર્તિતતા અને સ્થિરતા સાથે માનવ સ્પેક્ટ્રમ મેળવવા માટે, પેશીઓની લાક્ષણિકતાઓ વ્યક્તિગત તફાવતોથી ઓછી પ્રભાવિત થાય છે.
4. સ્પેક્ટ્રલ ડિટેક્શન હાથ ધરવાનું સરળ છે, અને વિષય દ્વારા સ્વીકારવામાં સરળ છે, જેથી તણાવની લાગણીને કારણે ઝડપી હૃદય દર અને માપન સ્થિતિની હિલચાલ જેવા દખલ પરિબળોને ટાળી શકાય.
માનવ હથેળીમાં રક્ત વાહિની વિતરણનું યોજનાકીય આકૃતિ હાથની સ્થિતિ ભાગ્યે જ પલ્સ તરંગ શોધી શકે છે, તેથી તે રક્ત પ્રવાહ વોલ્યુમ પલ્સ તરંગ શોધવા માટે યોગ્ય નથી; કાંડું રેડિયલ ધમનીની નજીક છે, દબાણ પલ્સ તરંગ સિગ્નલ મજબૂત છે, ત્વચા યાંત્રિક કંપન ઉત્પન્ન કરવા માટે સરળ છે, ડિટેક્શન સિગ્નલ તરફ દોરી શકે છે વોલ્યુમ ઉપરાંત પલ્સ તરંગ ત્વચા પ્રતિબિંબ પલ્સ માહિતી પણ વહન કરે છે, રક્ત વોલ્યુમ ફેરફારની લાક્ષણિકતાઓને સચોટ રીતે દર્શાવવી મુશ્કેલ છે, માપન સ્થિતિ માટે યોગ્ય નથી; જોકે હથેળી સામાન્ય ક્લિનિકલ રક્ત ચિત્રકામ સ્થળોમાંની એક છે, તેનું હાડકું આંગળી કરતાં જાડું છે, અને પ્રસરેલા પ્રતિબિંબ દ્વારા એકત્રિત કરાયેલ હથેળીના જથ્થાનું પલ્સ તરંગ કંપનવિસ્તાર ઓછું છે. આકૃતિ 2-5 હથેળીમાં રક્ત વાહિનીઓનું વિતરણ દર્શાવે છે. આકૃતિનું અવલોકન કરતા, તે જોઈ શકાય છે કે આંગળીના આગળના ભાગમાં વિપુલ પ્રમાણમાં રુધિરકેશિકા નેટવર્ક છે, જે માનવ શરીરમાં હિમોગ્લોબિન સામગ્રીને અસરકારક રીતે પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે. વધુમાં, આ સ્થિતિમાં રક્ત પ્રવાહ વોલ્યુમ ફેરફારની સ્પષ્ટ લાક્ષણિકતાઓ છે, અને વોલ્યુમ પલ્સ તરંગની આદર્શ માપન સ્થિતિ છે. આંગળીઓના સ્નાયુ અને હાડકાના પેશીઓ પ્રમાણમાં પાતળા હોય છે, તેથી પૃષ્ઠભૂમિ હસ્તક્ષેપ માહિતીનો પ્રભાવ પ્રમાણમાં ઓછો હોય છે. વધુમાં, આંગળીની ટોચ માપવામાં સરળ છે, અને વ્યક્તિ પર કોઈ માનસિક ભાર નથી, જે સ્થિર ઉચ્ચ સિગ્નલ-ટુ-નોઇઝ રેશિયો સ્પેક્ટ્રલ સિગ્નલ મેળવવા માટે અનુકૂળ છે. માનવ આંગળીમાં હાડકા, નખ, ત્વચા, પેશીઓ, શિરાયુક્ત રક્ત અને ધમનીય રક્ત હોય છે. પ્રકાશ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પ્રક્રિયામાં, આંગળીની પેરિફેરલ ધમનીમાં લોહીનું પ્રમાણ હૃદયના ધબકારા સાથે બદલાય છે, જેના પરિણામે ઓપ્ટિકલ પાથ માપનમાં ફેરફાર થાય છે. જ્યારે અન્ય ઘટકો પ્રકાશની સમગ્ર પ્રક્રિયામાં સ્થિર રહે છે.
જ્યારે આંગળીના ટેરવેના બાહ્ય ત્વચા પર પ્રકાશની ચોક્કસ તરંગલંબાઇ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે આંગળીને બે ભાગોનો સમાવેશ કરીને મિશ્રણ તરીકે ગણી શકાય: સ્થિર પદાર્થ (ઓપ્ટિકલ માર્ગ સતત હોય છે) અને ગતિશીલ પદાર્થ (ઓપ્ટિકલ માર્ગ સામગ્રીના જથ્થા સાથે બદલાય છે). જ્યારે આંગળીના ટેરવેના પેશીઓ દ્વારા પ્રકાશ શોષાય છે, ત્યારે પ્રસારિત પ્રકાશ ફોટોડિટેક્ટર દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. માનવ આંગળીઓના વિવિધ પેશીઓના ઘટકોની શોષણક્ષમતાને કારણે સેન્સર દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવતા પ્રસારિત પ્રકાશની તીવ્રતા સ્પષ્ટપણે ઓછી થાય છે. આ લાક્ષણિકતા અનુસાર, આંગળીના પ્રકાશ શોષણનું સમકક્ષ મોડેલ સ્થાપિત થાય છે.
યોગ્ય વ્યક્તિ:
ફિંગરટિપ પલ્સ ઓક્સિમીટરબાળકો, પુખ્ત વયના લોકો, વૃદ્ધો, કોરોનરી હૃદય રોગ, હાયપરટેન્શન, હાઇપરલિપિડેમિયા, સેરેબ્રલ થ્રોમ્બોસિસ અને અન્ય વાહિની રોગોવાળા દર્દીઓ અને અસ્થમા, બ્રોન્કાઇટિસ, ક્રોનિક બ્રોન્કાઇટિસ, પલ્મોનરી હૃદય રોગ અને અન્ય શ્વસન રોગોવાળા દર્દીઓ સહિત તમામ ઉંમરના લોકો માટે યોગ્ય છે.
પોસ્ટ સમય: જૂન-૧૭-૨૦૨૨
