Pulsoxymetrie und
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Was ist ein Pulsoximeter?
Das Pulsoximeter ist ein Gerät, das kontinuierlich die Sauerstoffsättigung im arteriellen Blut misst (wie viel Hämoglobin an Sauerstoff gebunden ist), ohne dass Blut abgenommen wird. Das Prinzip der Pulsoximetrie wurde 1972 von Dr. Takuo Aoyagi, einem Ingenieur bei Nihon Kohden, erfunden. Um mehr über Dr. Aoyagi zu erfahren, besuchen Sie unsere Globale Website.
Verwendung von Pulsoximetern
Das Pulsoximeter ist ein Gerät zur kontinuierlichen Messung der Sauerstoffsättigung im arteriellen Blut ohne Blutentnahme. Das Pulsoximeter wurde vor allem für die Überwachung der Atmung in der perioperativen Phase und auf der Intensivstation eingesetzt, aber mit dem Aufkommen kleinerer Geräte, wie z. B. der Transmitter- und Handgeräte, hat sich seine Verwendung auf ambulante Patienten und Krankenhausstationen ausgeweitet.
Heute sind die Sonde und die Haupteinheit miniaturisiert und werden in großem Umfang außerhalb von Krankenhäusern eingesetzt, auch in der häuslichen Pflege. SpO2 wurde auch als Bewertungskriterium für die Klassifizierung des Schweregrads einer COVID-19-Infektion verwendet und ist damit ein zunehmend unverzichtbares Vitalzeichen.
Operationssaal
Aufwachraum
Bewertung der Oxygenierung nach der Anästhesie in der perioperativen Phase
Intensivstation
- Atemwegsmanagement unter Beatmung
- Index für die Entwöhnung
- Atemwegsmanagement bei Patienten mit Beruhigungsmitteln oder Analgetika
Neonatale Intensivstation
- Erkennung von Hypoxämie
- Sauerstoffmanagement zur Vorbeugung der Frühgeborenen-Retinopathie
Stationen
- Überwachung der Vitalparameter durch SpO2 und Pulsfrequenz
- Stichprobenartige Überwachung des Sauerstoffgehalts während der Visite
Notaufnahme
Management der Sauerstoffverabreichung
Labor
Erkennung einer Hypoxämie während einer Trachealstroskopie oder Endoskopie
Heimpflege
- Bestimmung und Verschreibung einer Sauerstofftherapie zu Hause
- Atemwegsmanagement
- Screening des Schlafapnoe-Syndroms
Das Prinzip der Pulsoximetrie
SpO2 ist die arterielle Blutsauerstoffsättigung, die transkutan mit einem Pulsoximeter gemessen wird und den prozentualen Anteil des Hämoglobins angibt, der in den roten Blutkörperchen im arteriellen Blut an Sauerstoff gebunden ist.
Hämoglobin färbt sich hellrot, wenn es an Sauerstoff gebunden ist, und dunkelrot, wenn es nicht gebunden ist. Die Sauerstoffsättigung des arteriellen Blutes wird berechnet, indem man sich die Tatsache zunutze macht, dass die Lichtabsorption je nach Farbe unterschiedlich leicht ist. Der Sensor auf der anderen Seite misst das Licht, das den Finger durchdringt, ohne absorbiert zu werden, und wertet es aus.
- Eine Sonde mit zwei LEDs (660 mm für rotes Licht und 940 mm für infrarotes Licht bei Nihon Kohden) wird an einem Körperteil mit relativ dünnem Gewebe angebracht, z. B. an einem Finger oder Zeh.
- Ein Fotodetektor erfasst die beiden Wellenlängen, die die Messstelle passieren, und berechnet die Sauerstoffsättigung des arteriellen Blutes aus der Pulswelle, der Absorption und der aus den beiden Signalen gewonnenen Blutmenge.
Referenz
1) [Improvement of Earpiece, oximeter] (in Japanese). Japanese Society for Medical and Biological Engineering Abstract. 12, 90-91, 1974.
2) [The Birth of the Pulse Oximeter and its Theory] (in Japanese). The Journal of Japan Society for Clinical Anesthesia. 10(1), 1-11, 1990.
3) [Pulse Oximetry and Its Simulation] IEEE Tokyo Section Denshi Tokyo. 29, 184-186, 1990.
4) Takuo, Aoyagi. [Theoretical and Experimental Investigations of Blood Dimming] (in Japanese). Japanese journal of medical electronics and biological engineering : JJME. 30(1), 1-7, 1992.
Die SpO2-Messtechnik von Nihon Kohden, der NPi-Algorithmus
SpO2-Algorithmus mit verbesserter Artefaktvermeidung, NPi
Der NPi-Algorithmus ist die einzigartige Filterfunktion von Nihon Kohden zur effektiven Entfernung von Artefakten. Zu seinen Merkmalen gehören die Extraktion der Grundfrequenz der Pulswelle mithilfe einer Koordinatentransformationsmethode und einer Frequenzanalyse sowie die Entfernung von Artefakten mithilfe eines Schmalbandfilters auf der Grundlage der extrahierten Grundfrequenz.
Grundlegende Verarbeitung der SpO2-Messung
SpO2 wird aus dem Amplitudenverhältnis Φ der Pulswellen zweier Wellenlängen von rotem und infrarotem Licht berechnet, die von LEDs ausgesendet werden. Das Pulsoximeter von Nihon Kohden zeichnet die Pulswellensignale von infrarotem und rotem Licht auf den XY-Koordinatenachsen auf, wie in Abbildung 1 dargestellt, und berechnet Φ aus der Steigung der Regressionslinie, die durch die Methode der kleinsten Quadrate erhalten wird. Da diese Methode alle Wellenformdaten verwendet, ermöglicht sie eine genauere Berechnung von Φ als die Methode, die nur die maximale und minimale Amplitude verwendet.
NPi-Algorithmus
Der NPi-Algorithmus verbessert die Filterfunktion, die Artefakte aus der Pulswelle entfernt, während die grundlegende Verarbeitung des herkömmlichen Algorithmus beibehalten wird. Seine charakteristischen Merkmale sind die Extraktion der Grundfrequenz der Pulswelle durch Frequenzanalyse (Abbildung 2) und die Entfernung von Artefakten durch eine Schmalbandfilterung auf der Grundlage dieser Frequenzanalyse. Diese Funktion ist besonders effektiv, wenn es relativ große Artefakte in der Pulswellenamplitude gibt, z. B. wenn ein Patient mit peripherem Kreislaufversagen unruhig wird, oder bei Atemschwankungen bei Neugeborenen.
Pulswellen haben eine Grundfrequenz, die mit der Pulsrate übereinstimmt, und eine Frequenzkomponente, die ein konstantes Vielfaches dieser Frequenz ist (Abbildung 3). Bei der Frequenzanalyse einer Wellenform mit einem großen überlagernden Artefakt ist es schwierig, die Frequenz der Pulswelle zu identifizieren, da das Pulswellensignal im Artefakt untergeht (Abbildung 3b). Selbst in solchen Situationen verbessert die Verwendung der ursprünglichen Koordinatentransformationsmethode von Nihon Kohden die Unterscheidung zwischen Pulswelle und Artefakten.
Die Frequenzanalyse des Pulswellensignals, das durch die Trennung vom Artefakt mit dieser Koordinatentransformationsmethode erhalten wurde, ermöglicht die Identifizierung der Frequenz der Pulswelle (Abbildung 3c).
Auf der Grundlage des Pulswellensignals, das durch die Trennung von Artefakten mit der Koordinatentransformationsmethode gewonnen wurde (siehe Abbildung 4), wird ein (patentierter) Schmalbandfilter verwendet, um durch Artefakte beeinträchtigte Signale herauszufiltern, um Signale genau zu extrahieren und das Φ des Pulswellensignals zu berechnen.
Diese Methode ist in der Welt der Signalverarbeitungstechnologie seit langem bekannt, aber ihre Anwendung auf Pulsoximeter hat es ermöglicht, Artefakte genau von den Signalen zu trennen und äußerst zuverlässige SpO2-Werte zu liefern.
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