Oxymétrie de pouls et BluPRO

Nihon Kohden a développé des technologies innovantes et uniques qui contribuent aux progrès des soins médicaux. Nous relevons de nouveaux défis avec audace, en gardant toujours un œil attentif aux détails, sans oublier l’esprit du fondateur.

Qu’est-ce qu’un oxymètre de pouls ?

 L’oxymètre de pouls est un appareil qui mesure en continu la saturation en oxygène dans le sang artériel (la quantité d’hémoglobine liée à l’oxygène) sans prélèvement sanguin. Le principe de l’oxymétrie de pouls a été inventé en 1972 par le Dr Takuo Aoyagi, un ingénieur chez Nihon Kohden. Pour en savoir plus sur l’histoire du Dr Aoyagi, visitez notre site web mondial.

Utilisation des oxymètres de pouls

L’oxymètre de pouls est un appareil qui mesure en continu la saturation en oxygène dans le sang artériel sans prélèvement sanguin. L’oxymètre de pouls s’est popularisé pour la gestion respiratoire en période périopératoire et dans les unités de soins intensifs, mais avec l’avènement de dispositifs plus petits tels que les émetteurs et les modèles portables, son utilisation s’est étendue aux patients ambulatoires et aux services hospitaliers. Aujourd’hui, la sonde et l’unité principale ont été miniaturisées et sont largement utilisées en dehors des hôpitaux, y compris pour les soins à domicile. La SpO2 a également été utilisée comme critère d’évaluation pour classer la gravité des infections à COVID-19, en faisant un signe vital de plus en plus indispensable.

Salle d’opération
Salle de réveil

  • Évaluation de l'oxygénation après anesthésie pendant la période périopératoire
     

USI

  • Gestion respiratoire sous ventilation
     
  • Indice de sevrage
     
  • Gestion respiratoire des patients sous sédatifs ou analgésiques
     

USIN

  • Détection de l'hypoxémie
     
  • Gestion de l'oxygène pour prévenir la rétinopathie du prématuré
     

Services

  • Surveillance des signes vitaux par SpO2 et fréquence du pouls
     
  • Surveillance ponctuelle des niveaux d'oxygène pendant les rondes
     

Salle d’urgence

  • Gestion de l’administration de l’oxygène

Laboratoire

  • Détection de l’hypoxémie pendant la trachéoscopie ou l’endoscopie

Le principe de l’oxymétrie de pouls

SpO2 est la saturation en oxygène du sang artériel mesurée de manière transcutanée avec un oxymètre de pouls, qui quantifie le pourcentage d’hémoglobine lié à l’oxygène des globules rouges dans le sang artériel. L’hémoglobine devient rouge vif lorsqu’elle est liée à l’oxygène et rouge foncé lorsqu’elle ne l’est pas. La saturation en oxygène du sang artériel est calculée en utilisant le fait que la facilité d’absorption de la lumière varie en fonction de la couleur. Deux types de lumière des petits appareils attachés aux extrémités des doigts de la main, et le capteur de l’autre côté mesure la lumière qui traverse le doigt sans être absorbée et l’analyse.

  • Une sonde avec deux LED (660 mm pour la lumière rouge et 940 mm pour la lumière infrarouge chez Nihon Kohden) est attachée à une partie du corps avec un tissu relativement fin, comme un doigt ou un orteil.
  • Un photodétecteur détecte les deux longueurs d’onde qui traversent le site de mesure et calcule la saturation en oxygène du sang artériel à partir de l’onde de pouls, de l’absorbance et de la quantité de sang obtenue à partir des deux signaux

 

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Figure 1. Absorption de la lumière par l’hémoglobine


 

Référence

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.

 

Algorithme SpO2 avec prévention améliorée des artefacts, NPi

L’algorithme NPi est la fonction de filtrage unique de Nihon Kohden pour éliminer efficacement les artefacts. Ses caractéristiques incluent l’extraction de la fréquence fondamentale de l’onde de pouls en utilisant une méthode de transformation de coordonnées et une analyse de fréquence, ainsi que l’élimination des artefacts à l’aide d’un filtre à bande étroite basé sur la fréquence fondamentale extraite.

Traitement de base de la mesure de SpO2

SpO<sub>2</sub> est calculé comme le rapport d’amplitude Φ des ondes de pouls de deux longueurs d’onde de lumière rouge et infrarouge émises par des LED. L’oxymètre de pouls de Nihon Kohden trace les signaux d’onde de pouls de lumière infrarouge et de lumière rouge sur les axes de coordonnées XY comme indiqué dans la Figure 1 et calcule Φ à partir de la pente de la ligne de régression obtenue par la méthode des moindres carrés. Étant donné que cette méthode utilise toutes les données de la forme d’onde, elle permet un calcul plus précis de Φ que la méthode qui utilise uniquement l’amplitude maximale et minimale.

 

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Figure 1. Calcul de Φ en utilisant la méthode de régression

Algorithme NPi

L’algorithme NPi améliore la fonction de filtrage qui élimine les artefacts de l’onde de pouls tout en maintenant le traitement de base de l’algorithme conventionnel. Ses caractéristiques principales sont l’extraction de la fréquence fondamentale de l’onde de pouls par analyse de fréquence (Figure 2) et l’élimination des artefacts à l’aide d’un filtrage à bande étroite basé sur cette analyse de fréquence. Cette fonction est particulièrement efficace lorsqu’il y a des artefacts relativement importants dans l’amplitude de l’onde de pouls, comme lorsque un patient avec une insuffisance circulatoire périphérique devient agité, ou dans le cas de variations respiratoires chez les nouveau-nés.

 

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Figure 2. Construction de l’algorithme NPi

 

Les ondes de pouls ont une fréquence fondamentale qui est la même que la fréquence du pouls et une composante de fréquence qui est un multiple constant de cette fréquence (Figure 3). Lors de l’analyse de fréquence d’une forme d’onde avec un artefact superposé important, il est difficile d’identifier la fréquence de l’onde de pouls car le signal de l’onde de pouls se perd dans l’artefact (Figure 3b). Même dans de telles situations, l’utilisation de la méthode de transformation de coordonnées originale de Nihon Kohden améliore la discrimination entre l’onde de pouls et les artefacts. L’analyse de fréquence du signal de l’onde de pouls obtenu en le séparant de l’artefact avec cette méthode de transformation de coordonnées permet d’identifier la fréquence de l’onde de pouls (Figure 3c).

 

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Figure 3. Composante de fréquence de l’onde de pouls

 

Sur la base du signal de l’onde de pouls obtenu en le séparant des artefacts avec la méthode de transformation de coordonnées comme indiqué à la Figure 4, un filtre à bande étroite (breveté) est utilisé pour filtrer les signaux affectés par les artefacts afin d’extraire avec précision les signaux et de calculer les signaux de l’onde de pouls Φ. Cette méthode est connue depuis longtemps dans le monde de la technologie de traitement du signal, mais son application aux oxymètres de pouls a permis de séparer avec précision les artefacts des signaux et de fournir des valeurs de SpO2 hautement fiables.

 

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Figure 4. Identification de la fréquence fondamentale et filtrage utilisant la méthode de transformation de coordonnées

Téléchargements de Matériel - BluPRO

  • Oximeter Accuracy Study

  • Performance Digest