Пульсоксиметрия и BluPRO

Nihon Kohden разработала инновационные и уникальные технологии, которые способствуют прогрессу в медицинской помощи. Мы смело принимаем новые вызовы, всегда уделяя внимание деталям и помня о духе основателя.

Что такое пульсоксиметр?

Пульсоксиметр — это устройство, которое непрерывно измеряет насыщение кислородом в артериальной крови (сколько гемоглобина связано с кислородом) без необходимости взятия образцов крови. Принцип пульсоксиметрии был изобретен доктором Такуо Аояги, инженером компании Nihon Kohden, в 1972 году. Чтобы узнать больше о докторе Аояги, посетите наш глобальный веб-сайт.

Использование пульсоксиметров

Пульсоксиметр — это устройство, которое непрерывно измеряет насыщение кислородом в артериальной крови без взятия проб крови. Пульсоксиметр стал популярным для управления дыханием в периоперационный период и в отделениях интенсивной терапии, но с появлением более мелких устройств, таких как передатчики и портативные типы, его использование расширилось на амбулаторных пациентов и больничные палаты. Сегодня зонд и основной блок были миниатюризированы и широко используются за пределами больниц, включая домашний уход. SpO2 также используется в качестве критерия оценки при классификации тяжести инфекций COVID-19, что делает его все более незаменимым жизненно важным показателем.

Операционная
Палата восстановления

  • Оценка оксигенации после анестезии в периоперационный период
     

ОИТ

  • Управление дыханием при вентиляции
     
  • Индекс отлучения 
     
  • Управление дыханием у пациентов с седативными или анальгетическими средствами
     

OITN

  • Обнаружение гипоксемии (Obnaruzhenie gipoksemii)
     
  • Управление кислородом для предотвращения ретинопатии недоношенных (Upravlenie kislorodom dlya predotvrashcheniya retinopatii nedonoshennykh)
     

Отделения

  • Мониторинг жизненно важных показателей по SpO2 и частоте пульса 
     
  • Точечный мониторинг уровня кислорода во время обходов 

Приёмный покой

  • Управление подачей кислорода

Лаборатория

  • Обнаружение гипоксемии во время трахеоскопии или эндоскопии

Принцип пульсоксиметрии

SpO2 — это насыщение артериальной крови кислородом, измеряемое трансдермально с помощью пульсоксиметра, который количественно определяет процент гемоглобина, связанного с кислородом в эритроцитах артериальной крови. Гемоглобин становится ярко-красным, когда он связан с кислородом, и темно-красным, когда он не связан. Насыщение артериальной крови кислородом рассчитывается с использованием того факта, что легкость поглощения света зависит от цвета. Два типа света от небольших устройств, прикрепленных к кончикам пальцев руки, и датчик с другой стороны измеряют свет, проходящий через палец, не поглощаясь, и анализируют его.

  • Зонд с двумя светодиодами (660 мм для красного света и 940 мм для инфракрасного света в Nihon Kohden) прикрепляется к части тела с относительно тонкой тканью, такой как палец или палец ноги.
  • Фотодетектор обнаруживает две длины волн, проходящие через место измерения, и рассчитывает насыщение артериальной крови кислородом по пульсовой волне, поглощению и количеству крови, полученному из двух сигналов.

 

principle_of_pulse_oximetry
Рисунок 1. Поглощение света гемоглобином


 

 

Список литературы

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.

 

Алгоритм SpO2 с улучшенной профилактикой артефактов, NPi

Алгоритм NPi — это уникальная функция фильтрации Nihon Kohden для эффективного удаления артефактов. Его особенности включают извлечение основной частоты пульсовой волны с использованием метода преобразования координат и частотного анализа, а также удаление артефактов с помощью узкополосного фильтра, основанного на извлеченной основной частоте.

Основная обработка измерения SpO2

SpO<sub>2</sub> рассчитывается как отношение амплитуд Φ пульсовых волн двух длин волн красного и инфракрасного света, излучаемого светодиодами. Пульсоксиметр Nihon Kohden отображает сигналы пульсовых волн инфракрасного и красного света на осях координат XY, как показано на Рисунке 1, и вычисляет Φ по наклону линии регрессии, полученной методом наименьших квадратов. Поскольку этот метод использует все данные формы волны, он позволяет более точно вычислить Φ по сравнению с методом, который использует только максимальную и минимальную амплитуду.

 

image_tech-blupro_02
Рисунок 1. Вычисление Φ с использованием метода регрессии

Алгоритм NPi

Алгоритм NPi улучшает функцию фильтрации, которая удаляет артефакты из пульсовой волны, сохраняя при этом основную обработку традиционного алгоритма. Его характерные особенности включают извлечение основной частоты пульсовой волны с помощью частотного анализа (Рисунок 2) и удаление артефактов с использованием узкополосной фильтрации, основанной на этом частотном анализе. Эта функция особенно эффективна, когда в амплитуде пульсовой волны присутствуют относительно большие артефакты, например, когда пациент с периферической циркуляторной недостаточностью становится беспокойным или в случае дыхательных колебаний у новорожденных.

 

image_tech-blupro_03
Рисунок 2. Конструкция алгоритма NPi

 

Пульсовые волны имеют основную частоту, которая совпадает с частотой пульса, и компонент частоты, который является постоянным множителем этой частоты (Рисунок 3). При выполнении частотного анализа формы волны с большим наложенным артефактом трудно определить частоту пульсовой волны, так как сигнал пульсовой волны теряется в артефакте (Рисунок 3b). Даже в таких ситуациях использование оригинального метода преобразования координат Nihon Kohden улучшает различение между пульсовой волной и артефактами. Частотный анализ сигнала пульсовой волны, полученного путем его отделения от артефакта с помощью этого метода преобразования координат, позволяет определить частоту пульсовой волны (Рисунок 3c).

 

image_tech-blupro_04
Рисунок 3. Компонент частоты пульсовой волны

 

На основе сигнала пульсовой волны, полученного путем его отделения от артефактов с помощью метода преобразования координат, как показано на Рисунке 4, используется узкополосный фильтр (запатентованный) для фильтрации сигналов, затронутых артефактами, чтобы точно извлекать сигналы и рассчитывать сигналы пульсовой волны Φ. Этот метод давно известен в мире технологии обработки сигналов, но его применение к пульсоксиметрам позволило точно отделять артефакты от сигналов и предоставлять высоконадежные значения SpO2.

 

image_tech-blupro_05
Рисунок 4. Идентификация основной частоты и фильтрация с использованием метода преобразования координат

Загрузки Материалов - BluPRO

  • Oximeter Accuracy Study

  • Performance Digest