اصول عملکرد دستگاه پالس اکسی متری

    بدنبال انتشار مطلبی در خصوص استفاده از دستگاه پالس اکسی متری و نکات پرستاری آن در “سایت پرستاران توانمند ایران” در این مطلب در خصوص اصول عملکرد دستگاه از دید مهندسی تجهیزات پزشکی می پردازیم:
    در شرایطی که بخواهیم بر میزان و کفایت گردش اکسیژن در داخل خون (شریانی) و دسترسی بافتهای بدن به اکسیژن نظارت مستمر و بیشتری داشته باشیم ؛ باید بتوانیم میزان اشباع هموگلوبین با اکسیژن    (Oxygen Saturation) شریانی را به صورت مداوم  مانیتورکنیم. نمایش مداوم این مقدار با دستگاه پالس اکسی متر ، آشکار سازی هیپوکسی (کمبود اکسیژن) یا  هایپراکسی (افزایش اکسیژن) را سریع تر از نمونه گیری خونی انجام می دهد. در نتیجه اثرات تغییر اکسیژن درمانی سریعتر تشخیص داده می شود و در شرایط معین، تعداد دفعات تست گاز های خونی را کاهش می دهد.

در دستگاه پالس  اکسی متر میزان  درصد اشباع همو گلوبین  با اکسیژن O2 Saturation  و نرخ  ضربان قلب به صورت غیر تهاجمی قابل اندازه گیری است.

هموگلوبین در داخل خون به شکل های مختلفی وجود دارد، یکی از این شکل ها به صورت باند شده (ترکیب شده) با اکسیژن است که به صورت درصد اشباع هموگلوبین با اکسیژن مطرح می شود. حد طبیعی این میزان در حدود ۹۶ الی ۹۹ درصد است، (معمولاً ۱۰۰%  نداریم ، مگر  اینکه اکسیژن  درمانی کنیم) .

این میزان  با  کاهش Pao2 (فشار سهمی اکسیژن خون شریانی) کاهش می یابد، بطور یکه در بیمارانی که Pao2 آن ها از کمتر از mmHg50  است، درصد اشباع هموگلوبین با اکسیژن با سرعت خیلی زیاد کاهش می یابد.

چگونگی عملکرد دستگاه پالس اکسی متر:

اکسیژن سنجی یا پالس اکسی متری با قرار دادن یک سنسور نوری که در روی عروق شریانی نبض دار قرار می گیرد، انجام می شود. (معمولاً روی ناخن انگشت شخص قرار می گیرد.) در یک طرف دو LED که فرستنده امواج هستند ، قرارداشته و در طرف دیگر یک فتو دیود که گیرنده امواج است ، قرار می گیرد . منابع نوری LED هایی هستند که نور را در دو طول موج مختلف منتشر می کنند و آشکار ساز  نوری در واقع یک فتودیود است. (فتودیود با جذب فو تون؛ الکترون آزاد کرده و با یک تناسب غیر خطی به اندازه گیری  کمیتی که می خواهیم کمک می کند .)

استخوان ، بافت، رنگدانه ها و عروق سیاهرگی به طور طبیعی مقدار ثابتی از نور را در مدت زمان تابش، جذب می کنند. بستر غنی از شریانچه ها به طور عادی ضربان دار بوده و مقادیر متغیری از نور را در حین سیستول و دیایستول جذب می کنند، زیرا حجم خون کم و زیاد می شود .

از آنجا ئیکه هموگلبین ترکیب شده با اکسیژن وخود هموگلوبین نور را به شکل انتخابی و نسبی  جذب می کنند، مقدار این ترکیبات به وسیله اندازه گیری شدت طول موج که آن ها عبور می کند محاسبه می شود . در واقع دو طول موج ۶۶۰ نانو متر (در رنج امواج قرمز ) و۹۳۰ نانومتر (امواج مادون قرمز ) از طریق دو LED  منتشر می شود .

هموگلوبین ترکیب شده با اکسیژن که قرمز است، نور مادون قرمز را جذب کرده و هموگلوبین ترکیب نشده با اکسیژن نیز که آبی رنگ است امواج نور قرمز را جذب می کند. در واقع دو نوع طول موج نوری از LED ها منتشر شده و پس از عبور از بافت در طرف دیگر توسط فتودیود جذب و میزان شدت نور به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود که این سیگنال ورودی دستگاه جهت آنالیز است . این آنالیز توسط بوردهای الکترونیکی و میکروپروسسورها انجام می شود و نسبت نور جذب شده در سیستول و دیاستول به عنوان مقدار اندازه گیری شده اشباع اکسیژن خون ( spo2 ) اندازه گیری می شود.

کالیبراتور پالس اکسیمتر:

از قابلیت های این دستگا ه، شبیه سازی پارامتر های حیاتی  جهت تست دستگاه  پالس  اکسی متر ،نصب و استفاده راحت ، قابلیت تست کلیه سنسورها ،عدم نیاز به کابل جهت تطبیق به سیستم ، دارا بودن پورت استاندارد جهت ECG ، انتخاب آرتیفکت های ناشی از حرکت و لرزش ، کارکرد مداوم باطری به مدت طولانی را می توان نام برد.

چگونگی عملکرد دستگاه  کالیبراتور پالس اکسیمتر:

توسط دستگاه کالیبراتور پالس اکسی متر در یک زمان کوتاه می توان عملکرد برد های الکترونیکی و کابلهای داخلی و سنسور spo2 را تست کرد. با استفاده از کلید هایی که روی کیبورد آن قرارداد، ما می توانیم کارخانه سازنده دستگاه پالس اکسیمتر و سنسور مورد استفاده، میزان اشباع و تعداد ضربان و دامنه پالس اکسی متر مورد نظر جهت تست را انتخاب کنیم. در این سیستم پنج سطح spo2 بین رنج ۵۵% تا۹۸% ،شش مقدار متفاوت  تعداد ضربان و چهار سطح مختلف برای دامنه پالس قابلیت انتخاب دارند. با انتخاب این پارامترها و اتصال این سیستم به دستگاه پالس اکسیمتر ، در یک مرحله این دستگاه مانند بیمار  عمل  می کند و ما پارامترهای اندازه گیری شده را روی پالس اکسیمتر  می خوانیم . اختلاف پارامترهای نشان داده شده روی پالس اکسی متر مقادیر تنظیم شده (بیش از یک رنج معین) بیانگر عدم صحت عملکرد پالس اکسیمتراست. بدون استفاده از هیچ کابل  خارجی اضافه ای ما می توانیم  دستگاه پالس اکسیمتر  مورد نظر را تست کنیم ، ضمن اینکه در حافظه این دستگاه منحنی کایبراسیون R-curve انواع مختلفی از دستگاه پالس اکسیمتر موجود می باشد . میزان نرخ قلب از روی تعداد ضربان شریان اندازه گیری می شود. البته در بعضی  مدل های پالس اکسیمتر ،توسط کابلی که برای آشکار سازی سیگنال ECG تعبیه شده است ،این سیگنال نیز نشان داده شده است.

اشکالات دستگاه پالس  اکسیمتر و اهمیت عملکرد صحیح آن (کالیبراسیون):

از آنجا یی که این دستگاه در  بخش های حساس و ویژه بیمارستان  نظیر اتاق عمل و NICU و ICU و  CCU و… مورد استفاده قرار می گیرد ، صحت عملکرد آن دارای اهمیت ویژه ای است چرا که خروجی این دستگاه (spo2) به عنوان اساس تشخیص و درمان بیماری قرار می گیرد . عمده اشکالات  این دستگاه ها مربوط به سنسور آن و فرستنده و گیرنده نوری آن است. ضمن اینکه خود دستگاه نیز در قسمت تولید کننده نور و تحلیل آن ممکن است دچار اشکال شود. از مواردی که کاربران باید به آن توجه داشته باشند استفاده  صحیح سنسور است، چون در غیر این صورت داده ها  دقیق  نخواهد بود. (لذا در بعضی موارد به علت عدم دقت کاربران ،اطلاعات  ناقص و اشتباه  از این دستگاه  گرفته می شود.) سنسور  spo2 نباید در  معرض ترکیب های نوری شدید  قرار گرفته  یا درآب ، حلال ها و دیگر محلول های پاک کننده فرو رود ،چرا که این سنسورها نباید با اشعه ،بخار یا گاز اتیلن اکساید استریل گردد. متاسفانه دربعضی موارد ،این سنسور در معرض نورهای شدید مانند لامپ های اتاق عمل (ویژه آنهایی که دارای منبع نور گزنون هستند )، لامپ های بیلی روبین، نور شدید فلورسنت ، لامپ های گرمایش مادون قرمز یا نور مستقیم خورشید قرار می گیرد و اگر در این  مواقع کاربران به این مساله توجه نکنند، اطلاعات  ناقص و اشتباه مبنای تشخیص قرار می گیرند. بنابراین آگاهی از عملکرد  دستگاه و تست آن دارای اهمیت می باشد. از دیگر قابلیت های  این دستگاه طراحی تستر سنسور انگشتی آن است، که حالت چرخشی دارد در نتیجه ضمن اینکه آسیب به آن وارد نمی شود ،قابلیت تست انواع سنسور های یکبار مصرف یا چند بار مصرف و سنسور های اطفال و نوزاد و بزرگسال وجود دارد.

از دیگر قابلیت های دستگاه کالیبراتور می توان به موارد زیر اشاره کرد:

الف)دارا بودن  یک پورت ویژه ” Nellcor Por ” برای انتخاب منحنی     R-curve بادقت بالا. این سیستم شامل یک مقاومت است که منحنی ویژه کالیبراسیون spo2 را با مشخصات  اشباع اکسیژن دریافتی  توسط سنسور پالس اکسیمتر همسان می کند.

ب)شبیه سازی ۸ نوع مختلف بیماری جهت بررسی پاسخ دهی دستگاه پالس اکسیمتر به بیماری ها.

ج)تست صحت عملکرد ۵ آلارم متوالی دریک پالس اکسیمتر.

برگرفته از:

سایت جامع مهندسی پزشکی ایران

(با مختصری ویرایش)