Von Susha Cheriyedath, M.Sc.Rezensiert von Yolanda Smith, B.Pharm.

Die Photoplethysmographie (PPG) ist eine einfache optische Technik zur Erkennung volumetrischer Blutveränderungen im peripheren Kreislauf. Es ist eine kostengünstige und nicht-invasive Methode, die Messungen an der Hautoberfläche durchführt.

Die Technik liefert wertvolle Informationen zu unserem Herz-Kreislauf-System. Die jüngsten technologischen Fortschritte haben das Interesse an dieser Technik wiederbelebt, die in der klinisch-physiologischen Messung und Überwachung weit verbreitet ist.

Prinzip von PPG

PPG macht gebrauch von low-intensität infrarot (IR) licht. Wenn Licht durch biologisches Gewebe wandert, wird es von Knochen, Hautpigmenten und sowohl venösem als auch arteriellem Blut absorbiert.

Da Licht vom Blut stärker absorbiert wird als das umgebende Gewebe, können die Änderungen des Blutflusses von PPG-Sensoren als Änderungen der Lichtintensität erkannt werden.

Das Spannungssignal von PPG ist proportional zur Blutmenge, die durch die Blutgefäße fließt. Selbst kleine Veränderungen des Blutvolumens können mit dieser Methode erkannt werden, obwohl sie nicht zur Quantifizierung der Blutmenge verwendet werden können.Ein PPG-Signal hat mehrere Komponenten, darunter volumetrische Veränderungen im arteriellen Blut, die mit der Herzaktivität verbunden sind, Variationen im venösen Blutvolumen, die das PPG-Signal modulieren, eine DC-Komponente, die die optischen Eigenschaften des Gewebes zeigt, und subtile Energieänderungen im Körper.

Einige wichtige Faktoren, die die Aufzeichnungen des PPG beeinflussen, sind der Messort und die Kontaktkraft zwischen dem Messort und dem Sensor.

Blutflussschwankungen treten meist in den Arterien und nicht in den Venen auf.

Die PPG-Wellenform

PPG zeigt die Blutflussänderungen als Wellenform mit Hilfe eines Balkens oder eines Diagramms an. Die Wellenform hat eine Wechselstrom (AC) -Komponente und eine Gleichstrom (DC) -Komponente.

Die AC-Komponente entspricht Schwankungen des Blutvolumens in Synchronisierung mit dem Herzschlag. Der DC-Anteil ergibt sich aus den von den Geweben reflektierten bzw. transmittierten optischen Signalen und wird durch die Gewebestruktur sowie venöse und arterielle Blutvolumina bestimmt.

Die DC-Komponente zeigt geringfügige Änderungen mit der Atmung. Die Grundfrequenz der AC-Komponente variiert mit der Herzfrequenz und wird der DC-Baseline überlagert.

Verwendung von PPG

Medizinische Geräte, die auf der PPG-Technologie basieren, sind in verschiedenen Anwendungen im klinischen Bereich weit verbreitet.

Spezifische Anwendungen umfassen die folgenden:

• Klinisch-physiologische Überwachung
• Blutsauerstoffsättigung
• Blutdruck
• Herzzeitvolumen
• Herzfrequenz
• Atmung
• Gefäßbeurteilung
• Arterielle Erkrankung
• Arterielle Compliance und Alterung
• Venöse Beurteilung
• Endothelfunktion
• Mikrovaskulärer Blutfluss
• Vasospastische Zustände
• Autonome Funktionsüberwachung
• Vasomotorische Funktion und Thermoregulation
• Blutdruck- und Herzfrequenzvariabilität
• Orthostase
• Andere kardiovaskuläre Variabilität bewertungen

Tragbare Geräte

Mit dieser Technologie wurden tragbare Pulsfrequenzmonitore entwickelt. Diese kostengünstigen und kleinen Geräte verfügen über hochintensive grüne Leuchtdioden (LEDs) und Fotodetektoren, die eine zuverlässige Überwachung der Pulsfrequenz auf nicht-invasive Weise ermöglichen.

Wichtige Designanforderungen an diese Systeme sind Miniaturisierung, Robustheit und Benutzerfreundlichkeit.

Diese Geräte verfügen über einen Sensor, der geringfügige Abweichungen in der Intensität des durch das Gewebe übertragenen oder vom Gewebe reflektierten Lichts überwacht. Diese Intensitätsänderungen sind mit Veränderungen des Blutflusses durch das Gewebe verbunden und liefern wichtige kardiovaskuläre Informationen wie die Pulsfrequenz.

Andere Systeme

PPG wurde in anderen Technologien wie Telemedizin, PPG-Bildgebungstechnologie und Fernüberwachung eingesetzt.

Forscher haben den Blutfluss der Haut und die damit verbundenen Rhythmen mit einem Nahinfrarot-CCD-PPG-Bildgebungssystem untersucht. Diese Studie zielte darauf ab, neue Einblicke in die biologische Gewebeperfusion zu erhalten und Veränderungen im Zusammenhang mit der Wundheilung und der Bildung von Geschwüren zu untersuchen.Andere Studien haben PPG in der Ferndarstellung der Verteilung der arteriellen Sauerstoffsättigung (SpO2) innerhalb eines Gewebes angewendet. Ein solches Bild könnte in medizinischen Diagnosestudien wie der Quantifizierung der Gewebeviabilität wertvoll sein. In der Telemedizin ist PPG vielversprechend für die Fernüberwachung der Gesundheit von Patienten.

• https://www.cs.tau.ac.il/~nin/Courses/Workshop12a/PPG%20Sensor%20System.pdf
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17322588
• https://pdfs.semanticscholar.org/ca04/bcc2fdd9aed2b04e1f17c6bbb62f44dd3668.pdf
• https://www.researchgate.net/publication/6482990

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Geschrieben von

Susha Cheriyedath

Susha hat einen Bachelor of ScienceB.Sc .) abschluss in Chemie und Master of Science (M.Sc ) Abschluss in Biochemie an der University of Calicut, Indien. Sie hatte schon immer ein großes Interesse an Medizin und Gesundheitswissenschaften. Im Rahmen ihres Masterstudiums spezialisierte sie sich auf Biochemie mit den Schwerpunkten Mikrobiologie, Physiologie, Biotechnologie und Ernährung. In ihrer Freizeit liebt sie es, mit ihren super-chaotischen Backexperimenten einen Sturm in der Küche zu kochen.

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