Autor: Susha Cheriyedath, M. Sc.Recenzja: Yolanda Smith, B. Pharm.

Fotopletyzmografia (PPG) jest prostą techniką optyczną stosowaną do wykrywania zmian objętościowych we krwi w krążeniu obwodowym. Jest to tania i nieinwazyjna metoda, która wykonuje pomiary na powierzchni skóry.

technika dostarcza cennych informacji związanych z naszym układem sercowo-naczyniowym. Ostatnie postępy w technologii ożywiły zainteresowanie tą techniką, która jest szeroko stosowana w fizjologicznym pomiarze klinicznym i monitorowaniu.

zasada PPG

PPG wykorzystuje światło podczerwone o niskiej intensywności (IR). Kiedy światło przemieszcza się przez tkanki biologiczne, jest wchłaniane przez kości, pigmenty skóry oraz krew żylną i tętniczą.

ponieważ światło jest silniej absorbowane przez krew niż otaczające tkanki, zmiany w przepływie krwi mogą być wykrywane przez czujniki PPG jako zmiany natężenia światła.

Sygnał napięciowy z PPG jest proporcjonalny do ilości krwi przepływającej przez naczynia krwionośne. Nawet niewielkie zmiany objętości krwi można wykryć za pomocą tej metody, choć nie można jej użyć do określenia ilości krwi.

sygnał PPG ma kilka składników, w tym zmiany wolumetryczne we krwi tętniczej, które są związane z aktywnością serca, zmiany w objętości krwi żylnej, która moduluje sygnał PPG, Składnik DC pokazujący właściwości optyczne tkanek i subtelne zmiany energii w ciele.

niektóre główne czynniki wpływające na nagrania z PPG to miejsce pomiaru i siła nacisku między miejscem a czujnikiem.

zmiany przepływu krwi występują głównie w tętnicach, a nie w żyłach.

przebieg PPG

PPG pokazuje zmiany przepływu krwi jako przebieg za pomocą paska lub wykresu. Kształt fali ma składową prądu zmiennego (AC) i składową prądu stałego (DC).

Składnik AC odpowiada wahaniom objętości krwi w synchronizacji z biciem serca. Składnik DC powstaje z sygnałów optycznych odbijanych lub przesyłanych przez tkanki i jest określany przez strukturę tkanki, a także objętość krwi żylnej i tętniczej.

Składnik DC wykazuje niewielkie zmiany przy oddychaniu. Podstawowa częstość występowania składnika AC zmienia się wraz z częstotliwością skurczu mięśnia sercowego i jest nakładana na wartość początkową DC.

zastosowania PPG

urządzenia medyczne oparte na technologii PPG są szeroko stosowane w różnych zastosowaniach w konfiguracji klinicznej.

konkretne aplikacje obejmują następujące:

• kliniczne monitorowanie fizjologiczne
• Nasycenie Krwi Tlenem
• ciśnienie krwi
• pojemność minutowa serca
• tętno
• oddychanie
• ocena naczyniowa
• choroba tętnic
• zgodność tętnic i starzenie się
• ocena żylna
• czynność śródbłonka
• przepływ krwi mikronaczyniowej
• Stany naczyniowo-skurczowe
• monitorowanie czynności układu autonomicznego
• czynność naczynioruchowa i termoregulacja
• zmienność ciśnienia krwi i tętna
• ortostaza
• inne zmienności układu sercowo-naczyniowego oceny

urządzenia do noszenia

przy użyciu tej technologii opracowano przenośne monitory tętna. Te tanie i małe urządzenia mają diody elektroluminescencyjne o wysokiej intensywności (LED) i fotodetektory, które pomagają niezawodnie monitorować tętno w sposób nieinwazyjny.

ważne wymagania projektowe dla tych systemów obejmują miniaturyzację, solidność i łatwość obsługi.

urządzenia te mają czujnik, który monitoruje drobne zmiany w natężeniu światła przesyłanego przez tkankę lub odbijanego od niej. Te zmiany intensywności są związane ze zmianami w przepływie krwi przez tkankę i dostarczają ważnych informacji sercowo-naczyniowych, takich jak tętno.

inne systemy

PPG zostało wykorzystane w innych technologiach, takich jak telemedycyna, technologia obrazowania PPG i zdalny monitoring.

naukowcy badali przepływ krwi w skórze i związane z nim rytmy przy użyciu systemu obrazowania CCD PPG w bliskiej podczerwieni. Badanie to miało na celu uzyskanie świeżego wglądu w biologiczną perfuzję tkanek i badanie zmian związanych z gojeniem się ran i powstawaniem owrzodzeń.

inne badania zastosowały PPG w zdalnym obrazowaniu rozkładu tętniczego nasycenia tlenem (SpO2) w tkance. Taki obraz może być cenny w badaniach diagnostyki medycznej, takich jak kwantyfikacja żywotności tkanek. W telemedycynie PPG jest obiecujące w zdalnym monitorowaniu stanu zdrowia pacjentów.

• 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

czytaj dalej

• cała zawartość fotopletyzmografii
• fotopletyzmografia (PPG) w chorobach serca

autor:

Susha cheriyedath

Susha ma licencjat (B.Sc.) tytuł magistra chemii i magistra (M.Sc) ukończył biochemię na Uniwersytecie Calicut w Indiach. Zawsze interesowała się medycyną i naukami o zdrowiu. W ramach studiów magisterskich specjalizowała się w biochemii, ze szczególnym uwzględnieniem Mikrobiologii, fizjologii, Biotechnologii i Żywienia. W wolnym czasie uwielbia gotować burzę w kuchni dzięki swoim super-niechlujnym eksperymentom pieczenia.

Cytaty