av Susha Cheriyedath, M. Sc.Recenserad av Yolanda Smith, B. Pharm.

Fotopletysmografi (PPG) är en enkel optisk teknik som används för att detektera volymetriska förändringar i blod i perifer cirkulation. Det är en låg kostnad och icke-invasiv metod som gör mätningar på ytan av huden.

tekniken ger värdefull information relaterad till vårt kardiovaskulära system. De senaste framstegen inom teknik har återupplivat intresset för denna teknik, som ofta används i klinisk fysiologisk mätning och övervakning.

principen för PPG

PPG gör användning av lågintensiv infraröd (IR) ljus. När ljus färdas genom biologiska vävnader absorberas det av ben, hudpigment och både venöst och arteriellt blod.

eftersom ljus absorberas starkare av blod än de omgivande vävnaderna kan förändringarna i blodflödet detekteras av PPG-sensorer som förändringar i ljusintensiteten.

spänningssignalen från PPG är proportionell mot mängden blod som strömmar genom blodkärlen. Även små förändringar i blodvolymen kan detekteras med denna metod, även om den inte kan användas för att kvantifiera mängden blod.

en PPG-signal har flera komponenter inklusive volymetriska förändringar i arteriellt blod som är förknippat med hjärtaktivitet, variationer i venös blodvolym som modulerar PPG-signalen, en DC-komponent som visar vävnadens optiska egenskap och subtila energiförändringar i kroppen.

några viktiga faktorer som påverkar inspelningarna från PPG är mätplatsen och kontaktkraften mellan platsen och sensorn.

blodflödesvariationer förekommer oftast i artärerna och inte i venerna.

PPG-vågformen

PPG visar blodflödesförändringarna som en vågform med hjälp av en stapel eller en graf. Vågformen har en växelström (AC) komponent och en likström (DC) komponent.

AC-komponenten motsvarar variationer i blodvolym vid synkronisering med hjärtfrekvensen. DC-komponenten uppstår från de optiska signalerna som reflekteras eller överförs av vävnaderna och bestäms av vävnadsstrukturen såväl som venösa och arteriella blodvolymer.

DC-komponenten visar mindre förändringar med andning. Grundfrekvensen för AC-komponenten varierar med hjärtfrekvensen och läggs över på DC-baslinjen.

användning av PPG

medicintekniska produkter baserade på PPG-teknik används ofta i olika tillämpningar i den kliniska uppsättningen.

specifika applikationer inkluderar följande:

• klinisk fysiologisk övervakning
• blodsyremättnad
• blodtryck
• hjärtutgång
• hjärtfrekvens
• andning
• vaskulär bedömning
• arteriell sjukdom
• arteriell efterlevnad och åldrande
• venös bedömning
• endotelfunktion
• Mikrovaskulärt blodflöde
• vasospastiska tillstånd
• autonom funktionsövervakning
• vasomotorisk funktion och termoregulering
• blodtryck och hjärtfrekvensvariabilitet
• Ortostas
• annan kardiovaskulär variabilitet bedömningar

bärbara enheter

med denna teknik har bärbara pulsmätare utvecklats. Dessa billiga och små enheter har högintensiva gröna ljusdioder (lysdioder) och fotodetektorer som hjälper tillförlitlig övervakning av pulsfrekvensen på ett icke-invasivt sätt.

viktiga designkrav för dessa system inkluderar miniatyrisering, robusthet och användarvänlighet.

dessa enheter har en sensor som övervakar mindre variationer i ljusintensiteten som överförs genom eller reflekteras från vävnaden. Dessa intensitetsförändringar är förknippade med förändringar i blodflödet genom vävnaden och ger viktig kardiovaskulär information såsom pulsfrekvensen.

andra system

PPG har använts i andra tekniker som telemedicin, PPG-bildteknik och fjärrövervakning.

forskare har studerat hudblodflöde och relaterade rytmer med hjälp av ett nära infrarött CCD PPG-bildsystem. Denna studie syftade till att få nya insikter i biologisk vävnadsperfusion och studera förändringar i samband med sårläkning och bildande av sår.

andra studier har tillämpat PPG vid fjärravbildning av fördelningen av arteriell syremättnad (SpO2) i en vävnad. En sådan bild kan vara värdefull i medicinska diagnostikstudier såsom kvantifiering av vävnadsviabilitet. Inom telemedicin lovar PPG fjärrövervakning av patienternas hälsa.

• 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

vidare läsning

• allt fotopletysmografiinnehåll
• fotopletysmografi (PPG) för hjärtsjukdom

citat