پایگاه آموزشی و اطلاع رسانی مهندسی پزشکی

آشنایی با پالس اکسی متر (Pulse Oximeter)

در شرایطی که بخواهیم بر میزان اکسیژن داخل خون نظارت داشته باشیم ؛ باید بتوانیم میزان اشباع هموگلوبین با اکسیژن (Oxygen Saturation) شریانی را به صورت مداوم مانیتور کنیم. نمایش مداوم این مقدار با پالس اکسی متر ، آشکارسازی 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 گازهای خونی را کاهش می دهد. در دستگاه پالس اکسیمتر میزان درصد اشباع هموگلوبین 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 96-99 درصد است. (معمولاً 100% نداریم ، مگر  اینکه اکسیژن درمانی کنیم.)
این میزان با کاهش Pao2 (فشار سهمی اکسیژن خون شریانی) کاهش می یابد ، به طوری که 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 انگشت شخص قرار می گیرد) در یک طرف دو LED که فرستنده امواج هستند قرار داشته و در طرف دیگر ، یک فتودیود که گیرنده امواج است ، قرار می گیرد. منابع نوری LEDهایی هستند که نور را در دو طول موج مختلف منتشر می کنند و آشکارساز نوری در واقع یک فتودیود است. (فتودیود با جذب فوتون ، 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 دیاستول جذب می کنند ، زیرا حجم خون کم و زیاد می شود.
از آنجایی که هموگلوبین ترکیب شده با اکسیژن و خود هموگلوبین ، نور را به شکل انتخابی و نسبی جذب می کنند ، مقدار این ترکیبات به وسیله اندازه گیری شدت طول موج که از آن ها عبور می کند ، محاسبه می شود. در واقع دو طول موج 660 نانومتر (در رنج امواج قرمز) و 930 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 LEDها 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 بردهای 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 دستگاه ، شبیه سازی پارامترهای حیاتی جهت تست دستگاه پالس اکسیمتر ، 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 اکسیمتر در یک زمان کوتاه می توان عملکرد بردهای الکترونیکی و کابل های داخلی و سنسور spo2 را تست کرد. با استفاده از کلیدهایی که روی کیبورد آن قرار دارد ، ما می توانیم کارخانه سازنده دستگاه پالس اکسیمتر و سنسور مورد استفاده ، میزان اشباع و تعداد ضربان و دامنه پالس اکسی متر موردنظر جهت تست را انتخاب کنیم. در این سیستم 5 سطح spo2 بین رنج 55% تا 98% ، 6 مقدار متفاوت تعداد ضربان و 4 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 اکسیمتر با مقادیر تنظیم شده (بیش از یک رنج معین) بیانگر عدم صحت عملکرد پالس اکسیمتر است. بدون استفاده از هیچ کابل خارجی اضافه ای می توانیم دستگاه پالس اکسیمتر موردنظر 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 آشکارسازی سیگنال ECG تعبیه شده است ، این سیگنال نیز نشان داده شده است.

اشکالات دستگاه پالس اکسیمتر و اهمیت عملکرد صحیح آن (کالیبراسیون)
از آنجایی که این دستگاه در بخش های حساس و ویژه بیمارستان نظیر اتاق عمل ، NICU ، ICU و CCU 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 بیمار 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 در آب ، حلال ها و دیگر محلول های پاک کننده فرو رود ؛ چرا که این سنسورها نباید با اشعه ، بخار یا گاز اتیلن اکساید استریل گردد. متأسفانه در بعضی موارد این سنسور در معرض نورهای شدید مانند لامپ های اتاق عمل (به ویژه آنهایی که دارای منبع نور زنون 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 مسأله 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 سنسورهای یکبار مصرف یا چندبار 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 Port" برای انتخاب منحنی R-curve با دقت 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 8 نوع مختلف بیماری جهت بررسی پاسخ دهی دستگاه پالس اکسیمتر به بیماری ها.
ج) تست صحت عملکرد 5 آلارم متوالی در یک پالس اکسیمتر.

منبع: سایت جامع مهندسی پزشکی ایران

کلمات کلیدی: biomedical engineering ، مهندسی پزشکی ، آشنایی با مهندسی پزشکی ، معرفی مهندسی پزشکی ، مهندسی پزشکی گرایش بالینی ، مهندسی پزشکی گرایش بیومکانیک ، مهندسی پزشکی گرایش بیوالکتریک ، مهندسی پزشکی گرایش بیومتریال (بیومواد) ، مهندسی پزشکی ایران ، مهندسی پزشکی دانشگاه پیام نور ، پایگاه آموزشی و اطلاع رسانی مهندسی پزشکی ، اخبار و تازه های مهندسی پزشکی ، مقالات مهندسی پزشکی ، آموزش مهندسی پزشکی ، دانلود کتاب های مهندسی پزشکی ، دانلود جزوه های مهندسی پزشکی ، دانلود نمونه سوالات امتحانی مهندسی پزشکی ، پالس اکسی متر ، Pulse Oximeter ، مقدار اشباع اکسیژن خون ، spo2 ، کالیبراسیون پالس اکسی متر