Материал: Метода

топриемником, что в определенной степени обеспечивает постоянство его чувствительности для различных длин волн.

В настоящее время фотоплетизмографы и пульсоксиметры конструктивно выполняются в виде единого прибора, стандартный функционал которого в подавляющем большинстве случаев позволяет оценить величину сатурации, величину пульса и просмотреть фотоплетизмограмму. Данные приборы могут иметь конструкции различной сложности и изготавливаться как автономными, так и в качестве составной части больших диагностических комплексов.

Рассмотрим структуру типового фотоплетизмографа-пульсоксиметра

(рис. 1.7.)

ИТ Км

Рис. 1.7. Структурная схема пульсоксиметра

Исходный зондирующий поток формируется поочередно с помощью двух источников излучения (ИИ), один из которых излучает свет в красном диапазоне, другой – в инфракрасном. Источники излучения питаются от источника тока (ИТ). Переключение излучателей осуществляется с помощью коммутатора (Км). Поток проходит через биологический объект (БО) и поступает на фотоприемник (ФПр). Полученный сигнал пропускается через усилитель (У). Система автоматической регулировки усиления (АРУ) позволяет поддерживать выходные сигналы усилительного каскада на заданном уровне. Усиленный сигнал поступает на датчик красного и инфракрасного излучения (Дтк-ик), задачей которого является выделение его фрагментов, полученных в результате взаимодействия с биологическим объектом света на разных длинах волн. Для этого при переключении каналов коммутатор отправляет на детектор соответствующий сигнал, позволяющий ему произвести временную селекцию. Микропроцессорный блок цифровой обработки (БЦИ)

16

осуществляет первичную обработку фотоплетизмографического сигнала и определяет значение ЧСС и сатурации. Он также решает задачу подавления помех. Полученные результаты выводятся на блок индикации (БИ).

Важной частью пульсоксиметра является датчик. Обычно они конструируются таким образом, чтобы их можно было закрепить на поверхности тела человек. Как правило, используются два варианта крепления датчика: он прижимается к поверхности кожи (измерения в таких случаях проводятся на кончике пальца либо на мочке уха) либо при помощи пружины (рис. 1.8), либо с помощью специального ремешка. В первом случае применяют абсорбционный принцип измерения, а во втором – нефелометрический. В зависимости от сложности прибора и его конструкции датчик подключается к прибору через специальный разъем либо оказывается конструктивно связан с остальным прибором в единое целое, и система индикации в этом случае размещается на поверхности датчика.

Рассмотрим конструкцию датчика пульсоксиметра, работающего на абсорбционном принципе (рис. 1.7). Он состоит из двух подвижных элементов 1 и 2, между которыми зажимается палец пациента. В элементе 1 располагается источник светового потока, в элементе 2 – фотоприемник. Элементы соединяются между собой при помощи оси 3 и фиксируются на пальце с помощью пружины 4. К датчику подсоединен кабель 6, с помощью которого и разъема 6 он подключается к прибору. Как уже отмечалось, в некоторых простейших современных пульсоксиметрах элементы 5 и 6 могут отсутствовать.

4

Рис. 1.7. Структурная схема пульсоксиметрического датчика

Возможен также вариант конструкции абсорбционного пульсоксиметрического датчика, при котором элементы 1 и 2 размещаются неподвижно друг относительно друга, и пациент просто просовывает палец между ними.

17

В целом же в зависимости от назначения и особенностей применения существует довольно большое количество разновидностей пульсоксиметрических датчиков, некоторые из них представлены на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Разновидности пульсоксиметрических датчиков

На рис. 1.8: 1 – датчик сатурации пальцевой большой; 2 – датчик сатурации пальцевой средний; 3 – датчик сатурации ненотальный; 4 – датчик сатурации Y-образный; 5 – датчик сатурации пальцевой малый; 6 – датчик сатурации ненотальный одноразовый; 7 – датчик сатурации взрослый «прищепка»; 8 – датчик сатурации пальцевой/ушной. Датчики 3 и 6 предназначены для диагностики новорожденных. Также на рисунке представлен удлинительный кабель 9 для датчиков сатурации.

Современные пульсоксиметры могут строиться на базе специализированных аналоговых интерфейсов. Обычно для этих целей применяют микросхемы фирмы Texas Instruments AFE 4400 (для домашнего применения) или AFE 4400 (4900) (для клинического применения). Рассмотрим пример подобного прибора (рис. 1.9).

Прибор реализует нефелометрический принцип измерения. В составе микросхемы имеются выводы для подключения двух светодиодов (ИИ1 и ИИ2) и фотодиода (ФП). Результаты измерений по двум каналам в после-

18

довательном цифровом протоколе SPI формируются на цифровых выводах микросхемы. Это позволяет подключить микросхему к микроконтроллеру (МК), имеющему соответствующий интерфейс. Через второй интерфейс SPI к микроконтроллеру подключается жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), на который выводятся результаты измерений. Через выводы последовательного протокола UART к микроконтроллеру может быть подключен радиопередатчик типа Bluetooth. Режим работы прибора задается при помощи пользовательской клавиатуры (Кл), подключенной через по- битно-управляемый интерфейс типа GPIO.

Кл

Рис. 1.9. Структурная схема пульсоксиметра со специализированным аналоговым интерфейсом

Рассмотрим конкретные примеры фотоплетизмографов и пульскосиметров, применяемых на практике. Их можно условно разделить на три группы:

1.Стационарные пульскосиметры. Предназначены для использования исключительно в условиях медицинского стационара.

2.Автономные пульсоксиметры с подключаемым датчиком. В свою очередь их можно разделить на пульсоксиметры с датчиком, надеваемым на палец, и с запястным креплением датчика.

3.Компактные пульсоксиметры. В зависимости от вида конструкции могут крепиться или на пальце, или на запястье пациента, а также иметь как встроенный, так и подключаемый датчик. Зачастую предназначены для домашнего использования и могут отличаться невысокой точностью.

В качестве представителя первой группы рассмотрим прибор «ЭЛОКС-01М», внешний вид которого представлен на рис. 1.10.

19

Пульсоксиметры «ЭЛОКС» обеспечивают непрерывное вычисление и цифровую индикацию значения степени насыщения гемоглобина кислородом (SpO2) и значения частоты сердечных сокращений на цифровом индикаторе, сигнализацию выхода указанных значений за установленные пределы. Модель «ЭЛОКС-01М» также обеспечивает отображение фотоплетизмограммы и тренда насыщения гемоглобина кислородом на графическом жидкокристаллическом дисплее, непрерывное вычисление и индикацию индекса перфузии. В данном приборе реализована новая технология слежения за состоянием пациента – «OXI-HRV», основанная на одновременном слежении за изменением традиционных пульсоксиметрических показателей и показателей вариабельности ритма сердца, получаемых в приборе за счет кардиоинтервалографической обработки сигнала пульсоксиметрического датчика.

Cледящее определение показателей вариабельности ритма сердца позволяет получить информацию об адекватности анестезиологической защиты, действии послеоперационного стресса, тяжести состояния больных в реанимации и при проведении интенсивной терапии.

В режиме просмотра показателей вариабельности ритма сердца на графический дисплей выводится гистограмма распределения межпульсовых интервалов, а также значения показателей: SDNN, HRV-индекса или показателей активности регуляции симпатического (Сим) и парасимпатического (Пар) отделов ВНС.

Рис. 1.10. Пульсоксиметр «ЭЛОКС-01М»

20