Тұрақты бақылау үшін SpO2 датчигінің қандай қасиеттері болуы керек?

SpO2 сенсорлық технологиясының үздіксіз, инвазиялық емес бақылауға қалай әкелетіні

SpO2 датчиктеріндегі пульсті оксиметрия мен оптикалық спектроскопия принциптері

SpO2 датчиктері әртүрлі түстегі жарықты саусақтарымыз арқылы жіберіп, қанда қаншалықты оттегі бар екенін тексереді. Негізгі идея әлдеқайда ашық. Қызыл және инфрақызыл жарық қан тамырлары арқылы өткенде, оттегі тасымалдайтын гемоглобинмен өзара әрекеттесу әртүрлі болады. Оттегіге бай қан инфрақызыл жарықты көбірек жұтады, ал оттегіге беден қан қызыл спектрді көбірек жұтады. Ақылды құрылғылар бұл ақпаратты алып, біз мониторларда көретін SpO2 сандарын алу үшін күрделі математикалық есептеулерден өткізеді. Соңғы жылы шыққан Cabanas пен әріптестерінің зерттеуіне сәйкес, қазіргі заманғы көпшілік саусақ үшін дәлдік дәстүрлі қан тестіне қарағанда шамамен 2 пайыздық қателікпен анықталады. Бұл ыңғайлы және ауыртпайтын құрылғы үшін жақсы нәтиже!

Тозақты денсаулық құрылғыларындағы Фотоплетизмография (PPG) технологиясы

PPG технологиясы бүгінгі таңда әмбебап сағаттарда кездесетін кішігірім LED жарық диодтары мен датчиктер арқылы қан көлемінің өзгерістерін анықтау арқылы жұмыс істейді. Соңғы үлгідегі құрылғылар шын мәнінде PPG жүйелерінде жарықтың бірнеше толқын ұзындықтарын пайдаланып жатыр, бұл веналық қан ағысының фондық шуынан қалыпты жүрек соғысы сигналдарын ажыратуға көмектеседі. Бұл қозғалыс кезінде де жұмысты жоғалтпай ұстап тұруға мүмкіндік береді. Белгілі компаниялар да осы мәселеге өте оқырлықпен қарап жатыр. Олар оптикалық датчиктерді деректерді тазалау үшін машиналық оқыту алгоритмдерімен қосып жатыр. Өткен жылы жүргізілген клиникалық сынақтар өте бәсекеге қабілетті нәтижелер көрсетті. Құрылғылардың көпшілігі қалыпты жүріп келе жатқан кезде шамамен 85% дәлдікпен жұмыс істейді, ал жеңіл жүгіру немесе велосипед тебу кезінде де шамамен 72% дәлдікті сақтап тұра алады. Қозғалыс кезінде жүрек соғысын дәл өлшеу қаншалықты қиын екенін ескерсек, бұл өте жақсы нәтиже.

Безді сезіну арқылы қандағы оттегіні нақты уақыт режимінде бақылау

Үздіксіз SpO2 бақылау пульсоксиметрияның әдеттегі нүктелік тексерулері кезінде кездесетін көптеген мәселелерді шешеді. Бұл ұйқы кезінде оттегі деңгейі төмендеген қысқа уақыттық сәттерді ұстап алуға мүмкіндік береді, бұл ықтимал жиі кездеседі. Жүйе тәулік бойы және түнде оттегінің ауытқуларын қадағалап отырады, сондықтан дәрігерлерге ұзақ мерзімді денсаулық мәселелерін басқару бойынша жақсы деректер алуға көмектеседі. Егер оттегі деңгейі 90% төмен түссе, құрылғы пайдаланушыға бар болғаны 15 секунд ішінде хабарлау жасайды. Гипоксия бойынша кейбір жаңартылған зерттеулер киімдегі құрылғылардың өз ісін жақсы орындайтынын көрсетті. Қазір олардың өнімділігі түнде оттегі деңгейінің түсуін анықтауда дәл осындай дәрігерлік жабдықтармен салыстырғанда жақсы, зерттеулерге сәйкес корреляция коэффициенті шамамен 0,94 құрайды. Бұл технологияның жақсы жұмыс істеуінің себебі оның денеден келетін сигналдармен қалай істейтіндегі. Жүйе қан ағысының күні бойы өзгеруіне автоматты түрде бейімделіп отырады, сондықтан адамдар қалыпты өмір сүру кезінде оны киюге болады.

Шынайы әріптестікте SpO2 датчиктерінің дәлдігі мен клиникалық сенімділігі

Клиникалық және тұтынушылық деңгейдегі құрылғыларда SpO2 өлшеу дәлдігі

Әдетте клиникалық ортада пульсоксиметрлер дұрыс тексерілген кезде орташа абсолютті қателер (MAE) 2% төмен болып көрсетіледі. Алайда тұтынушылық деңгейдегі киілетін құрылғылар әртүрлі нәтиже көрсетеді, олардың дәлдігі әр жағына әртүрлі болып келеді. Кейбір жоғары сапалы модельдер 2024 жылы Кабанас пен әріптестері жасаған жаңартылған зерттеулерге сәйкес MAE 1,2-ден 1,8% дейінгі дәлдік көрсетеді. Бірақ әрекеттер тез өзгеріп жатыр. Дәстүрлі ППГ өлшеулерін ақылды алгоритмдермен ұштастыратын жаңа технологиялар нақты айырмашылық жасады. Осындай гибридті жүйелер қазір 0,69% RMSE-ге жетіп, үйде де, медициналық мекемелерде де жақсы жұмыс істейді.

Қозғалыс пен дене шынықтыру кезінде сенімді көрсеткіштерді қамтамасыз ету

2023 жылғы гипоксия протоколын талдау нәтижесінде қолға киілетін негізгі датчиктерде 23% SpO2 өлшеулерінде қозғалыс артефакттары пайда болатынын, ал кеуде пластиналарында тек 8% болатынын көрсетті. Жетілдірілген датчиктер гироскопты қозғалыс фильтрациясы сияқты құрылғы шешімдерін және адаптивті сигналды орташа қосу сияқты бағдарламалық жаңалықтарды қолданып, қарқынды жаттығулар кезінде де дәлдігін ±3% ішінде сақтайды.

Тері түстері бойынша SpO2 датчигінің өнімділігіндегі айырмашылықтарды шешу

FDA-ның соңғы нұсқаулығы өткен құрылғыларда (Понемон, 2023) жарық және қоңыр тері түстері арасындағы абсолютті қате айырмашылығы 2,7% екенін көрсеткен зерттеулерге сүйене отырып, барлық тері пигментациясы категориялары бойынша ылғи тестілеуді міндетті етіп белгіледі. Ақ жарық шығарғыштары мен динамикалық интенсивтілік реттеуін қолданатын көпжолақты датчиктер қазір тері түсіне байланысты айырмашылықтар <1,5% жетіп, тең өнімділік үшін ISO 80601-2-61 стандарттарына сай келеді.

FDA-ның ұсынуы және клиникалық SpO2 датчигінің дәлелденуі

Withings ScanWatch 2021 жылы 500 қатысушының 98% дәлдігін артериялық қан газының талдауымен қамтамасыз еткеннен кейін FDA SpO2 бақылауына рұқсат алған алғашқы ұстар құрылғысы болды. Қазіргі клиникалық жақсы тексерілген киімдерге гипоксияны тексеру бойынша қатаң талаптар қойылған, соның ішінде 70–80% қанықтыру деңгейінде тұрақты өлшеу апатты анықтау мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін жүргізіледі.

Үздіксіз бақылау кезіндегі сигнал тұрақтылығы мен қозғалысқа төзімділік

SpO2 сигнал сапасындағы дыбысты азайту әдістері

Бүгінгі SpO2 датчиктері физиологиялық сигналдарды әртүрлі фондық дыбыстардан бөлу үшін бірнеше сүзгі қабаттары арқылы жұмыс істейді. Сигналды өңдеу де қиындылық тудырады, оттегі қанықтыру үлгілерін таңдап алу және шамадан тыс жоғары жиілікті артефактілерді азайту ортадағы жарықтандыру немесе электромагниттік кедергі сияқты заттардан туындайды. 2023 жылы «Биомедициналық сигнал өңдеу» журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес, мұндай әдіс SpO2 толқындық сигналдарын өте дәл көрсетеді, әсіресе дәстүрлі әдістер қиын жағдайға тап болатын зауыттар мен өндірістік орындарда дыбысты азайтуды 34% жақсартады.

Қозғалыс артефактілерін басу үшін құрылғылар мен алгоритмдерді шешу

Бүгінгі таңғы киімге тағатын құрылғылар MEMS үдеу өлшегіштерді ақылды сүзгі техникасымен ұштастырып, қан ағысынан туындаған өзгерістер мен нақты қозғалысты ажырата алады. Өндірушілер екі толқын ұзындығындағы LED жарық көздерін және өте сезімтал жарық детекторларын пайдаланып, жүгіргенде немесе спортивтік велосипед тебілген кезде де сигналдарды тұрақты ұстап тұруға тырысады. Жаңа модельдер қозғалыс компенсациясының бағдарламасымен жабдықталған, ол қаншалықты деректерді өңдеу жиілігін автоматты түрде реттейді. Сынақ кезінде қателік деңгейін қатаң жаттығулар кезінде шамамен плюс немесе минус 2 пайызға дейін төмендететіні анықталды, бұл күнделікті өзінің көрсеткіштерін бақылайтын спортшылар үшін үлкен айырмашылық.

Киімге тағылатын сенсорлық дизайндар бойынша Өнімділікті салыстыру

Алдыңғы өндірушілерді зерттеу SpO2 датчиктердің 93 пайызы қол білезігіндегі құрылғылар мен ұйқы зертханаларында қолданылатын медициналық дәлдікті өлшейтін пульс оксиметрлер арасында сәйкес келетінін көрсетті. Қозғалыстармен жұмыс істеу кезінде кеуде белдіктері ерекше көрінеді, минутына шамамен 180 қадам жүрген кезде дәлдігі 98 пайызға жетеді. Ақылды сағаттар адамдарды ұзақ уақыт ыңғайлы ұстап тұруға бағытталған. Кейбір модельдер үзіліс алу қажеттілігінсіз тіпті 22 сағат бойы үздіксіз бақылау жүргізе алады. 2023 жылғы тест нәтижелері бойынша күн бойы өнімділік көрсеткіштері ISO 80601 стандартына сәйкес келетін көптеген жоғары дәлдікті құрылғылар барлық бағыттар бойынша шамамен 89 пайызға сәйкес келеді.

Тәулік бойы және ұйқы фазаларындағы оттегіні бақылау үшін киінетін құрылғыларды интеграциялау

Ақылды сағаттарда, сақинелерде және дәкілдерде SpO2 датчиктерінің дизайны мен орналасуы

Бүгінгі таңбашалардағы үздіксіз SpO2 бақылау осы сенсорлар қай жерде орналасқанына көп байланысты. Көбінесе әмбебап сағаттар сенсорларын жағаның төменгі жағына орналастырады. Теріні және оның астындағы кіші қан тамырларына өтетін әртүрлі түсті LED-шамдарды пайдаланады. Сақина тәрізді құрылғылар үшін қолданушылар саусақтарда тұрақты қан ағыны бар болғандықтан саусақтарды орналастыру таңдалған. Оптикалық сенсорлар сонымен қатар жақсы жұмыс істейді. Дәрілік жабысқақ тақталар мүлдем басқа тәсілді қабылдайды. Олар еріншікті тұрақты киюге арналған арнайы материалдарды пайдаланып кеуде аймағына немесе иыққа жабысады. Барлық осы әртүрлі орналасулар қалыпты әрекеттер кезінде қозғалыстар салдарынан туындаған қиындықтарды азайтуға көмектеседі. Бұл адамдардың өз денсаулық көрсеткіштерін тәулік бойы бақылағысы келгенде әрі қарай жабдықтарын үнемі реттеу қажеттілігінсіз жүзеге асыру үшін өте маңызды. Өткен жылы Sleep Foundation зерттеуінің деректеріне сәйкес, әрі шын мәнінде үздіксіз денсаулықты бақылау үшін қажетті нақты және тұрақты орналасу осындай жабдықтау болып табылады.

Тәулік бойы SpO2 бақылауы: Энергияны үнемдеу, ыңғайлылық пен дәлдікті теңгеру

Оттегі деңгейін үздіксіз бақылау төменгі энергия тұтынатын құрылғыларды және ақылды үлгі алу стратегияларын қажет етеді. Көптеген заманауи құрылғылар ескі нұсқаларымен салыстырғанда шамамен 30-40 пайызға дейін батареяның таусылуын азайтады, ол үшін үздіксіз жұмыс істемей, әрі қарай өлшеулерді белгілі уақыт аралықтарында алады. Мысалы, кейбір моделер оттегі қанықтылығын әрбір бес минут сайын тексереді, ал тұрақты бақылау орнына. Өндірушілер ыңғайлылық факторларына да көңіл бөлді, сенсорлық модульдердің салмағы 15 грамнан аспайтын жеңіл композитті материалдарды пайдаланып, теріге тиіп тұрған кезде ұзақ уақыт ыңғайлы болатын қисық шыны беттерін енгізді. Өткен жылы Biomedical Optics журналында жарияланған клиникалық сынақтар SpO2 өлшеулерінде дәлдікті плюс-минус 2% аралығында сақтау мүмкіндігін көрсетті, бұл нақты өлшеулер мен пациенттің ыңғайлылығын теңгеру сапасының қаншалықты жақсарғанын көрсетеді.

Ұзақ ұйқы бақылауы: Апнея мен түнгі гипоксия оқиғаларын анықтау

Қазіргі заманғы киілетін құрылғылар қандағы оттегі деңгейінің түсуін анықтауда жақсы нәтижелер көрсетіп отыр, бұл ұйқының бұзылуын білдіруі мүмкін. 2023 жылы Америка Торакальдық Қоғамының деректеріне сүйене отырып жасалған зерттеу нәтижесінде оттегі қанықтылығы он секунд немесе одан да көп уақыт бойы 90% төмен түсіп тұрса, киілетін құрылғылардың дәстүрлі ұйқы зерттеулерімен сәйкес келу дәлдігі шамамен 89% құрайтыны анықталды. Бұл ақылды құрылғылар оттегінің төмендеуін адамның тыныс алу жылдамдығындағы өзгерістер мен жүрек соғысының ритміндегі ауытқулармен байланыстырады. Бұның дәрігерлер үшін маңызы зор – олар енді науқасты қымбат түнгі зерттеулерге жібермей-ақ ұйқы апнеясы сияқты мәселелерді ерте анықтауға мүмкіндік алады. Бұл бірнеше жыл бұрынғы жағдаймен салыстырғанда өте әлпетті нәтиже!

Нақты уақыт режиміндегі киілетін SpO2 датчиктері арқылы ұзақ мерзімді денсаулық туралы ақпарат алу

Бірнеше ай бойы SpO2 деңгейлерін қадағалау адамдардың денсаулығын және дәрігерлердің де шынайы пайдалы ақпарат береді. Зерттеулер бір жан-жақты негізгі көрсеткіштері алты апта ішінде 4% немесе одан да төмендесе, егде адамдардың өкпесінің күйі де жамандауы мүмкін екенін көрсетеді. Еуропалық тыныс алу журналында өткен жылы жарияланған мәліметтерде демікпе ауруы бар адамдардың 100-ден 78 рет өкпесінің күйі нашарлаған. Ең соңғы денсаулық сақтау технологиялары бұл көрсеткіштерге қозғалыс белсенділігі мен ұйқы үлгілерін де қосып талдайды. Бұл көрсеткіштердің жиынтығы теңіз деңгейінен жоғары жұмыс істейтіндер, ЖЖД (хроникалық обструктивтік өкпе ауруы) ауырғандар мен тыныс алу мүмкіндіктерін толық пайдалануға деген қажеттілігі бар кәсіби спортшылар үшін оттегіні тиімді басқару жоспарын жасауға көмектеседі.

Жиі қойылатын сұрақтар

SpO2 датчик технологиясының негізінде қандай принциптер жатыр?

SpO2 датчиклері пульстік оксиметрия мен оптикалық спектроскопия принциптері негізінде жұмыс істейді, бұл әдістерде тері арқылы әртүрлі түстегі жарық шығарып, қандағы оттегі деңгейін оттегіге бай және оттегіге беден гемоглобинмен жарықтың әрекеттесуін бақылау арқылы өлшейді.

SpO2-ті үздіксіз бақылау неге маңызды?

SpO2-ті үздіксіз бақылау нақты уақытта оттегі деңгейі туралы деректерді ұсынады, бұл денсаулық мәселелерін, мысалы, ұйқы апноесін анықтауға және емдеу қызметкерлеріне арналған деректерді жақсарту арқылы ұзақ мерзімді денсаулық мәселелерін басқаруға көмектеседі.

Тағатын SpO2 датчиктерінің дәлдігі қандай?

Клиникалық сапалы құрылғылар әдетте орташа абсолютті қателері 2% төмен болатындықтан жоғары дәлдікпен жұмыс істейді. Тұтынушылық сапалы құрылғылар әртүрлі болып келеді, бірақ соңғы жетістіктер олардың дәлдігін едәуір арттырды және кейбіреулері клиникалық дәлдікке жақын деңгейге жетті.

SpO2 датчиктері барлық тері түстерінде жұмыс істей ме?

Соңғы жетістіктер мен FDA нұсқаулықтары барлық тері түстері бойынша сенсорлардың жұмыс істеуін тексеруді талап етеді, ал көпспектрлі сенсорлар мен динамикалық интенсивтілік реттеуі арқылы оқу нәтижелеріндегі айырмашылықтар азаяды.

SpO2 сенсорлары ұзақ мерзімді денсаулық туралы ақпарат беруі мүмкін бе?

Иә, SpO2 деңгейін ұзақ уақыт бойы бақылау өкпе ауруларының немесе басқа да денсаулық мәселелерінің нашарлауын көрсететін өзгерістерді бақылауға мүмкіндік береді. Бұл деректерді пайдаланып, жеке денсаулықты басқару жоспарларын әзірлеуге болады.