SpO2 датчиг тасралтгүй хянахад тохиромжтой болгож буй онцлог шинж чанарууд

SpO2 датчийн технологи нь тасралтгүй, энгийн бус хяналтыг хэрхэн боломжлуулдаг вэ

SpO2 датчид цацрагийн оксиметри болон оптик спектроскопийн зарчим

SpO2 датчикууд нь манай хуруунуудыг нэвтрүүлэн өнгө өнгийн гэрлийг дамжуулж цусанд хэдий хэмжээний хүчилтөрөгч байгааг шалгадаг. Үндсэн санаа нь бодитоор хитрүү байгаа юм. Цагаан ба инфра улаан гэрэл цусны судсанд дамжихдаа хүчилтөрөгч агуулсан эсэхээс хамааран гемоглобинтай өөр өөрөөр харилцан үйлчилдэг. Хүчилтөрөгчийн агууламж ихтэй цус нь инфра улаан гэрлийг илүү их шингээх тэнцэлтэй бөгөөд хүчилтөрөгч багатай цус нь улаан өнгийн гэрлийг илүү их шингээнэ. Оюунлаг төхөөрөмжүүд эдгээр мэдээллүүдийг авч хүндрэлтэй математик тооцооллыг хийж монитор дээрх SpO2 тоон үзүүлэлтийг өгдөг. Өнгөрсөн жил Кабанас нарын хэвлүүлсэн судалгаагаар орчин үеийн ихэнх хурууны төгсгөлд бэхэлдэг багажууд нь традицион цусны шинжилгээтэй харьцуулахад ойролцоогоор 2%-ийн нарийвчлалтай байдаг. Энэ нь тийм ч өвдөлтгүй, хялбар зүйл юм!

Зүүлгэн эрүүл мэндийн багажинд зориулсан Фотоплетизмограф (PPG) технологи

PPG технологи нь одоо ухаалаг цагт бидний харж буй жижиг LED гэрэл, мэдрэгчийн тусламжтайгаар цусны эзэлхүүний өөрчлөлтийг илрүүлэн ажилладаг. Сүүлийн үеийн зүүдэг төхөөрөмжүүд PPG системдээ гэрлийн олон долгионы урт ашигладаг бөгөөд энэ нь венийн цусны гүйлтийн дунд тогтмол цусны цохилтын дохиог ялгаж, хөдөлгөөн үед ч тогтвортой ажиллах чадварт нь тусалдаг. Алдартай компанийн энэ чиглэлээрх судалгаа ч ухаалаг болсоор байна. Оптик мэдрэгчид дээр нь машин сургалтын алгоритмыг нэмж ашиглан хөдөлгөөн үед цуглуулсан мэдээллийг цэвэрлэж байна. Өнгөрсөн жил хийсэн эмнэлзүйн шинжилгээний үр дүн нь маш сайн байв. Ихэнх төхөөрөмжүүд хэвийн явж байхад ойролцоогоор 85% нарийвчлалтай, хөнгөн хүрэлтээр явж эсвэл велосипедтэй явах үед ч 72% нарийвчлалыг хадгалж байсан. Хөдөлгөөн дунд зүрхний цохилтыг нарийн хэмжих нь маш төвөгтэй байдаг болохоор энэ үзүүлэлт бол маш сайн юм.

Энгийн бус аргаар цусны хүчилтөрөгчийг бодит цагт хянах

Тасралтгүй SpO2 хяналт нь пульс оксиметрийн ердийн цэгийн шалгалтанд тохиолддог олон асуудлыг шийддэг. Энэ нь унтах явцад хүчилтөрөгчийн түвшин буурах үеийг илрүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь бодитоор үзэхэд элбэг тохиолддог. Систем нь хүчилтөрөгчийн хэлбэлзлийг өдөр дунд шөнөд хянах бөгөөд эмчид удаан хугацааны эрүүл мэндийн асуудлыг удирдахад туслах мэдээлэл өгдөг. Хэрэв хүчилтөрөгчийн түвшин 90%-иас доош унахад төхөөрөмж нь 15 секундын дотор хэрэглэгчид мэдэгддэг. Гипоксиатай холбоотой сүүлийн үеийн судалгаа нь эдгээр өмсгөвөрт багаж хэрэгсэл нь өөрийн ажлыг маш сайн хийж байгааг харуулж байна. Одоо эдгээр багажууд нь шөнөд хүчилтөрөгчийн уналтыг илрүүлэхэд эмнэлгийн тоног төхөөрөмжтэй бараг ижил ажилладаг бөгөөд судалгаагаар корреляцийн коэффициент нь ойролцоогоор 0.94 байв. Энэ технологийг сайн ажиллуулахад биеийн доорх дохиог хэрхэн боловсруулах нь чухал байдаг. Систем нь өдрийн турш цусны урсгалд өөрчлөлт орсон үед автоматаар зохицох чадвартай тул хүмүүс өөрийн энгийн амьдралын хэвтээгээ хэвээр нь явуулж болдог.

СпО2 датчийн нарийн туршлага ба эмнэлзүйн найдвартай байдал нь бодит амьдрал дээр

Эмнэлгийн болон хэрэглэгчийн төхөөрөмжүүд дээрх СпО2 хэмжилтийн нарийвчлал

Эмнэлгийн орчинд пульс оксиметрүүд нь ихэвчлэн дундаж абсолют алдаа (MAE) 2%-иас бага байдаг. Хэрэглэгчийн зэрэглэлийн зүүн дэвтэр нь өөр түүх ярьдаг ч гэсэн тэдгээрийн нарийвчлал маш өргөн мужид хэлбэлздэг. Цаашдаа 2024 онд Кабанас болон коллегуудын сүүлийн судалгаагаар зарим топ загварууд нь MAE-ийн 1.2-1.8% хүртэл нарийвчлалтай байжээ. Гэвч энэ үед технологи маш хурдан өөрчлөгдөж байна. Уламжлалт ППГ хэмжилтүүдийг оюун ухааны алгоритмуудтай хослуулсан шинэ технологи нь бодит ялгааг бүрдүүлжээ. Эдгээр гибрид системүүд одоо ойролцоогоор 0.69% RMSE хүртэл нарийвчлалтай ажилладаг бөгөөд гэрийн нөхцөлд эсвэл эмнэлгийн тоглолтуудад ижил сайн ажилладаг.

Хөдөлгөөн ба биеийн идэвхитэй үед итгэлтэй унших үзүүлэлтийг хангах нь

2023 оны гипокси протоколын шинжилгээгээр цаасан заг хурууны сенсоруудын SpO2 хэмжилтийн 23%-д хөдөлгөөний артефактууд саад болдог бол цээжний самбайн хувьд энэ хувь 8% байна. Ахисан сенсорууд нь гироскоптой хөдөлгөөн шүүх техникийн шийдлүүд болон динамик дундаж сигналыг ашиглах зэрэг программ хангамжийн шинэчлэлтийг ашигладаг бөгөөд хүчтэй дасгалын үед ч нарийвчлалыг ±3% хүртэл хадгалж байна.

SpO2 сенсорын ажиллагааны өнгөн дээрх хувьслыг шийдвэрлэх

FDA-ын сүүлийн заавар нь гэрлийн болон хар өнгөтэй арьсны хооронд уламжлалт төхөөрөмжүүдээс 2.7%-ийн үнэмлэхэй алдааны зөрүү гарч байгаагаас болж бүх арьсны пигментацийн ангилалд таамаглал шалгахыг заав. Одоо олон спектрт сенсорууд нь цагаан гэрлийн цацруулагч болон динамик интенсив чадлыг тохируулах замаар арьсны өнгөнөөс хамаарсан хувьслыг <1.5% хүртэл бууруулж, тэгш байдлыг хангах ISO 80601-2-61 стандартыг хангаж байна.

FDA Зөвшөөрөл болон SpO2 сенсорын клиникийн шалгалт

Withings ScanWatch нь 2021 онд SpO2 хяналтанд FDA-ын зөвшөөрөл авсан эхний гар хурууны багаж болсон юм. 500 оролцогчийн артерийн цусны хийн шинжилгээнд 98%-ийн нарийцал үзүүлсэн. Одоо эмнэлзүйн шалгалтанд хамрагдсан зүүлт багаж хэрэгсэл нь гипокси тестийн хатуу протоколыг дагаж мөрдөх бөгөөд аварга тохиолдолд илрүүлэх чадварыг батлахын тулд 70–80% хүртэлх тасалдалгүй хэмжилтийг оруулж судалгаа хийдэг.

Тасалдалгүй хяналт дахь дохионы тогтвортой байдал ба хөдөлгөөн тэсвэрлэх чадвар

SpO2 дохионы чанарыг тогтвортой байлгахын тулд шуугианыг багасгах аргууд

Өнөөгийн SpO2 датчикууд нь олон давхар шүүлтийн тусламжтайгаар бодит физиологийн дохиог орчны шуугианаас тусгаарлан дохионы саадыг даван туулж байна. Мөн дохионы боловсруулалт нь маш нарийн төвөгтэй байдаг бөгөөд хүчилтөрөгчийн насын хэмжээний загварыг тодорхойлох үед орчны гэрэл, цахилгаан соронзон саад зэрэг зүйлсээс үүдэлтэй чанга давтамжийн алдааг бууруулдаг. 2023 онд Biomedical Signal Processing сэтгүүлд хэвлэгдсэн судалгаагаар ийм арга нь SpO2-ийн дохионы тодорхой байдлыг 34%-иар сайжруулж, онцлон шууги ихтэй орчин болох үйлдвэр, бусад инженерийн байгууламжинд хэрэглэхэд илүү үр дүнтэй байдаг.

Хөдөлгөөний артефактыг дарахын тулд хардвар, алгоритмын шийдэл

Одоо амьдралд ашигладаг төхөөрөмжүүд нь MEMS хурдны датчикаа ухаалаг шүүлтийн аргатай хослуулж, цусны урсгаар үүсэх жижиг өөрчлөлтөөс ялгаатай жинхэнэ хөдөлгөөнийг ялгаж чаддаг болсон. Үйлдвэрлэгчид одоо хоёр өнгөт LED-ийг мэдрэгчүүдтэй хослуулан ашиглан гүйлтийн үед эсвэл спин класс дасгал хийх үед ч чадлын тогтворыг хадгалж байна. Шинэ загварууд нь хөдөлгөөнөөс үл хамааран өгөгдлийг түүхий байдлаар авах давтамжийг автоматаар тохируулдаг программ хангамжийг агуулдаг. Эмнэлзүйн шинжилгээний дүнгээс эдгээр сайжруулалтууд нь хүнд дасгалын үед алдааны хувийг дунджаар хоёр хувь байдаг болгож бууруулдаг бөгөөд энэ нь өдөр бүр өөрийн ажиллах чадварын үзүүлэлтүүдийг хянахыг хүсдэг ард түмний хувьд маш том ялгаа болдог.

Хэрэглээний сенсорын загваруудын харьцуулалт

Хамгийн дээд зэргийн үйлдвэрлэгчдийн судалгаа нь цагаан хурууны доод хэсэгт байрлах SpO2 датчикаас цээжний хоолойн хүчилтөрөгчийн түвшинг тодорхойлох багажтай 93 хувийн нарийцалтай байдаг бол хөдөлгөөн хариуцаж буй цээжний хүрээ нь 180 алхам минут байхад ч 98 хувийн нарийвчлалыг хангаж байгааг харуулж байна. Ухаалаг цагаанууд нь хэрэглэгчийг удаан хугацаанд дайчин байлгахад чиглэж байгаа бөгөөд зарим загварууд нь тасралтгүй 22 цагийн турш ажиллаж чаддаг. 2023 оны шалгах үзүүлэлтээр бүх боломжийг харгалзан үзвэл ISO 80601 стандартын дагуу өдөр тутмын тогтвортой байдлыг хангахад дунджаар 89 хувийн дүнгийн хүрсэн байна.

Өдөр тутмын болон унтах үеийн хүчилтөрөгчийн түвшинг хянах зорилготой зурагдсан багаж хэрэгслийн нэгдэл

Ухаалаг цага, хүрээ, зэгсэн дээрх SpO2 датчийн загварчлал болон байршил

Орчин үеийн зүүсэн технологийн SpO2-ийн тасралтгүй хяналт нь эдгээр сенсоруудыг хаана байрлуулснаас ихээр хамаардаг. Ихэнх ухаалаг цагнууд нь доод талынх нь хэсэгт гэрлийн өнгөнүүдээр дамжуулан арьсыг нь нэвтлэн доод талын жижиг цусны судас хүртэл хүрэхийн тулд сенсоруудыг байрлуулдаг. Цэнхэр хэлбэрийн төхөөрөмжүүдийн хувьд цусны урсгал нь тогтвортой байдаг эсэхээс шалтгаалан эсгий дээр байрлуулдаг. Оптик сенсорууд нь тэнд илүү сайн ажилладаг. Эмнэлгийн наалт нь бүхэлдээ өөр арга замыг сонгодог. Эдгээр нь урт хугацаанд үлдэхийн тулд тусгай материал ашиглан хөх болон гарны дээд хэсэгт наалдаг. Эдгээр өөр өөр тохируулгууд нь хэвийн үйл ажиллагааны үеэр хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй асуудлыг багасгахад тусалдаг. Энэ нь хүмүүс тогтмол тоноглолыг тохируулж байхгүйгээр эрүүл мэндийн мэдээллээ цаг тутам хянахыг хүсэх үед маш чухал байдаг. Өнгөрсөн жилийн эхний судалгаагаар эрүүл мэндийн тасралтгүй хяналтыг үнэнч байлгахын тулд ийм найдвартай тохируулга хэрэгтэй байдаг.

Бүхэл өдрийн SpO2 хяналт: Цахилгаан хэрэгслийн зарцуулалт, аюулгүй байдал, нарийвчлалын тэнцвэр

Хүчилтөрөгчийн түвшинг тасралтгүй хянах нь цахилгаан хэрэгслийн зарцуулалт багатай байх шаардлагатай бөгөөд ухаалаг сонголтын стратегитэй хослоно. Одоогийн ихэнх төхөөрөмжүүд хуучин үеийнхээс дунджаар цахилгааны зарцуулалтыг 30-40 хувь бууруулж чаддаг бөгөөд энэ нь тасралтгүй ажиллахыг орлоод тодорхой хугацааны интервалтай уншилт хийх замаар хийгддэг. Жишээлбэл, зарим загварууд хүчилтөрөгчийн насыг тасралтгүй хянахын оронд таван минут тутамд шалгадаг. Үйлдвэрлэгчид мөн аюулгүй байдалд анхаарал хандуулж, сенсор модулиудыг жин нь 15 грамм хүрэхгүй байх хөнгөн нэгдмэл материалыг ашиглан, урт хугацаагаар өмсөх үед арьстай наалдах хэсэгт хүрэлцэхээр муруй хүрэлцэх шилэн гадаргууг нэмж оруулсан. Өнгөрсөн жил Биомедицин оптик сэтгүүлд хэвлэгдсэн эмнэлзүйн шинжилгээнүүд SpO2 хэмжилтийн нарийвчлалыг дунджаар плюс минус 2% хүртэл хадгалж чаддаг байна гэж харуулсан бөгөөд энэ нь ажиллагааг нь тогтвортой байлгаж, өвчтөнд аюулгүй байдал сайжирч байгааг харуулж байна.

Тасралтгүй унтахыг хянах: Апнеа болон шөнөд хүчилтөрөгч дутагдах үзэгдлийг илрүүлэх

Одоогийн үед зүүдэг төхөөрөмжүүд цусны хүчилтөрөгчийн түвшин буурахыг илрүүлэхэд сайн ажиллаж байна. Сүүлийн судалгаагаар хүчилтөрөгчийн насыжилт 10 секунд эсвэл түүнээс дээш хугацаагаар 90%-иас доош унах үед зүүдэг төхөөрөмжүүдийн үр дүн нь 2023 онд Америкийн торакаль нийгэмлэгийн судалгааны өгөгдлүүдийн 89% -тай таарч байжээ. Эдгээр оюунлаг төхөөрөмжүүд нь хүчилтөрөгчийн түвшин буурахыг амьсгалын хурд болон зүрхний цохилтын ритмийн өөрчлөлттэй холбоотойгоор илрүүлдэг. Энэ нь эмчид өртөг ихтэй шөнөд лабораторийн шинжилгээ хийлгэхгүйгээр унтах апнеа зэрэг асуудлыг эрт илрүүлэх боломж олгодог. Хэдэн жилийн өмнөх байдалтай харьцуулахад үнэхээр гайхалтай юм!

Бодит цагийн SpO2 өгөгдлүүд болон зүүдэг төхөөрөмжүүдийн тусламжтайгаар урт хугацааны эрүүл мэндийн мэдээлэл авах

Хэдэн сарын турш SpO2 түвшинг хянах нь эрүүл мэндээ хянах хүмүүст болон эмчид хэрэгтэй бодит утга оруулдаг. Судалгаагаар 6 долоо хоногийн турш суурь түвшин 4% эсвэл түүнээс олон буурвал амьсгалын замын өвчтэй хүмүүст 100-ын 78 тохиолдолд уушгины байдал муудаж байгаа нь тогтоогдсон. Өнгөрсөн жил Европын амьсгалын эрхтэний судлалын сэтгүүлд тавигдсан судалгаа нь энэ талаар зааж байв. Хамгийн сүүлийн үеийн эрүүл амьдралын технологи нь эдгээр тоон мэдээллийг хүний хөдөлгөөн, унтах зуршлаас хамт нэгтгэж байна. Энэ хослол нь өндөрт ажилладаг, ХОБД-оор өвчилсөн, амьсгалынхаа бүх боломжийг ашиглах хэрэгтэй мэргэжлийн тамирчид болон хүмүүст хүчилтөрөгчийг удирдах сонголтод нь тусалдаг.

Түгээмэл асуулт

SpO2 датчийн технологийн үндсэн зарчим юу вэ?

SpO2 датчикууд нь арьсны дагуу гэрлийн өнгө өнгө ашиглан цусны хүчилтөрөгчийн түвшнийг хэмжихэд гэрэл нь цусанд байгаа хүчилтөрөгчтэй болон хүчилтөрөгчгүй гемоглобинтой хэрхэн үйлчлэхийг ажиглах замаар пульс оксиметрийн болон оптик спектроскопийн зарчим дээр ажилладаг.

Байнгын SpO2 хяналт яагаад чухал вэ?

Байнгын SpO2 хяналт нь эрүүл мэндийн асуудлыг илрүүлэхэд туслах цаг үеийн мэдээлэл олгох ба эмнэлгийн нийтлэг өгөгдөлд үндэслэн апноэ болон урт хугацааны эрүүл мэндийн асуудлыг удирдахад тусалдаг.

Зүүдэг SpO2 датчикуудын нарийвчлал хэр вэ?

Эмнэлзүйн түвшинд зориулсан төхөөрөмжүүд нь ихэвчлэн дундаж абсолют алдаа нь 2%-иас бага байх нарийвчлалыг хадгалж байдаг. Хэрэглээний түвшний төхөөрөмжүүдийн нарийвчлал өөр өөр байдаг ч сүүлийн үед хийгдсэн сайжруулалтаор зарим нь эмнэлзүйн түвшинд ойртож байна.

SpO2 датчикууд нь бүх арьсны өнгө дээр ажилладаг уу?

Сүүлийн үеийн амжилт ба FDA-ийн удирдамж нь бүх арьсны өнгөн дээрх сенсорын ажиллагааг шалгах шаардлагыг тавьж байгаа бөгөөд олон спектрт сенсорууд болон динамик интенсив чадлын тохируулга ашиглан унших үзүүлэлтүүдийн хувьд хувьд зөрүүг багасгаж байна.

SpO2 сенсорууд урт хугацааны эрүүл мэндийн мэдээлэл өгч чадах уу?

Тийм, SpO2 түвшинг хугацааны туршид хянах нь уушигны эрүүл мэндийн байдал эсвэл бусад эрүүл мэндийн асуудлуудыг илтгэх боломжтой өөрчлөлтийг хянах боломжийг олгоно. Энэ мэдээллийг ашиглан хувь хүнд тохирсон эрүүл мэндийн удирдлагын төлөвлөгөө боловсруулах боломжтой.