Principe van niet-invasieve bloedzuurstofverzadigingsdetectie

Functionele zuurstofsaturatie wordt vaak klinisch gebruikt om veranderingen in het zuurstofgehalte in het bloed te weerspiegelen. De niet-invasieve bloedzuurstofverzadigingsmeting is gebaseerd op het principe dat de absorptie van licht door arterieel bloed varieert met arteriële pulsatie. Fundamenteel onderzoek toont aan dat oxyhemoglobine en niet-oxyhemoglobine verschillende absorptiesnelheden hebben voor invallend licht bij verschillende golflengten. Wanneer monochromatisch licht het menselijke lichaam verticaal verlicht, zal de absorptie van licht door arterieel bloed veranderen met de pulsatie van de slagaders in het lichtdoorlatende gebied, terwijl de absorptie van licht door andere weefsels zoals huid, spier, bot en veneus bloed constante. Wanneer de vinger wordt verlicht met constant licht λ1, λ2 van twee specifieke golflengten, als de invallende lichtgolflengte λ1 op de juiste wijze is geselecteerd (HbO2, Hb heeft hier een gelijke absorptiekarakteristiek, dat wil zeggen ongeveer 805 nm), is de wet van Lambert-Beer toegepast en volgens de zuurstofsaturatie. De definitie kan worden afgeleid uit de geschatte formule voor arteriële zuurstofsaturatie:

SaO2 = een bQ

Waarbij: Q de verhouding is van de absorptieverandering van twee golflengten (HbO2, Hb), a, b een constante is en verband houdt met de sensorstructuur van het instrument en de meetomstandigheden.

Het is belangrijk op te merken dat biologisch weefsel een complex optisch medium is met anisotrope, sterke verstrooiing en zwakke absorptie. Daarom kan het niet worden beschreven door een strikte formule in werkelijke meting, dus wordt het over het algemeen bepaald door de verhouding van de verandering van de absorptie van de twee stralen te meten. De kalibratiecurve verkrijgt uiteindelijk zuurstofverzadiging. Wanneer de golflengte van de twee bundels wordt geselecteerd, wordt de golflengte van het invallende licht in het algemeen geselecteerd om 660 nm en 940 nm te zijn.