Pulsioximetria

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BIofisica
Pulsioximetría

Andoni Beriain
Mikel Gomez
Iker Mesa

1.
Introducción

La oximetría pulsada se ha convertido en una herramienta esencial para la actual práctica de medicina de emergencia y quirófano. Gracias a la oximetría pulsada se consigue de una manera no invasiva una medida en tiempo real de la oxigenación sanguínea. Esta medida es muy útil para observar laprogresión de algunas enfermedades así como para mantener a un paciente controlado durante una intervención quirúrgica.

2. Principio de operación

El principio de operación de la pulsioximetría es el de detectar y cuantificar las componentes en solución en base a sus características propias de absorción de luz.
El eje central es la ley de Beer-Lambert, que establece que la relación de intensidadesde un haz de luz que atraviesa un medio es:

Donde:
I1, I0 son las intensidades saliente y entrante respectivamente.
A=·l·c : es la absorbancia.
L: es la longitud atravesada por la luz en el medio.
C: es la concentración del absorbente en el medio.
=(4K/) : es el coeficiente de absorción
: Es la longitud de onda de la luz.
K: Es el coeficiente de extinción.

Figura 2.
Seusan como fuente de luz LEDS de 660 nm(red) y 940nm (near-infrared) porque penetran fácilmente en los tejidos y tienen diferente coeficiente de absorción para HHb y O2Hb. Podemos ver en la figura 2, que la hemoglobina reducida (HHb) absorbe la luz 10 veces más rápido que la oxihemoglobina (O2Hb) cuando =660nm. Sin embargo, a 940nm esto se invierte, y es la O2Hb la que pasa a absorber más luz.HHb (Hemoglobina reducida): Pérdida de oxígeno en la sangre venosa = rojo oscuro
O2Hb (Oxihemoglobina): Hemoglobina bien oxigenada. = rojo intenso.

La sonda está formado por dos LEDs que emiten a diferentes longitudes de onda (red, e Infra-red). Los haces de luz atraviesan alguna parte del cuerpo con un buen flujo de sangre y medianamente transparente (el dedo, el lóbulo de la oreja). Estoshaces de luz son recogidos por un fotodetector colocado tras el tejido.

Parece que simplemente basta con tomar las señales recibidas de rojo (R) e infrarrojo (IR) y calcular el cociente R/IR. Este ratio se puede convertir en un valor de oxígeno en sangre a partir de unas tabla de medidas empíricas que han realizado los fabricantes en pacientes.
Sin embargo, no es tan fácil. Hay dispersión de laluz, reflexiones y además la luz es absorbida también por otros tejidos y componentes sanguíneos además de por la hemoglobina.
En el lugar de medida hay una absorción de luz que es constante y que siempre está presente. Viene provocada por la piel, los tejidos, la sangre venosa y la sangre arterial. Sin embargo, con cada latido del corazón se provoca un pequeño incremento súbito de sangre en lasarterias, como una ola. Evidentemente la absorción de luz aumenta durante dichas olas.
Si analizamos la señal de luz absorbida podemos ver una componente DC, provocada por los elementos constantes como la piel y otros tejidos; y una componente AC con una frecuencia igual a la cardíaca. Esta componente AC representa el incremento de absorción de luz debido a la ola de sangre nueva que se producecon cada latido.
Si eliminamos la componente DC estamos quitando todos esos parámetros constantes que nos molestaban (tejidos, sangre venosa…etc), y nos quedaríamos con la componente AC, con la que podríamos calcular fácilmente la concentración de oxígeno en sangre.

3. Funcionamiento

Aunque los actuales oxímetro funcionen basándose en tablas de calibración empíricas, el sistema tiene subase física. Para poder entenderla, presentaremos los primeros oxímetro de la historia:
“Wood’s earpiece oximeter”
El oxímetro de Wood’s es el primero que consiguió medidas no invasivas de la oxigenación sanguínea. Su base teórica se muestra a continuación:
Volviendo a la ecuación de Beer-Lambert tenemos:

Donde Lin y Lout significan luz incidente y luz transmitida respectivamente, C y D son...
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