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Abbildung 6.4:
Schichtenmodell der Transmissionspulsoximetrie
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Wie das Bild zeigt, setzt sich die transmittierte Lichtintensität aus drei Teilen zusammen (hier nur 2 dargestellt): Einem Gewebeanteil (rel. konstant; Gleichanteil), einem Anteil des Streu- bzw. umgebungslichtes und dem gesuchten arteriellen Anteil (pulsierender Anteil).
Maximale transmittierte Lichtintensität während der Diastole (d am kleinsten), minimal während der Systole (d am größten).
Somit:
Extinktionskoeffizienten werden durch Kalibration ermittelt. Noch Unbekannt:
, ,
(=
) und . Daher vier Intensitätswerte benötigt. Da A von abhängt: Messung bei gleicher Wellenlänge zu zwei Zeitpunkten; da d zeitabhängig: Messung gleichzeitig mit zwei verschiedenen Wellenlängen.
Der andere Bruch analog (mit
Gemessen wird also eine Messvariable , welche alle Informationen enthält:
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(6.2) |
Somit lässt sich die Sauerstoffsättigung bestimmen zu:
In der Praxis ergeben sich Abweichungen, da das Lambert-Beersche Gesetz aufgrund von nichtlinearem Lichttransport in biologischem Gewebe nur näherungsweise gilt. Daher Kalibration vor Messung notwendig. (Invasive Messung der Konzentration der einzelnen Hämoglobinfraktionen, Vergleich mit pulsoximetrisch gewonnenem Wert
Anpassen der Kalibrationsfunktion). Name: Pulsoximetrie, da Berechnung von die Pulsation des Signals ausnutzt.
Messtechnische Unterscheidung zwischen ``Full-Pulse-Wave-Algorithmus'' (pro Pulswelle ein Sättigungswert errechnet) (bei Erfassen der Maximal- bzw. Minimalwerte bestes Signal-Rausch-Verhältnis) und ``Splitted-Pulse-Wave-Algorithmus'' (pro Pulswelle mehrere Messungen). SPW schneller, technisch aufwendiger (wegen geringerer Intensitätsdifferenzen (rauscharmer Aufbau, hochauflösender A/D-Wandler). Heute meist SPW mit 2 Wellenlängen. (Nur wenige Geräte mehr Wellenlängen zur Differenzierung der dysfunktionellen Hämoglobinfraktionen).
Abbildung 6.5:
Prinzipieller Aufbau eines Transmissionssensors
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Heute LED's als Lichtquellen (heute 660nm rot, 940nm infrarot) und Photodioden als Detektoren. Photodioden besitzen spektrale Empfindlichkeit, die Auswahl der Bauteile nötig macht. Für gutes Signal-Rausch-Verhältnis: hohe Empfindlichkeit im zudetektierenden Wellenlängenbereich. Transimpedanzverstärker (Strom (prop. zur Lichtintensität) in Spannung umgesetzt, dann zum A/D-Wandler). Da Strom im Bereich
Differenzverstärker notwendig (mit hoher Gleichtaktunterdrückung).
Dreiphasig getaktete Ansteuerung:
- Emission
- Emission
- Dunkelphase zur Umlichterfassung.
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Michael Aschke
2000-04-14