Zasada nieinwazyjnego wykrywania nasycenia krwi tlenem

Funkcjonalne nasycenie tlenem jest często stosowane klinicznie, aby odzwierciedlić zmiany w poziomie tlenu we krwi. Nieinwazyjny pomiar nasycenia krwi tlenem opiera się na zasadzie, że absorpcja światła przez krew tętniczą zmienia się wraz z pulsacją tętnic. Podstawowe badania pokazują, że oksyhemoglobina i non-oksyhemoglobina mają różne szybkości absorpcji dla światła padającego na różnych długościach fal. Gdy światło monochromatyczne oświetla ciało ludzkie w pionie, absorpcja światła przez krew tętniczą zmieni się wraz z pulsacją tętnic w regionie przepuszczającym światło, podczas gdy absorpcja światła przez inne tkanki, takie jak skóra, mięśnie, kość i krew żylna, jest stały. Kiedy palec jest oświetlony światłem stałym λ1, λ2 o dwóch określonych długościach fal, jeśli padająca długość fali światła λ1 jest odpowiednio wybrana (HbO2, Hb ma tutaj równą charakterystykę absorpcji, to znaczy około 805 nm), obowiązuje prawo Lamberta-Beara stosowane i zgodnie z nasyceniem tlenem. Definicja może wynikać z przybliżonej formuły nasycenia tlenem tętniczym:

SaO2 = bQ

Gdzie: Q jest stosunkiem zmiany absorbancji dwóch długości fal (HbO2, Hb), a, b jest stałą i jest związany ze strukturą czujnika i warunkami pomiaru.

Ważne jest, aby pamiętać, że tkanka biologiczna jest złożonym ośrodkiem optycznym o anizotropowym, silnym rozpraszaniu i słabym wchłanianiu. W związku z tym nie można go opisać za pomocą ścisłej formuły w rzeczywistych pomiarach, więc na ogół określa się ją przez pomiar stosunku zmiany absorbancji dwóch wiązek. Krzywa kalibracji ostatecznie osiąga nasycenie tlenem. Gdy wybrana jest długość fali dwóch wiązek, długość fali padającego światła jest ogólnie wybierana na 660 nm i 940 nm.