Prinsipp for ikke-invasiv oksygenmetningsdeteksjon

Funksjonell oksygenmetning brukes ofte klinisk til å reflektere endringer i oksygenivåer i blodet. Den ikke-invasive målingen av blodsyremetning er basert på prinsippet om at lysopptaket av arterielt blod varierer med arteriell pulsering. Grunnforskning viser at oksyhemoglobin og ikke-oksyhemoglobin har forskjellige absorpsjonshastigheter for hendelseslys ved forskjellige bølgelengder. Når monokromatisk lys lyser menneskekroppen vertikalt, vil absorpsjonen av lys ved arterielt blod forandres med pulsering av arteriene i det lysoverførende området, mens opptak av lys av andre vev som hud, muskel, bein og venøst blod er konstant. Når fingeren er opplyst med konstant lys A1, X2 av to spesifikke bølgelengder, hvis hendelseslysbølgelengden X1 er hensiktsmessig valgt (HbO2, Hb har en like absorpsjonskarakteristikk her, det vil si ca. 805 nm), er Lambert-Bear-loven påført og i henhold til oksygenmetningen. Definisjonen kan utledes fra den omtrentlige formelen for arteriell oksygenmetning:

SaO2 = en bQ

Hvor: Q er forholdet mellom absorbansendring av to bølgelengder (HbO2, Hb), a, b er en konstant, og er relatert til instrumentets sensorstruktur og måleforhold.

Det er viktig å merke seg at biologisk vev er et komplekst optisk medium med anisotrop, sterk spredning og svak absorpsjon. Derfor kan den ikke beskrives ved en streng formel i faktisk måling, så det bestemmes generelt ved å måle forholdet mellom forandringen av absorbansen til de to bjelkene. Kalibreringskurven får til slutt oksygenmetning. Når bølgelengden til de to bjelkene er valgt, blir bølgelengden til det innkommende lyset generelt valgt til å være 660 nm og 940 nm.