BÀI ĐO NHỊP MẠCH VÀ NỒNG ĐỘ BÃO HÒA ÔXY TRONG MÁU

Bộ môn : VLKTYS Trường ĐHBK Tp.HCM BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 8: BÀI ĐO NHỊP MẠCH VÀ NỒNG ĐỘ BÃO HÒA ÔXY TRONG MÁU 1.. Nguyên lý hoạt động : Định nghĩa: sự bão hòa oxy trong động mạch SaO 2 là

Bộ môn : VLKTYS Trường ĐHBK Tp.HCM

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 8:

BÀI ĐO NHỊP MẠCH VÀ NỒNG ĐỘ BÃO HÒA ÔXY TRONG MÁU

1 Nguyên lý hoạt động :

Định nghĩa: sự bão hòa oxy trong động mạch (SaO 2) là tỉ lệ của oxyhemoglobin

(HbO 2 ) trên tổng số hemoglobin (Hb và HbO 2) trong động mạch Khi sử dụng phương pháp đo (pulse oximetry) nhịp mạch qua sự hấp thụ ánh sáng của ôxy trong mạch máu thì tỉ lệ này được xác định theo công thức:

SpO2= HbO2

HbO2+ Hb

!

"

%

&

Máy đo nồng độ phần trăm ôxy bão hòa trong động mạch (SpO2) và nhịp mạch sử dụng các nguyên tắc đo quang phổ (spectrophotometry) và đo sự thay đổi thể tích bằng quang học (photoplethysmography viết tắt PPG) Các bác sỹ gây mê dựa vào máy đo nồng độ ôxy này để biết trước sự rối loạn chức năng lọc máu, sự đặt nội khí quản vv…

Máy sử dụng hai nguồn LED có bước sóng ánh sáng đỏ (λ=660nm) ánh sáng hồng ngoại gần (λ=940nm) chiếu qua mô và thu nhận cường độ ánh sáng truyền qua để dò tìm tín hiệu thay đổi do các xung động của huyết áp động mạch gây ra Máu có độ bão hòa ôxy cao sẽ có màu đỏ tươi, còn máu có độ bão hòa ôxy kém sẽ có màu đỏ đậm Máy sẽ tính toán độ bão hòa ôxy từ sự khác nhau của màu máu bằng cách đo tỉ

lệ hấp thu ánh sáng đỏ và ánh sáng hồng ngoại (xem hình minh họa bên dưới) Các yếu tố khác như (máu tĩnh mạch, độ dày của da, xương, móng tay, da) luôn giữ cố định nên không tác động đến chỉ số bão hòa ôxy trong máu

Hình 1:Phổ hấp thụ ánh sáng của Hb và HbO 2

Bộ môn : VLKTYS Trường ĐHBK Tp.HCM

Thực tế máy đo với 1 sensor kẹp tay gồm 1 led đỏ, 1 led hồng ngoại và một cảm biến quang học với biểu thức tính toán như sau:

SpO2 = A + B OD red

ODinf

!

"

%

& (2)

red: ánh sáng đỏ

inf: ánh sáng hồng ngoại

A,B là các thông số xác định bằng thực nghiệm

Độ hấp thụ cường độ của tia sáng đi qua mô theo định luật Lambert-Beer: I R

I T = e

−α.c.d Trong đó:

IR là cường độ tia sáng sau khi đi qua mô và IT là cường độ tia tới trước khi đến mô,

α là hệ số hấp thụ, c nồng độ phân tử hấp thụ (Hb và HbO2) và d là độ dày của tế

bào α.c.d cũng chính là mật độ quang học của mô : OD = ln I R

I T

!

"

# $

%

& = -α.c.d

Sử dụng hai bước sóng để loại trừ nhiễu và các điều kiện giải phẩu và sinh lý của

từng đối tượng đo trong đó OD red = ln(AC red

DC red ) và ODinf = ln(

ACinf

DCinf)

còn AC red ; DC red ; ACinf; DCinf là thành phần tín hiệu xoay chiều và một chiều thu được của sensor như hình sau đây:

Hình 2:Hoạt động của sensor đo độ bão hòa ooxxy trong máu

2 Chuẩn bị :

• Đọc trước phần lý thuyết trong sách “Bioinstrumentation : cua John Webster”

phần 3.2 trước khi vào phòng thí nghiệm

• Và phần đo nồng độ ôxy trong máu của J.G Webster sách Medical

instrumentation: Application and Design phần 8.8

3 Thiết bị :

• Máy đo SpO2 và nhịp mạch hiệu BCI model 3301 hoặc model 3303

Bộ mơn : VLKTYS Trường ĐHBK Tp.HCM

• Sensor đo SpO2 dùng nhiều lần (loại kẹp ngĩn tay)

• Máy thu nhận tín hiệu sinh tồn MP-30 hãng BIOPAC (màu trắng)

• Các giắc cắm (connector) tách bước sĩng đỏ (ký hiệu RED) và giắc cắm tách

bước sĩng hồng ngoại (ký hiệu IR)

• Bút mực màu xanh

4 Các bước thực hiện :

4.1 Gắn đầu dị vào máy đo SpO2

4.2 Nhấn cơng tắc máy sang vị trí “ON”

4.3 Đút ngĩn tay trỏ của bàn tay trái vào đầu dị cho đến khi tới chỗ chặn ngĩn tay Đừng

để mĩng tay dài làm ảnh hưởng đến việc gắn ngĩn tay đúng vào vị trí Đặc biệt khơng nên dùng đầu dị này cho ngĩn tay cái Cách gắn đúng được chỉ dẫn như hình sau:

Hình 3 :Cách gắn đúng ngĩn tay vào máy

4.4 Ghi lại kết quả nhịp mạch và nồng độ SpO2

4.5 Giơ cao ngĩn tay quá đầu, thực hiện các bước từ 4.3 đến 4.4

4.6 Thực hiện các bước từ 4.2 đến 4.5 thêm 4 lần nữa

4.7 Dùng tay phải cầm quả tạ Thực hiện các động tác thể dục nâng lên và hạ tạ xuống nhiều lần Quan sát và ghi lại nồng độ oxy và nhịp mạch trước, trong và sau khi tập thể

dục Giải thích kết quả

4.8 Thở ra càng mạnh càng tốt Sau đĩ ngưng thở vào càng lâu càng tốt Quan sát và ghi

lại nồng độ oxy Giải thích kết quả

4.9 Nhúng bàn tay cịn lại vào nước đá lạnh, quan sát và ghi lại nồng độ oxy và nhịp

mạch Giải thích kết quả

4.10 Tắt máy đo SpO2 Rút đầu dị ra Thu gọn và để máy lên kệ Cắm lần lượt 2 cảm biến SpO2 cĩ sẳn giắc cắm (cĩ chữ RED) vào ngõ vào số 1 và giắc cắm (cĩ chữ IR) gắn vào ngõ vào số 2 của máy MP-30 Nối MP-30 với máy tính qua cổng USB Bật máy MP-30 và chạy file SpO2_5000.gtl đã cĩ sẳn trên Desktop Đút ngĩn tay trỏ của bàn tay

trái vào đầu dị RED và ngĩn giữa vào đầu dị IR

4.11 Bấm phím “Start” để thu tín hiệu trên 6 kênh Tín hiệu trên các kênh ( RED pulse) và (IR pulse) là các tín hiệu nhịp mạch đo bằng phương pháp PPG Cịn ở kênh cuối ( nồng độ SpO2) là giá trị nồng độ bão hịa oxy trong máu Hãy thực hiện nhiều lần đến

khi đạt được tín hiệu rõ và ít nhiễu thì lưu lại ở file cĩ tên xxx_dd_mm.acq trong đĩ

xxx: tên sinh viên đang được đo, dd: ngày và mm: tháng Tắt và thốt khỏi chương trình

BSL Lab PRO

4.12 Dùng bút mực tơ cảm biến quang ở sensor thu ánh sáng đỏ Thực hiện lại mục 4.11

Lưu file kết quả với tên xxx_dd_mm_filter.acq

4.13 Tính tốn: load file xxx_dd_mm.acq Hãy tính tốn nhịp mạch trên tín hiệu ở kênh RED pulse và ở kênh IR pulse Giải thích sự khác nhau của 2 tín hiệu Ghi lại sự thay đổi giá trị nồng độ bão hịa oxy ở kênh SpO2

Khe phát ánh sáng

Khe dò ánh sáng Vạch

trung tâm

Bộ môn : VLKTYS Trường ĐHBK Tp.HCM

4.14 Thực hiện tương tự đối với dữ liệu ở file xxx_dd_mm_filter.acq

5 Kết quả :

5.1 Hãy so sánh các kết quả ở các trường hợp đo bằng máy đo SpO2 Giải thích sự khác nhau và giống nhau của các số liệu

5.2 Trình bày từng nguyên lý đo của nồng độ SpO2 và đo nhịp mạch Qua đó cho biết những nguyên nhân nào có thể ảnh hưởng đến kết quả đo

5.3 Tìm trên mạng các thông số kỹ thuật (specifications) của thiết bị sử dụng trong bài thí nghiệm này

5.4 Hãy vẽ cách nối dây trong: sensor SpO2, sensor có giắc cắm RED và sensor có giắc cắm IR Trình bày cách hoạt động của sensor SpO2 của máy BCI 3301 hoặc BCI 3303

5.5 Lý giải sự khác nhau giữa 2 loại máy: máy chuyên dụng đo SpO2 và máy MP-30 Hãy đưa ra các nguyên nhân gây sai số Tìm giá trị A và B ở phương pháp đo bằng

MP-30 Kiểm tra lại các thông số này qua các thông số cài đặt ở Pro Lab của BIOPAC