日期：2022-04-29
光電容積描記術(shù) (PPG) 是一種簡單的光學(xué)技術(shù)，用于檢測外周循環(huán)中血液的體積變化。這是一種低成本且非侵入性的方法，可在皮膚表面進(jìn)行測量。該技術(shù)提供了與我們的心血管系統(tǒng)相關(guān)的有價(jià)值的信息。技術(shù)的最新進(jìn)展重新喚起了人們對(duì)該技術(shù)的興趣，該技術(shù)廣泛用于臨床生理測量和監(jiān)測。
PPG傳感器一、生物組織
PPG的原理PPG 使用低強(qiáng)度紅外 (IR) 光。當(dāng)光穿過生物組織時(shí)，它會(huì)被骨骼、皮膚色素以及靜脈和動(dòng)脈血吸收。由于血液比周圍組織更強(qiáng)烈地吸收光，因此PPG傳感器可以將血流的變化檢測為光強(qiáng)度的變化。來自 PPG 的電壓信號(hào)與流過血管的血量成正比。使用這種方法甚至可以檢測到血量的微小變化，盡管它不能用于量化血量。PPG 信號(hào)有幾個(gè)分量，包括與心臟活動(dòng)相關(guān)的動(dòng)脈血容量變化、調(diào)節(jié) PPG 信號(hào)的靜脈血容量變化、顯示組織光學(xué)特性的 DC 分量和體內(nèi)細(xì)微的能量變化。影響 PPG 記錄的一些主要因素是測量位置以及該位置與傳感器之間的接觸力。
PPG傳感器二、傳輸光信號(hào)
血流變化主要發(fā)生在動(dòng)脈中而不是靜脈中。PPG 波形PPG 借助條形圖或圖表將血流變化顯示為波形。該波形具有交流(AC)分量和直流(DC)分量。AC分量對(duì)應(yīng)于與心跳同步的血容量變化。DC 分量來自組織反射或傳輸?shù)墓庑盘?hào)，并由組織結(jié)構(gòu)以及靜脈和動(dòng)脈血量決定。DC 分量隨呼吸顯示出微小的變化。交流分量的基本頻率隨心率而變化，并疊加在直流基線上。
PPG傳感器三、光電探測器
可穿戴設(shè)備使用這項(xiàng)技術(shù)，已開發(fā)出可穿戴的脈搏率監(jiān)測器。這些低成本和小型設(shè)備具有高強(qiáng)度綠色發(fā)光二極管 (LED) 和光電探測器，有助于以非侵入方式可靠地監(jiān)測脈搏率。這些系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)要求包括小型化、穩(wěn)健性和用戶友好性。這些設(shè)備有一個(gè)傳感器，可以監(jiān)測通過組織或從組織反射的光強(qiáng)度的微小變化。這些強(qiáng)度變化與通過組織的血流變化相關(guān)，并提供重要的心血管信息，例如脈搏率。其他系統(tǒng)PPG 已用于遠(yuǎn)程醫(yī)療、PPG 成像技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控等其他技術(shù)。
PPG傳感器四、活力量化
研究人員使用近紅外 CCD PPG 成像系統(tǒng)研究了皮膚血流和相關(guān)節(jié)律。本研究旨在獲得對(duì)生物組織灌注的新見解，并研究與傷口愈合和潰瘍形成相關(guān)的變化。其他研究已將 PPG 應(yīng)用于組織內(nèi)動(dòng)脈血氧飽和度 (SpO2) 分布的遠(yuǎn)程成像。這樣的圖像可能在醫(yī)學(xué)診斷研究中很有價(jià)值，例如組織活力的量化。在遠(yuǎn)程醫(yī)療領(lǐng)域，PPG 在遠(yuǎn)程監(jiān)測患者健康方面很有前景。
PPG傳感器五、為什么需要 PPG?
傳統(tǒng)上，ECG(心電圖)傳感器用于心率和節(jié)律檢測。由于心電圖傳感器體積龐大，因此無法在身體運(yùn)動(dòng)時(shí)檢測心率。那時(shí)，Scientist 提出了 PPG 技術(shù)。光電體積描記術(shù) (PPG) 技術(shù)的開發(fā)旨在制造小型可穿戴心率傳感器。PPG 傳感器尺寸緊湊，仍可提供與 ECG 傳感器近乎完美的結(jié)果。這有助于準(zhǔn)確、連續(xù)地測量心率和心率變異性，即使在極端的身體活動(dòng)期間也是如此。尺寸緊湊的 PPG 技術(shù)使其變得輕而易舉，帶來了復(fù)雜性人類手掌的心率測量技術(shù)。
PPG傳感器六、如何工作的?
當(dāng)心臟跳動(dòng)時(shí)，毛細(xì)血管會(huì)根據(jù)血容量的變化而擴(kuò)張和收縮。PPG 光學(xué)傳感器利用運(yùn)動(dòng)容錯(cuò)技術(shù)，發(fā)出反射到皮膚上的光信號(hào)，以準(zhǔn)確連續(xù)地測量微弱的血流信號(hào)。
PPG傳感器七、原理
PPG 使用低強(qiáng)度紅外綠 (IR) 光。當(dāng)光穿過生物組織時(shí)，它會(huì)被骨骼、皮膚色素以及靜脈和動(dòng)脈血吸收。由于血液比周圍組織更強(qiáng)烈地吸收光，因此 PPG 傳感器可以將血流變化檢測為光強(qiáng)度的變化來自 PPG 的電壓信號(hào)與流過血管的血量成正比。使用這種方法甚至可以檢測到血容量的微小變化，從而提供更高的精度。
PPG傳感器八、技術(shù)適配
PPG 技術(shù)已被廣泛用于商業(yè)上可用的醫(yī)療設(shè)備中，用于測量氧飽和度、血壓和心輸出量、評(píng)估自主神經(jīng)功能以及檢測外周血管疾病。PPG 不是一項(xiàng)新技術(shù)。1980年以來醫(yī)院使用的血容量脈搏檢測儀，利用手指光電容積描記法來測量心率和相對(duì)血容量。現(xiàn)在，這項(xiàng)技術(shù)正在通過高級(jí)智能手表和健身追蹤器緩慢成為主流。讓我們知道您對(duì)此的想法，您是否會(huì)購買具有 PPG 的高級(jí)智能追蹤器/手表。
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