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 (SaO2) là tỉ lệ của oxyhemoglobin
(HbO2) trên tổng số hemoglobin (Hb và HbO2) 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:
! HbO2 $
SpO2 = #
&
 
 
 (1)
" 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 HbO2

Bài thí nghiệm đo nồng độ bão hòa ôxy trong máu

1/4


 


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:
! ODred $
SpO2 = A + B #
& (2)
" ODinf %

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:

IR
= e−α .c.d
IT

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
!I $
bào. α.c.d cũng chính là mật độ quang học của mô : OD = ln # R & = -α.c.d
" IT %
Sử dụng hai bước sóng để loại trừ nhiễu và các điều kiện giải phẩu và sinh lý của
AC
AC
từng đối tượng đo trong đó
và
ODred = ln( red )
ODinf = ln( inf )
DCred
DCinf
còn ACred ; DCred ; 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

Bài thí nghiệm đo nồng độ bão hòa ôxy trong máu

2/4


B mụn : VLKTYS Trng HBK Tp.HCM






Sensor o SpO2 dựng nhiu ln (loi kp ngún tay)
Mỏy thu nhn tớn hiu sinh tn MP-30 hóng BIOPAC (mu trng)
Cỏc gic cm (connector) tỏch bc súng (ký hiu RED) v gic cm tỏch
bc súng hng ngoi (ký hiu IR)
Bỳt mc mu xanh

4. Cỏc bc thc hin :
4.1 Gn u dũ vo mỏy o SpO2.
4.2 Nhn cụng tc mỏy sang v trớ ON
4.3 ỳt ngún tay tr ca bn tay trỏi vo u dũ cho n khi ti ch chn ngún tay. ng
múng tay di lm nh hng n vic gn ngún tay ỳng vo v trớ. c bit khụng
nờn dựng u dũ ny cho ngún tay cỏi. Cỏch gn ỳng c ch dn nh hỡnh sau:
Khe phaựt aựnh saựng

Khe doứ aựnh saựng

Vaùch
trung taõm

Hỡnh 3 : Cỏch gn ỳng ngún tay vo mỏy

4.4 Ghi li kt qu nhp mch v nng SpO2 .
4.5 Gi cao ngún tay quỏ u, thc hin cỏc bc t 4.3 n 4.4.
4.6 Thc hin cỏc bc t 4.2 n 4.5 thờm 4 ln na.
4.7 Dựng tay phi cm qu t. Thc hin cỏc ng tỏc th dc nõng lờn v h t xung
nhiu ln. Quan sỏt v ghi li nng oxy v nhp mch trc, trong v sau khi tp th
dc. Gii thớch kt qu.
4.8 Th ra cng mnh cng tt. Sau ú ngng th vo cng lõu cng tt. Quan sỏt v ghi
li nng oxy. Gii thớch kt qu.
4.9 Nhỳng bn tay cũn li vo nc ỏ lnh, quan sỏt v ghi li nng oxy v nhp
mch. Gii thớch kt qu.
4.10 Tt mỏy o SpO2. Rỳt u dũ ra. Thu gn v mỏy lờn k. Cm ln lt 2 cm
bin SpO2 cú sn gic cm (cú ch RED) vo ngừ vo s 1 v gic cm (cú ch IR)
gn vo ngừ vo s 2 ca mỏy MP-30. Ni MP-30 vi mỏy tớnh qua cng USB. Bt mỏy
MP-30 v chy file SpO2_5000.gtl ó cú sn trờn Desktop. ỳt ngún tay tr ca bn tay
trỏi vo u dũ RED v ngún gia vo u dũ IR.
4.11 Bm phớm Start thu tớn hiu trờn 6 kờnh. Tớn hiu trờn cỏc kờnh ( RED pulse) v
(IR pulse) l cỏc tớn hiu nhp mch o bng phng phỏp PPG. Cũn kờnh cui (
nng SpO2) l giỏ tr nng bóo hũa oxy trong mỏu. Hóy thc hin nhiu ln n
khi t c tớn hiu rừ v ớt nhiu thỡ lu li file cú tờn xxx_dd_mm.acq trong ú
xxx: tờn sinh viờn ang c o, dd: ngy v mm: thỏng. Tt v thoỏt khi chng trỡnh
BSL Lab PRO.
4.12 Dựng bỳt mc tụ cm bin quang sensor thu ỏnh sỏng . Thc hin li mc 4.11.

Lu file kt qu vi tờn xxx_dd_mm_filter.acq.
4.13 Tớnh toỏn: load file xxx_dd_mm.acq. Hóy tớnh toỏn nhp mch trờn tớn hiu kờnh
RED pulse v kờnh IR pulse. Gii thớch s khỏc nhau ca 2 tớn hiu. Ghi li s thay
i giỏ tr nng bóo hũa oxy kờnh SpO2.
Bi thớ nghim o nng bóo hũa ụxy trong mỏu

3/4


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 MP30. Kiểm tra lại các thông số này qua các thông số cài đặt ở Pro Lab của BIOPAC.

Bài thí nghiệm đo nồng độ bão hòa ôxy trong máu

4/4