ДИФФУЗИОННЫЙ ПОДХОД В ТЕОРИИ ОКСИМЕТРИИ КРОВИ

Барабаненков Ю. Н.
Научно-исследовательский центр электронных диагностических систем "ЭЛДИС"; Институт радиотехники и электроники РАН, 101000 Москва
В основе теоретического подхода к объяснению работы широко распространенных в медицинской практике пульсовых оксиметров, предназначенных для неинвазивного в режиме непрерывного мониторинга измерения насыщения артериальной крови кислородом, лежит закон Ламберта-Бэра, а также различие спектров поглощения света оксигемоглобином и дезоксигемоглобином. Используя представление о пульсовой волне и закон Ламберта-Бэра, обычно записываются на каждой длине волны света красного и инфракрасного диапазонов два уравнения для интенсивности прошедшего света в различные моменты времени, что позволяет исключить из логарифма отношения этих интенсивностей вклад тканей, не содержащих кровь. Однако закон Ламберта-Бэра описывает только экспоненциально ослабленное нерассеянное излучение и не учитывает вклад диффузно рассеянного света в интенсивность излучения, прошедшего через сильно рассеивающую биологическую ткань. Поэтому теория оксиметрии крови не может быть построена только на основе закона Ламберта-Бэра и различии спектров поглощения оксигемоглобина и дезоксигемоглобина. В докладе рассматривается подход к построению теории оксиметрии крови, исходя из диффузионного приближения в теории переноса излучения в рассеивающей среде. Основным является представление о геометрических параметрах оптического информационного канала - области пространства под поверхностью биологической ткани, где эффективно сосредоточены "диффузионные пути" света, соединяющие точку падения узкого пучка на ткань с точкой приема диффузно отраженного или прошедшего светового излучения. С помощью диффузного подхода получены простые аналитические выражения для вычисления оксигенации крови в трех схемах ее измерения: 1) оксиметр с диффузно отраженным световым пучком, предназначенный для измерения общей оксигенации венозной и артериальной крови ("тканевый оксиметр"); 2) пульсооксиметр с диффузно прошедшим световым пучком; 3) пульсооксиметр с диффузно отраженным световым пучком. В то время как схема 2) оксиметрии хорошо известна и широко применяется в медицинской практике, схемы 1) и 3) являются оригинальными и могут иметь в некоторых случаях преимущества в медицинской практике.