เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย โทนสีผิวส่งผลต่อการวัดออกซิเจนในเลือดด้วยแสง

เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย เรื่องเมลานิน: (A–C) ปลายแขนของอาสาสมัครที่มีสีผิวต่างกัน (Fitzpatrick scale 1, 4 และ 6); เส้นสีน้ำเงินคือระนาบการถ่ายภาพ (D–F) Photoacoustic (PA) และภาพซ้อนทับด้วยอัลตราซาวนด์แสดงสัญญาณ PA ที่สูงขึ้นและเพิ่มความยุ่งเหยิงของเสียงในวัตถุที่มีโทนสีผิวคล้ำ วงเล็บสีเหลืองและสีเขียวทำเครื่องหมายผิวหนังและเนื้อเยื่อใต้ผิวหนังตามลำดับ Pulse oximeters 

ซึ่งวัดเปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนในเลือด 

สามารถใช้เป็นส่วนหนึ่งของการตัดสินใจทางคลินิกในการคัดเลือกผู้ป่วย ปรับระดับออกซิเจนเสริม และอื่นๆ ในปี 2020 นักวิจัยวิเคราะห์การวัดปริมาณออกซิเจนในเลือดนับหมื่นที่รวบรวมจากผู้ป่วยหลายพันคน การศึกษาแม้ว่าจะไม่ได้รับโดยไม่มีข้อโต้แย้งและการอภิปรายเกี่ยวกับการออกแบบการศึกษาพบว่าผู้ป่วยผิวดำมีความถี่ของภาวะขาดออกซิเจนในเลือดประมาณสามเท่า ซึ่งเป็นปริมาณออกซิเจนในเลือดลดลงอย่างผิดปกติ ในฐานะผู้ป่วยผิวขาว และอาการนี้ไม่ได้ ตรวจพบโดย pulse oximetry ในผู้ป่วยผิวดำจำนวนมาก ในจดหมายถึงบรรณาธิการในThe New England Journal of Medicineนักวิจัยกล่าวว่าการวินิจฉัยภาวะขาดออกซิเจนในเลือดอาจส่งผลให้ผลลัพธ์ด้านสุขภาพแย่ลงในผู้ป่วยผิวดำ

จดหมาย ของ NEJMได้รับความสนใจจากนักวิจัยของUC San Diego Jesse JokerstและYash Mantri Jokerst ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมนาโน วัสดุศาสตร์และรังสีวิทยา และ Mantri นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาด้านวิศวกรรมชีวภาพ กำลังทำงานเพื่อปรับปรุงสุขภาพของมนุษย์โดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพแบบแสงและอะคูสติกแบบไฮบริดที่เรียกว่าการถ่ายภาพด้วยแสง (Photoacoustic (PA)) ไม่นานหลังจากที่ จดหมายของ NEJMได้รับการตีพิมพ์ พวกเขาตัดสินใจที่จะตรวจสอบผลกระทบของโทนสีผิวต่อการวัดออกซิเจนในเลือดที่ได้รับโดยใช้เครื่องมืออื่น นั่นคือ PA oximetry

[การศึกษานี้] เชื่อมโยงกับงานอื่นๆ ของเรา

ในการถ่ายภาพบาดแผล การซ่อมแซมบาดแผล และการงอกใหม่” Jokerst กล่าว “ในขณะที่เราทำการศึกษาเหล่านี้ เราเริ่มสนใจผลกระทบของสีผิวมากขึ้น เรายังได้รับแรงบันดาลใจจากบทความในThe New England Journal of Medicineซึ่งอ้างอิงถึงผลกระทบของเมลานินในการวัดระดับออกซิเจนในเลือด”

แม้ว่าการวัดระดับออกซิเจนในเลือดของชีพจรจะเป็นวิธีที่รวดเร็วและไม่รุกรานในการวัดความอิ่มตัวของออกซิเจน แต่เครื่องวัดความอิ่มตัวของออกซิเจนในหลอดเลือดอาจไม่ได้พิจารณาปัจจัยที่เกี่ยวข้องทางกายภาพบางอย่าง เช่น การดูดซึมและการกระจายโฟตอนโดยเมลานินในผิวหนัง

และแม้ว่าอุปกรณ์เกี่ยวกับเลนส์ชีวการแพทย์ เช่นเครื่องวัดออกซิเจน ในเลือด (puls oximeters) , oximeters ของเนื้อเยื่อในสมอง , อุปกรณ์สวมใส่ เช่น สมาร์ทวอทช์และเครื่องมือสร้างภาพ PA จะมีบทบาท “ที่มีพลังมากขึ้นในสุขภาพของมนุษย์” Jokerst และ Mantri กล่าวว่าอุปกรณ์เหล่านี้บางส่วนมีส่วนทำให้เกิดความแตกต่างของโทนสีผิวระหว่างบุคคล . การศึกษาพิสูจน์แนวคิดในภายหลังซึ่งตีพิมพ์ในBiomedical Optics Expressแสดงให้เห็นว่าบุคคลที่มีโทนสีผิวคล้ำมีความอิ่มตัวของออกซิเจนต่ำกว่าตามที่กำหนดโดย PA oximetry เมื่อเทียบกับบุคคลที่มีโทนสีผิวที่อ่อนกว่า

การวัดออกซิเจนในเลือดด้วย PA oximetry: ฟิสิกส์ แสงส่วนใหญ่ที่กระทบผิวของคุณจะถูกดูดซึมโดยเฮโมโกลบินและเมลาโนโซม เฮโมโกลบินเป็นโปรตีนที่พบในเซลล์เม็ดเลือดแดงที่มีออกซิเจนอยู่ทั่วร่างกาย เมลาโนโซมเป็นออร์แกเนลล์ย่อยเซลล์ที่ผลิตและเก็บเมลานิน ซึ่งส่วนใหญ่ควบคุมโทนสีผิว – บุคคลที่มีความเข้มข้นของเมลานินสูงกว่าจะมีผิวคล้ำ โทนสีผิวที่เข้มกว่าจะดูดซับโฟตอนได้มากกว่าโทนสีผิวที่อ่อนกว่า 

เนื่องจากมีความเข้มข้นของเมลานินสูงกว่า

PA oximetry ขึ้นอยู่กับการดูดกลืนแสงและการขยายตัวทางความร้อนของแสงที่ดูดซับในเนื้อเยื่อ เมื่อแสงที่มองเห็นได้และใกล้อินฟราเรดจากเลเซอร์หรือแหล่งกำเนิดแสงที่คล้ายกันถูกส่งไปยังเนื้อเยื่อ แสงนั้นจะทำปฏิกิริยากับตัวดูดซับ เช่น เมลานินและฮีโมโกลบินในผิวหนัง การดูดกลืนแสงนี้ทำให้อุณหภูมิในเนื้อเยื่อเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ซึ่งนำไปสู่ความดันเริ่มต้นที่เพิ่มขึ้นและคลายตัว

เมื่อเนื้อเยื่อคลายตัว คลื่นเสียง (เสียง) จะถูกปล่อยออกมา คลื่นเสียงจะเดินทางไปยังพื้นผิวของร่างกาย โดยจะตรวจจับโดยตัวแปลงสัญญาณ PA สัญญาณ PA ถูกใช้เพื่อสร้างภาพที่แสดงให้เห็นความแตกต่างของการดูดกลืนแสงในเนื้อเยื่อ ซึ่งเป็นที่มาของคอนทราสต์ของภาพที่สามารถใช้สร้างแผนที่ของความอิ่มตัวของออกซิเจนได้

โทนสีผิวและการถ่ายภาพ PA: การศึกษาการพิสูจน์แนวคิด นักวิจัยวัดสัญญาณ PA ความลึกในการเจาะ และความแตกต่างของออกซิเจนในอาสาสมัครสุขภาพดี 9 คน โดยมีโทนสีผิวต่างกันสามแบบ สีผิวประเมินโดยใช้มาตราส่วน Fitzpatrick ซึ่งมักใช้ในโรคผิวหนังเพื่อประเมินการตอบสนองของโทนสีผิวต่างๆ ต่อแสงอัลตราไวโอเลต

แขนและมือซ้ายของอาสาสมัครแต่ละคนถูกถ่ายภาพในตำแหน่งที่สามารถระบุได้ง่าย 5 ตำแหน่ง ซึ่งได้รับการคัดเลือกสำหรับการกระจายตัวของเมลานินที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ ความโค้งแบบแบนเพื่ออำนวยความสะดวกในการสแกนและการไม่มีขนสัมพัทธ์ โดยใช้ระบบการถ่ายภาพ PA สองระบบ นักวิจัยได้ภาพโดยใช้การตั้งค่ามาตรฐานซึ่งไม่ได้พยายามชดเชยความแตกต่างของโทนสีผิว และวัดความอิ่มตัวของออกซิเจนโดยใช้วิธีการในตัวของระบบถ่ายภาพ PA พวกเขายังได้รับข้อมูลโดยใช้วิธีการหลายความยาวคลื่น

Jokerst และ Mantri สังเกตว่าบุคคลที่มีโทนสีผิวคล้ำมีความเข้มของสัญญาณ PA ที่พื้นผิวของผิวหนังสูงกว่า ด้วยความยุ่งเหยิงของเสียงที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากเสียงก้องหรือสัญญาณกระจัดกระจายนอกแกน การศึกษาเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าความอิ่มตัวของออกซิเจนลดลงในหลอดเลือดแดงเรเดียลของบุคคลที่มีโทนสีผิวเข้มกว่าเมื่อเทียบกับผู้ที่มีโทนสีผิวที่อ่อนกว่า

แก้ไขอคติก่อนที่อุปกรณ์จะเข้าสู่ตลาด สำหรับอุปกรณ์ในตลาด มีเทคนิคหลายอย่างที่พยายามชดเชยอคติในการวัดอยู่แล้ว สามารถเพิ่มความเข้มของ PA ได้ในระหว่างการรับภาพโดยการปรับการตั้งค่าการชดเชยเวลาที่เพิ่มขึ้น สามารถใช้อัลกอริธึมลดเสียงรบกวนได้ การฉายภาพด้านหลังแบบกรองหรือการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ PA สามารถลดสิ่งแปลกปลอมที่เป็นรอยแม้ว่าจะมีตัวดูดซับแรง  เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย