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Como funciona um Oxímetro de Pulso?

Um oxímetro hoje é fundamental em qualquer hospital posto de saúde e casa bem equipada, mas como ele nasceu, como funciona, o que come?

05/06/2020 às 18:24

A maioria dos exames médicos são invasivos, seja usando os 7 ou 8 (eu contei) orifícios pré-existentes, seja criando novos e dolorosos orifícios, e examinar a oxigenação do sangue arterial costumava significar uma dolorosa punção para colher amostras, até a invenção do oxímetro de pulso.

Como tudo em Ciência, a invenção do oxímetro levou bastante tempo. Envolveu a Alemanha Nazista, Japão e a Força Aérea dos EUA, mas antes de chegarmos lá, vamos à beleza e simplicidade do conceito:

É fato conhecido que sangue oxigenado tem cor diferente do sangue venoso, mais escuro. E não, ele não é azul, é só vermelho mais escuro. Karl Matthes (1905–1962) um médico alemão desenvolveu durante a década de 1930 vários métodos de medição da saturação de oxigênio no sangue, essa pesquisa era estimulada pela Luftwaffe, que havia perdido muitos pilotos para a hipóxia, e precisava entender o funcionamento da falta de oxigenação em grandes altitudes.

Herr Doktor Karl Matthes

Em 1940 Glenn Allan Millikan, nos Estados Unidos começou a pesquisar o conceito, e desenvolveu um oxímetro de orelha, o equipamento dele pressionava o lóbulo, expulsando o sangue e media a oxigenação quando a pressão era eliminada e o sangue voltava para a orelha. O problema era o mesmo, identificar hipóxia em pilotos. Apesar dos avanços o equipamento de Millikan não funcionou muito bem.

Tanto ele quanto Matthes tinham problemas em realizar medições precisas e identificar valores absolutos, mas ele continuou pesquisando e mesmo em 1964 ele ainda estava aperfeiçoando o equipamento, que não era portátil nem barato.

A grande revolução aconteceu em 1972, quando já tínhamos bastante conhecimento da ciência envolvida, e no Japão Takuo Aoyagi e Michio Kishi desenvolveram o chamado oxímetro de pulso. Já havia a tecnologia de LEDs, diodos capazes de emitir luz em frequências bastante específicas.

Oxímetro hospitalar da HP, circa anos 70.

A técnica desenvolvida por eles usa dois LEDs, um em uma frequência de 660 nanômetros, outro em 940 nanômetros. Uma dessas frequências é absorvida pela hemoglobina oxigenada, outra não é.

Você coloca os leds de um lado do dedo, um detector do outro lado. O detector vai comparar a luz emitida com a luz absorvida. O sangue e os outros tecidos (sim, sangue é considerado um tecido) irão absorver parte dos fótons em ambas as frequências, mas a frequência que não é absorvida pela hemoglobina chegará ao sensor com uma intensidade diferente.

Diferença na curva de absorção de luz da hemoglobina normal e da oxigenada.

Com isso temos uma base da luz absorvida no geral, e como a proporção de absorção de acordo com a oxigenação é um valor conhecido, é “só” comparar os dois sinais.

O oxímetro ainda faz outros truques, como diferenciar a hemoglobina nas veias e nas artérias. Ele detecta o pulso arterial, e nos intervalos mede o sinal total, que inclui o sangue venoso. Como veias não têm pulsação (quer dizer até tem mas em muito menor intensidade) mais uma vez fica “simples” diferenciar os dois.

A pesquisa de 1972 só foi ser testada em ambiente clínico em, 1975, e a versão comercial do oxímetro de pulso só começou a ser vendida em 1980, e isso revolucionou a medicina. Incontáveis vidas foram salvas por medições rápidas e não-invasivas, pacientes podem ter sua oxigenação monitorada continuamente. Em casos de COVID-19, quando um caso leve pode deteriorar muito rapidamente, uma medição domiciliar pode significar a diferença entre a vida e a morte.

Estima-se que a invenção de Aoyagi sama tenha reduzido em 40 vezes as mortes envolvendo anestesia, e praticamente eliminou a chamada retinopatia da prematuridade, uma condição envolvendo recém-nascidos que pode levar à cegueira.

Por sua contribuição Takuo Aoyagi recebeu a Medalha de Inovação do Institute of Electrical and Electronics Engineers, o primeiro japonês agraciado com o prêmio. Ele também ganhou um doutorado em engenharia da Universidade de Tóquio, e a Medalha de Honra do Governo do Japão, essa ele recebeu do Imperador Akihito em pessoa.

O extremamente honorável Takuo Aoyagi

Takuo Aoyagi morreu em 2020, no dia 18 de abril, mas seu invento continua salvando vidas no mundo todo.

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