фотоплетизмографический дистанционный мониторинг

ФОТОПЛЕТИЗМОГРАФИЧЕСКИЙ ДИСТАНЦИОННЫЙ
МОНИТОРИНГ СОСУДИСТОГО ТОНУСА
Авторы:
Латышева И. К., Тачеев А. Н.
Научные руководители:
Алдонин Г. М. (профессор кафедры ПСТК)
Желудько С. П. (аспирант)
Институт инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского Федерального
Университета (ПИ СФУ)
660074, Красноярск, ул. Киренского, 26; тел. (3912) 91-22-80;
E-mail: ald@rtf.kgtu.runnet.ru
В работе рассмотрен фотоплетизмографический канал аппаратно – программного
комплекса (АПК) мониторинга сердечно сосудистой системы. В АПК введены
расширенные функциональные возможности, позволяющие извлекать дополнительную
информацию из совместного анализа различных биосигналов и их производных, например
информацию о состоянии артериального и венозного сосудистого тонуса по скорости
распространения
пульсовой
волны
и
фотоплетизмографического
индекса.
Предусмотрена возможность дистанционной передачи информации через сети сотовой
связи.
В связи с широким распространением сердечно-сосудистых заболеваний необходимо
создание средств оперативного контроля сердечно-сосудистой деятельности (ССД) с
возможностью дистанционной передачи информации о функциональном состоянии
организма (ФСО) в диагностический центр. Особенно важно контролировать
артериальное давление (АД). Наиболее распространенный метод измерения АД с
помощью тонометра (по Короткову) неудобен при мониторинге ССД. В последнее время
все больший интерес проявляется к контролю состояния артериального и венозного
сосудистого
тонуса
по
скорости
распространения
пульсовой
волны
и
фотоплетизмографического индекса.
Фотоплетизмография является одним из старейших физиологических методов,
применяемых для исследования артериальной системы у человека. За последние десятилетия эта методика вновь получила широкое распространение в связи с
совершенствованием методов функциональной диагностики. Фотоплетизмография дает
возможность оценить фундаментальное состояние артерий эластического и мышечного
типа и параметры венозного, артериального давления.
Фотоплетизмографическая
методика основана на изменении светопроницаемости определенного участка ткани в
зависимости от его кровенаполнения. Поэтому актуально введение канала ПВ в
аппаратно-программный комплекс (АПК) мониторинга функционального состояния
организма.
На рисунке 1 приведена общая схема АПК с фотоплетизмографическим каналом
встроенного в существующую инфокоммуникационную инфраструктуру, посредством
мобильных беспроводных GPRS/MMS и проводных технологий.
АПК содержит три канала: канал ПВ, канал ЭКС и канал ФКС. Каждый канал
сдержит датчик – преобразователь, который воспринимает измеряемый физиологический
параметр и преобразует его в электрический сигнал, усилитель, фильтр. Аналоговый
сигнал преобразуется в АЦП код накапливается в запоминающем устройстве и с помощью
микроконтроллера обрабатывается и отображается на экране дисплея рекордера МКМ-09.
а
б
Рис.1. Функциональная схема системы дистанционной передачи информации ФСО (а),
отображение информации ФСО на дисплее коммуникатора (б).
В АПК предусмотрена возможность дистанционной передачи отчета о
функциональном состоянии организма в диагностический центр через проводную или
сотовую связь. Это реализуется на основе GPRS- технологий посредством МКМ-09
снимаются данные о биосигналах через сменный накопитель (MMC-карта) или интерфейс
USB предаются в компьютер, с помощью программы «KSRG» и «Диагностика».
Полученные данные обрабатываются и представляются в виде графического файла.
Посредством сети сотовых операторов, графический файл в виде MMS-сообщения
передается лечащему врачу-специалисту.
Схема реализации телемедицины, посредством мобильных GPRS технологий на базе
АПК выглядит следующим образом. На рекордере МКМ-09 накапливаются данные о
биосигналах и посредством Bluetooth или интерфейсного кабеля предаются в смартфон
или PDA и с помощью программы «Теледиагностика» обрабатываются и представляются
в виде графического файла. В сети сотовых операторов, графический файл в виде MMSсообщения передается лечащему врачу-специалисту.
Совместный анализ ЭКС и ПВ позволяет отслеживать изменение артериального и
венозного давления. Ниже приведены экспериментальные данные, полученные с
помощью АПК на базе рекордера МКМ-09.
Изменение состояния артериального сосудистого тонуса сказывается на времени
распространения пульсовой волны (ВРПВ), которая измеряется в АПК по отсчетам
задержки между R-зубцом ЭКС максимумом ПВ (рис.2).
Контроль состояния венозного сосудистого тонуса осуществляется по
фотоплетизмограмме при изменении положения тела (при ушном датчике), руки или
ноги (пальцевые датчики) относительно высоты по вертикали, например, рука
сдатчиком опущена вниз вдоль тела в положении «стоя», поднята на уровень сердца и
поднята вверх над головой (рис. 3, б).
Для оценки этих параметров используется фотоплетизмографический индекс
(ФПИ) рис.3, а.
Рис. 2 Контроль состояния артериального и венозного сосудистого тонуса по
скорости распространения пульсовой волны.
а
б
Рис. 3. Контроль состояния артериального и венозного сосудистого тонуса по скорости
распространения пульсовой волны (а) и фотоплетизмографического индекса ФПИ (б),
оценивающего отношение поглощения света в тканях, содержащих пульсирующий сосуд
Метод контроля гемодинамики, с помощью совместного анализа ЭКС и ПВ и
определения фотоплетизмографического индекса обладает хорошей оперативностью,
обеспечивает достоверный контроль состояния АД и ВД при минимальных аппаратных
и программных затратах [2].
Список литературы.
1. Явелов И.С., Колпаков Е.В. Компьютерный анализатор пульсовой волны и
электрической активности сердца «Пульс» // Медицинская техника.- 2003.- №4.