Optisko biosignālu analīze arteriālās elasticitātes dinamikas monitoringam

Abstract

Artēriju sieniņu elasticitātes un asinsvadu iekšējā endotēlija slāņa funkcionalitātes novērtējums ir svarīgākie kritēriji vaskulāro slimību diagnostikā, sporta fizioloģijā un fundamentālo pētījumu laukā. Šajā darbā tika pētīta arteriālās elasticitātes dinamika izmantojot biofotonikas metodi – IR diapazona kontakta arteriālo fotopletizmogrāfiju un pielietojot dinamiskās slodzes provokācijas testu. Individuāli normētas, 5 minūšu ilgas slodzes izraisītās izmaiņas tika detektētas ar PPG sensoriem virs brahiālās un radiālās artērijas un auss, paralēli pierakstot arteriālo asinsspiedienu un elektrokardiogrāfijas signālu. Biosignālu analīzē atrasti trīs parametri lokālai un reģionālai elasticitātes novērtēšanai: PPG signāla atvasinājuma parametrs b/a, pulsa viļņa izplatīšanās laiks PVIL un PPG formas dikrotiskās daļas parametrs d/s. Rezultāti parāda katra PPG formas un sekvences parametra dinamiku un to ciešu korelāciju ar sistēmisko asinsspiedienu. Pētījums parāda arteriālās gultnes atbildes reakciju pēcslodzes apstākļos un iespēju reģistrēt asinsspiedienu ar optisku metodi.

Atslēgas vārdi: arteriālā fotopletizmogrāfija, dinamiskās slodzes tests, asinsspiediens, arteriālā elasticitāte

Assessment of the arterial stiffness and endothelial function are known as important, validated and widely recognized markers of vascular diseases, used both in sport physiology, diagnostics and in the field of fundamental physiological research. In this study there has been performed assessment of arterial stiffness, by using biophotonic technique – IR contact manner arterial photoplethysmography and provocation test of performing dynamic exercise. Individually normalized exercise load (% of maximum load) was performed for 5 minutes and provocated arterial response was monitored by 3 arterial PPG sensors over conduit arteries of brachial a and radial a. and ear. ECG and blood pressure values were recorded simultaneously. During signal processing, three PPG waveform parameters have been promoted for assessment of blood pressure: waveform derivative parameter b/a, pulse transit time PTT and PPG waveform dicrotic notch ratio parameter d/s. Results show the dynamics and correlations of PPG parameters during recovery period. This study shows the arterial response to the dynamic load and the ability to monitor blood pressure with optical technique. Keywords: arterial photoplethysmography, dynamic load test, arterial blood pressure, arterial stiffness