Ādas difūzās atstarošanas dinamiskā spektrometrija

Abstract

Šī pētījuma uzdevums ir klīniski atzītas kardiovaskulārā monitoringa metodes – fotopletizmogrāfijas, pilnveidošana, ieviešot apstarošanu un detektēšanu platā spektra joslā 400 – 1000 nm, ar mērķi detektēt signālu no dažādiem dziļumiem ādā. Tā kā metode ietver atstarošanas spektru mērīšanu ar laika izšķiršanu, tad tai tika dots apzīmējums ”ādas difūzās atstarošanas dinamiskā spektrometrija”. Šajā maģistra darbā tika pārbaudīta un apstiprināta iespēja izmantot CCD spektrometru par detektoru metodē ar laika izšķiršanu vismaz 50 ms – platjoslas fotopletizmogrāfijā. Lai iegūtu laikā mainīgo fotopletizmogrāfisko signālu, tika izveidots algoritmu kopums izmērīto ādas atstarošanas spektru apstrādei. Tika izmēģināti vairāki tehniski risinājumi, izmantojot lāzerus un gaismas starojošās diodes par gaismas avotiem, kā arī detektēšanu ar optisko šķiedru zondēm. Mērījumu rezultātā iegūtie fotopletizmogrāfiskie signāli spektra rajonā 400 – 1000 nm parāda signālu atkarību no gaismas viļņa garuma; analizējot signālu formas atkarību no viļņa garuma un saistot to ar noteiktu dziļumu ādā, jaunizstrādāto metodiku iespējams pielietot ādas asinsrites pētījumos.

Aim of this study is an improvement of photoplethysmography, a well-established method for cardiovascular diagnostics, by introducing multi-wavelength illumination and detection in a wide spectral range from 400 up to 1000 nm. The purpose of this multi-wavelength concept is detection of photoplethysmographic signals arising from various depths in skin. For the first time, a CCD spectrometer was used for detection of photoplethysmographic signals by performing time-resolved skin reflectance spectra measurements; algorithms were created for measured spectra processing; simultaneous multi-wavelength photoplethysmography measurements at various wavelengths have been accomplished in the 400 – 1000 nm range. The newly developed methodology has a potential for further studies of microcirculation in blood vessels located at various depths from skin surface.