Optisko metožu un ierīču izstrāde kardiovaskulārā stāvokļa kontrolei reālā laikā

Abstract

Promocijas darbā izstrādātas divas jaunas optiskas metodes cilvēka veselības stāvokļa novērtēšanai reālā laikā - fotopletizmogrāfijas (PPG) signālu digitālās detektēšanas metode un metode rekapilarizācijas procesa izsekošanai pēc PPG signālu izmaiņām spektra zilajā daļā. Piedāvāti jauni tehniskie risinājumi arī bezvadu PPG, vairākkanālu PPG un multispektrālās PPG realizācijā. Jaunās un pilnveidotās metodes realizētas praksē, izstrādājot un eksperimentāli pārbaudot piecas oriģinālas mērierīces fizioloģisko parametru noteikšanai un monitoringam. PPG signālu bezvadu detektēšanas, apstrādes un pārraides iekārtās izmantota Bluetooth datu pārraide un mūsdienīgu raidītājmoduļu piedāvātās iespējas. Vairāki bezvadu PPG sensori iestrādāti ikdienā lietojamos apģērbos, nodrošinot ilgstošu (līdz 5 stundām) un ērtu sirdsdarbības parametru monitoringu. Darba pārskata daļā sniegts apskats par ādu un tās uzbūvi, kā arī par fotopletizmogrāfijas metodi un bezvadu datu pārraides moduļiem, to darbības principu un pielietojumiem. Praktiskajā daļā aplūkotas jaunizstrādātās PPG signālu mērīšanas metodes, kā arī elektronisko mēriekārtu prototipi un to realizācija, sniegts šo ierīču darbības apraksts un eksperimentālo izmēģinājumu rezultāti. Iegūtie rezultāti liecina, ka izstrādās mērīšanas metodes un ierīces ir sekmīgi izmantojamas cilvēka kardiovaskulārā stāvokļa ērtai un operatīvai novērtēšanai, kā arī sirds un asinsvadu problēmu agrīnai diagnostikai. Darba galvenie rezultāti prezentēti 18 referātos starptautiskās konferencēs un publicēti 15 rakstos, no kuriem 12 citēti starptautiskās datu bāzēs. Saņemti 2 Latvijas patenti.

In the doctoral thesis developed two new optical methods for assessing human health in real time - photoplethysmography (PPG) signal digital detection method and the method of capillary refill tracking process in real time by PPG signal changes in the blue part of the spectrum. Proposed innovations in wireless PPG, PPG and multichannel multispectral PPG implementation. New and improved methods tested in practice by developing five experimental measuring physiological parameters, and monitoring. PPG wireless signal detection, processing and transmission equipment using Bluetooth data transmission and selected RF module opportunities. Several wireless PPG sensors embedded in everyday clothes, ensuring long-lasting (up to 5 hours) and convenient heart rate monitoring parameters. Review part of the Doctoral thesis provides an overview of the skin and its structure as well as photoplethysmography and wireless transmission modules, the operating principles and applications. In the practical part there is discussed about PPG signal newly developed measurement methods of PPG signal, as well as an electronic measuring device prototypes and the realization of these devices provides a description of the experimental test results. The results show that the developed measurement methods and devices have been successfully used in human cardiovascular conditions for comfort and operational assessment, as well as heart and blood vessel problems early diagnosis. The main results presented at 18 international conferences and published in 15 articles, 12 of which cites the international databases. Received 2 Latvian patents.