ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО ФОРМЕ КОЛЕБАНИЙ ПЛЕЧЕВОЙ АРТЕРИИ С ПОМОЩЬЮ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО
ФОРМЕ КОЛЕБАНИЙ ПЛЕЧЕВОЙ АРТЕРИИ С ПОМОЩЬЮ
РАДИОВОЛНОВОГО АВТОДИНА
Усанов Д.А., Постельга А.Э., Дорошенко А.А.
Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
E-mail: [email protected]
При определении характеристик вибраций и перемещений оптическими и
радиоволновыми методами используется явление интерференции, возникающее
при сложении падающей и отраженной от объекта электромагнитных волн [1-3].
В таких измерителях в результате анализа временной зависимости
интерференционного сигнала или его спектра можно с высокой точностью
определить частоту и амплитуду механических движений объекта [4-9]. Такого
рода системы могут быть использованы в медицине для мониторинга состояния
пациентов [2]. В работе [10] исследовалась возможность восстановления формы
пульсовой волны лучевой артерии в области запястья с использованием
полупроводникового лазерного автодина. Однако использование данной
методики затруднительно для определения формы пульсовой волны по
колебаниям плечевой артерии ввиду их большой амплитуды, значительно
превышающей длину волны лазерного излучения.
Для восстановления формы сложного непериодического движения
отражателя использовалась методика, описанная в [11-12], которая ранее
применялась для восстановления движения отражателя в системе с оптическим
автодином. Данная методика основана на одновременном измерении
интерференционного сигнала и его производной.
Пульсовая волна, возникающая в аорте в момент выталкивания крови из
левого желудочка, распространяется по артериям. Колебания артерий вызывают
периодические смещения тканей, в том числе в области плечевой артерии.
На рис. 1, 2 представлены синхронные записи ЭКГ сигнала со II
стандартного отведения и автодинного сигнала, сделанные в состоянии покоя и
после физической нагрузки.
А,
отн.ед.
3
2
1
0
0
2
4
6
8
t, с
Рис. 1. Сравнение восстановленной функции движения стенки плечевой артерии
(пунктирная линия) и II отведения ЭКГ (сплошная линия). Испытуемый в состоянии покоя.
2
А,
отн.ед.
3
2
1
0
0
2
4
6
t, с
8
Рис. 2. Сравнение восстановленной функции движения стенки плечевой артерии
(пунктирная линия) и II отведения ЭКГ (сплошная линия). Испытуемый после физической
нагрузки.
В таблице 1 представлены соответствующие показатели вариабельности
сердечного ритма по Р.М. Баевскому, полученные с помощью СВЧ-автодина на
диоде Ганна, и полученные с помощью электрокардиографа, а также
относительные отклонения этих параметров. Таблица иллюстрирует соответствие
результатов, полученных предложенным радиоволновым методом, с
результатами, рассчитанными по ЭКГ.
Индекс
Испытуемый
№1
состоянии покоя
Мо, с
в Испытуемый №1 после Испытуемый
№2
нагрузки
состоянии покоя
в Испытуемый №2 после
нагрузки
Восстан ЭКГ
овленны
й сигнал
Отклоне Восстан ЭКГ
ние, % овленны
й сигнал
Отклоне Восстан ЭКГ
ние, % овленны
й сигнал
Отклоне Восстан ЭКГ
ние, % овленны
й сигнал
Отклоне
ние, %
0,80
0,83
3,61
0,75
0,74
1,08
0,95
0,98
2,96
40,00
37,30
7,24
47,60
45,90
3,70
44,30
0,30
0,28
7,14
0,25
0,24
5,93
83,30
80,30
3,74
126,90
133,30
133,21
0,07
190,40
4,20
4,30
2,33
5,30
5,78
50,00
44,90
11,36
63,50
62,80
0,89
0,90
1,11
44,70 0,89
17,60
17,50
0,57
0,60
0,60
0,53
0,50
6,00
133,00 4,59
38,90
38,00 2,37
18,40
19,40
5,15
194,00 1,86
73,80
74,50 0,94
33,00
35,00
5,71
8,30
1,80
1,70
2,09
2,20
5,00
1,11
46,60
45,70 1,97
19,60
19,40
1,03
Наиболее часто встречаемое
значение кардиоинтервалов
АМо, %
Доля
кардиоинтервалов,
соотвествующих значению
Мо, в % к объёму выборки
dX, с
0,17
Разность между длительностью
наибольшего и наименьшего
кардиоинтервалов
ИН, у.е.
Индекс
напряжённости
регуляторных систем
ИВР, у.е.
Индекс
вегетативного
равновесия
ВПР, у.е.
Вегетативный
ритма
5,88
показатель
ПАПР, у.е.
Показатель
адекватности
процессов регуляции
Табл. 1 Показатели вариабельности сердечного ритма по Р.М. Баевскому
Сравнение
приведенных
зависимостей
дает
представление
об
эффективности вышеуказанной методики для определения формы пульсовой
волны человека вследствие сердцебиения, а также общепринятых статистических
параметров сердечной деятельности.
3
Библиографический список
1. Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения
параметров технологических процессов // М.: Энергоатомиздат, 1989. 208 с.
2. Бугаев А.С., Васильев И.А, Ивашов С.И., и др. Дистанционный контроль
параметров
кардиореспираторной
системы
человека
с
помощью
радиолокационных
средств
//
Биомедицинские
технологии
и
радиоэлектроника. 2004. №10. С. 24–31.
3. Hoglund R., Large P. Технология безотражательных дальномеров для
геодезистов
и
инженеров-строителей
(перевод
“Навгеоком”)
//Автоматизированные технологии изысканий и проектирования. 2004. № 12.
С. 15–19.
4. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Камышанский А.С. Измерение скорости
нанометровых перемещений по спектру автодинного сигнала лазера на
квантоворазмерных структурах // Письма в ЖТФ. 2004. №7. С.77-82.
5. Усанов Д.А., Скрипаль А.В. Измерение нанометровых вибраций
полупроводниковым лазером на квантоворазмерных структурах, работающим
в автодинном режиме // Письма в ЖТФ. 2003. №9. С.51-57.
6. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Калинкин М.Ю. Восстановление формы сложного
движения объекта по сигналу автодинного детектирования
полупроводникового лазера // ЖТФ. 2000. Т.70. Вып.2. С.125-129.
7. Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В. Физика полупроводниковых
радиочастотных и оптических автодинов // Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2003.
312 с.
8. Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В., Постельга А.Э.
Сверхвысокочастотный автодинный измеритель параметров вибраций //
Приборы и техника эксперимента. 2004. № 5. С. 1–5.
9. Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В., и соавт. Радиоволновая
интерферометрия движений тела человека, связанных с дыханием и
сердцебиением // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005.
№11–12. С. 44–51.
10.Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Кащавцев Е.О.. Определение формы пульсовой
волны по сигналу полупроводникового лазерного автодина // Письма в ЖТФ.
2013. №5. С. 82–87.
11.Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Гангнус С. В. Решение обратной задачи для
восстановления параметров сложного периодического движения в лазерной
гомодинной системе // Автометрия. – 2001. - № 1. – С. 117-122.
12.Гангнус С. В., Скрипаль А. В., Усанов Д. А. Определение параметров движений
объекта с помощью оптического гомодинного метода. // Автометрия. – 1999. № 1. – С. 31-37.