ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

Колесникова Тетяна Анатоліївна

УДК 615.47:616-085

Система діагностики серцево-судинних захворювань на основі моніторингу
показників пульсової хвилі

05.11.17 – Медичні прилади та системи

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків — 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківському національному університеті
радіоелектроніки Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, професор

Мустецов Микола Петрович,

Харківський національний університет радіоелектроніки,

професор кафедри біомедичних електронних

пристроїв та систем

Офіційні опненти:

доктор технічних наук, професор Манойлов В’ячеслав Пилипович,

Житомирський інженерно-технологічний інститут

Міністерства освіти і науки України,

завідувач кафедри медичних приладів та систем

кандидат технічних наук, докторант Поворознюк Анатолій Іванович,

Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”
Міністерства освіти і науки України,

професор кафедри обчислювальної техніки і програмування

Провідна установа:

Національний технічний університет «Київський політехнічний інститут».

Захист відбудеться » 15 » червня 2004 р. об 1400 годині на засіданні
спеціалізованої вченої ради К 64.052.05 Харківського національного
університету радіоелектроніки за адресою:

61166. м. Харків, пр. Леніна, 14

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського національного
університету радіоелектроніки за адресою:

61166. м. Харків, пр. Леніна, 14

Автореферат розісланий » 6 » травня 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради ______________
Рожицький М.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Більшість методів функціональної діагностики
базується на дослідженнях серцево-судинної системи (ССС). Це зумовлено
широким поширенням захворювань системи, тяжкістю їхньої течії, високим
відсотком інвалідизації та смертності серед хворих і, найчастіше,
складністю об’єктивної діагностики.

Оцінка діяльності ССС здійснюється за допомогою реєстрації механічних,
акустичних та біоелектричних проявів серцевої діяльності, як найбільш
доступних для вимірювання. Серед показників центральної і периферичної
гемодинаміки найбільшу цінність представляють параметри серцевого ритму,
артеріального і венозного тиску крові, серцевого викиду.

Вимірювання кров?яного тиску за методом М.С.Короткова стало обов’язковим
при дослідженні стану здоров’я людини. Разом з тим накопичений досвід
свідчить про те, що разові вимірювання не завжди відображають величину
істинного тиску, не дають уявлення про добову криву кров?яного тиску, не
дозволяють виключити феномен «білого халату”. Тому перспективним
напрямком є розробка методів і відповідної апаратури для моніторингу
показників ССС.

Успішне лікування порушень ССС значно залежить від своєчасного виявлення
патологічних процесів. Одним із підходів до аналізу ССС та прогнозування
стану людини є математичне моделювання системи кровообігу. Існуючі
механічні, електричні та гідродинамічні моделі не є оптимальними для
опису ССС, тому що кожна з них дозволяє вирішити лише конкретну задачу.
Відсутність об?єктивних математичних критеріїв для безпомилкового
розпізнавання серцево-судинних захворювань обмежує використання сучасних
комп?ютерних технологій. Таким чином, проблема математичного моделювання
ССС на сучасному етапі не вирішена повною мірою і залишається
актуальною.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано
у відповідності із планом наукового напрямку кафедри біомедичних
електронних пристроїв та систем Харківського національного університету
радіоелектроніки по комплексній д/б НДР № 128 «Моделювання процесів
діагностики, терапії і забезпечення життя людини» (ДДР№0101U0011946),
підрозділ №128-9 «Розробка приладів неінвазівного котролю
медико-біологічних показників».

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є розробка адаптивної моделі
периферичної системи гемодинаміки людини і створення способу
диференційної діагностики порушень ССС по формі пульсової хвилі.

Для досягнення даної мети необхідно вирішити ряд задач:

— запропонувати, на основі аналізу існуючих математичних моделей,
адаптивну модель, що описує периферичну частину ССС;

— розробити спосіб адаптації моделі до кожного пацієнта;

— розробити спосіб обробки пульсової хвилі з метою підвищення
інформативності показників пульсової хвилі;

— обґрунтувати та підтвердити експериментально, перспективність
використання оптоплетизмографічного методу вимірювання показників
пульсової хвилі;

— розробити структурну схему інформаційно-вимірювальної біотехнічної
системи для моніторингу показників пульсової хвилі, сформулювати
медико-технічні вимоги.

Об’єктом дослідження є процес формування пульсової хвилі в системі
гемодинаміки людини.

Предметом дослідження є пульсова хвиля периферичного кровотоку та
гемодинамічні показники.

Методи дослідження. Теорія динамічних систем, математичне моделювання,
теорія диференційних рівнянь використовувалися при створенні та
адаптації моделі периферичної системи гемодинаміки. Теорія статистичної
обробки даних застосовується при проведенні чисельного експерименту на
базі клінічних даних.

Наукова новизна отриманих результатів:

??запропоновано адаптивну математичну модель периферичного кровотоку
системи гемодинаміки людини;

— обґрунтовано використання безманжетного оптоплетизмографічного методу
для моніторингу показників пульсової хвилі;

— розроблено спосіб обробки пульсової хвилі з метою отримання додаткової
інформації про стан ССС.

Практичне значення отриманих результатов:

— запропоновано алгоритм диференційної діагностики порушень
серцево-судинної системи, показане його застосування на прикладі таких
захворювань, як гіпертонія, інфаркт міокарда, інсульт (Акт про
впровадження);

— розроблено спосіб безманжетного оптоплетизмографічного методу виміру
показників пульсової хвилі та їх моніторингу (Акт випробування);

Теоретичні та практичні питання побудови діагностичних БТС
використовуються в навчальному процесі ХНУРЕ за курсом “Проектування
біотехнічних систем”, “Інженерні методи медико-біологічних досліджень”
при проведенні лекційних, практичних і лабораторних занять. (Акт про
впровадження в учбовий процес ХНУРЕ).

Особистий внесок здобувача. Всі основні результати, що складають
сутність роботи і знайшли відображення в пунктах новизни, наукового і
практичного значення отримані автором самостійно. У роботі [3], що
опублікована у співавторстві, здобувачем розроблений алгоритм проведення
моніторингу показників пульсової хвилі.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації були
подані на 6-тій міжнародній конференції “Молодежь и электроника в ХХI
веке” (м.Харків, 2002), на 7-ій міжнародній конференції “Молодежь и
электроника в ХХI веке” (м.Харків, 2003), ХХI- ій міжнародній
конференції «Электроника и связь» (м.Київ, 2003).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 7 робіт (4 статті в
наукових виданнях, що входять до переліку ВАК, 3 – в матеріалах
конференцій).

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається
зі вступу, чотирьох розділів, висновків і додатків. Повний обсяг 175
сторінок, список використаних джерел містить 100 найменувань, має 36
ілюстрацій, 10 таблиць, 7 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ містить обґрунтування актуальності теми дисертації, проведений
короткий огляд стану проблеми, визначені задачі дослідження, зв?язок з
програмами і темами НДР, сформульована мета роботи і розв?язані
науково-технічні задачі, визначено особистий внесок здобувача в
опублікованих працях та подана інформація про апробації результатів
роботи.

У першому розділі проведено огляд проблеми діагностики захворювань ССС.
Проаналізовано схему функціональної організації ССС. Враховуючи
складний характер цієї системи, неможливість обліку та формалізації
опису усіх її складових та взаємозв?язків між ними, пропонується для
розгляду ССС використовувати методологію системного підходу.

З аналізу особливостей регулювання артеріального тиску випливає, що стан
системи гемодинаміки та величина артеріального тиску залежить від
великої кількості показників та індивідуальних особливостей людини,
таким чином, модель периферичної системи гемодинаміки повинна
адаптуватися до кожного пацієнта.

Проведено критичний порівняльний аналіз існуючих методів для вимірювання
артеріального тиску та показників пульсової хвилі. Встановлено, що жоден
з непрямих методів вимірювання кров’яного тиску не забезпечує задовільну
точність та достовірність результатів, особливо у несприятливих умовах
(наявність патологій, фізіологічних особливостей організму, присутність
завад та інших артефактів). Більшість існуючих методів не мають чіткого
теоретичного обґрунтування критеріїв визначення параметрів кров’яного
тиску. Отже, для створення системи дослідження ССС необхідно вирішити
ряд наукових та технічних задач:

створення адаптивної моделі системи гемодинаміки та встановлення
взаємозв?язків між вимірювальними показниками та процесом переміщення
крові;

застосування неінвазивного методу дослідження з його обґрунтуванням;

розробка способу диференційної діагностики порушень системи
гемодинаміки.

У другому розділі обґрунтована можливість виміру показників пульсової
хвилі на основі оптоплетизмографічного методу.

Неінвазивна фотооптична технологія дослідження крові і біотканини
заснована на аналізі спектрів відбивання і пропускання (або поглинання)
ділянок тіла людини. Ці вимірювання проводять з великою мірою точності і
чинять мінімальний вплив на досліджуваний показник.

Згідно із законом Бугера – Ламберта — Бера, абсорбція світла пропорційна
товщині шара поглинаючої речовини, тобто при дослідженні кровотоку
визначається розміром судини або об’ємом крові, що проходить через
досліджувану дільницю тканин. Звуження і розширення судини під дією
артеріальної пульсації кровотока спричиняють відповідну зміну амплітуди
сигналу, що отримується з виходу фотоприймача.

Оптоплетизмограмма, що отримується після посилення та обробки сигналу
фотоприймача, характеризує стан кровотоку в місці розташування датчика.

При виборі довжини хвилі джерела оптичного випромінювання керуються
даними про оптичні властивості крові (кожна форма гемоглобіну має свій
спектр поглинання) і спектральні характеристики пропускання світла, що
проходить через тканини організму (рис. 1).

Як випливає з рис.1, найбільш оптимальним діапазоном випромінювання для
досліджень оптоплетизмографічним методом є інфрачервоний діапазон
випромінювання — 750-950 нм.

Для ілюстрації методу була проведена технічна реалізація. Запропонований
прилад відноситься до неінвазивних методів дослідження параметрів
гемодинаміки і дає можливість оцінювати параметри прекапілярної частини
судинної системи, не порушуючи цілісності досліджуваної області (рис.2).

Рис. 2 Дослідний зразок розробленого приладу для моніторингу показників
пульсової хвилі

На рис. 3 показана узагальнена структурна схема приладу для
неінвазивного виміру кров’яного тиску та частоти серцевих скорочень, у
якому враховується накопичений досвід неінвазівної діагностики ССС.

Рис.3 Узагальнена структурна схема приладу для моніторингу показників
пульсової хвилі

СК — система керування; ДВ — джерело випромінювання; БО — біологічний
об’єкт; ФП — фотоприймач; ПСН — перетворювач струм-напруга; П —
підсилювач; Ф — фільтр; АЦП — аналогово-цифровий перетворювач; МК —
мікроконтролер; ІНТ — інтерфейс; ІНД — індикатор; ЕОМ —
електрообчислювальна машина.

При вимірі кров’яного тиску за допомогою методу оптоплетизмографії є
досить багато факторів, що знижують точність виміру параметра кров’яного
тиску. Одним з основних факторів є широкий діапазон варіацій
властивостей об’єкта дослідження (пігментація шкіри та інш.); великий
рівень артефактів оптичного, електричного, механічного і температурного
походження.

Спільна похибка приладу може бути визначена за допомогою наступного
співвідношення:

, (1)

де ?qi, ?qj, ?ql – абсолютні і відносні первинні похибки;

Аqi, Aqj – коефіцієнти впливу;

С(q) – функція перетворення інструментальної похибки;

Kql – коефіцієнти, що враховують вигляд закону розсіювання випадкової
первинної похибки.

Виходячи з медичних вимог для проведення експерименту, похибка
вимірювання повинна становити не більше за 5%. Похибка даного приладу
становить 3,2%, що відповідає даним вимогам.

У третьому розділі проведено аналіз існуючих математичних моделей
системи гемодинаміки і встановлено, що:

— створення загальної моделі ССС практично неможливе внаслідок складної
організації системи;

— існуючі моделі специфічні через відсутність загального підходу до
моделювання системи гемодинаміки, в жодній з існуючих не було проведене
обґрунтування всіх вибраних характеристик.

Захворювання ССС, що виявляються на рівні артеріол і більш дрібних
судин, як випливає з аналізу літератури, показав, що необхідна модель,
яка буде описувати периферичний кровоток.

У даній роботі розглядається можливість створення моделі периферичної
дільниці системи гемодинаміки, яка враховує внесок артеріальної і
венозної складових у формуванні величини периферичного кров’яного тиску.
Для опису зв?язків між показниками ССС пропонується використовувати
спрощену гідродинамічну модель, виходячи з наступних припущень:

— усі великі судини об’єднані в один резервуар з еластичними стінками,
об’єм якого пропорційний тиску (гідравлічним опором резервуара
зневажають);

— система мікросудин представлена як тверда трубка; гідравлічний опір
твердої трубки великий (еластичністю дрібних судин зневажають);

— еластичність і опір для кожної групи судин постійні в часі і просторі.

Тоді модель периферичної ділянки системи гемодинаміки можна представити
у вигляді наступної системи рівнянь:

(2)

де Рарт, Рвен, Рзаг – артеріальний, венозний і сумарний тиски
відповідно, мм рт.ст.;

t, ts — час, с;

Т – період кардіоциклу, с;

k1, k2 – коефіцієнти об’ємної пружності аорти, вени, відповідно;

W1(t),W2(t) – періодична функція часу, що описує миттєву швидкість
вигнання крові із серця;

(1, (2 — узагальнені характеристики судин.

>

@

B

D

F

H

d

d

f

h

j

t v ? a

Oe

th

???????

???нкції. Пропонується час кардіоциклу розбити на три окремі інтервали,
на кожному з яких апроксимувати функцію W(t). Вигнання крові W(t) за
період кардіоциклу можна представити у вигляді системи (3):

(3)

де m1, m2, n1, n2 – коефіцієнти пропорційності.

Графічна інтерпретація серцевого викиду представлена на рис.5.

Враховуючи, що, по-перше, модель повинна більш точно відтворювати
динаміку рівня кров’яного тиску, та, по-друге, повинна дозволяти
отримувати прогноз за малий термін часу. Тому пропонується знайти
рішення першого рівняння системи (2), що описує формування
артеріального компонента пульсової хвилі на всьому періоді кардіоцикла.
Тоді для трьох інтервалів одного серцевого скорочення рівняння для
артеріального компонента систему рівнянь (2) можна представити у вигляді
системи рівнянь із трьох диференційних рівнянь першого порядку:

(4)

де Ps1 — тиск у період систоли, мм рт.ст;

Pd1, Pd2 – тиск у період діастоли, мм рт.ст.

Рішення системи (4) на всьому періоді кардіоциклу має вигляд:

(5)

де с1, с2, с3, с4, с5, с6 – сталі інтегрування, що визначаються
початковими умовами.

Розгляд периферичної дільниці системи гемодинаміки з позиції теорії
динамічних систем дає можливість провести оцінку стану системи і
виявляти порушення в ній.

Приведено спосіб адаптації моделі (4), задача якої полягає у визначенні
коефіцієнтів системи рівнянь (5) с1, с2, с3, с4, с5, с6 в кожному
конкретному випадку.

На рис. 6 вибірково приведено співставлення результатів, отриманих у
ході експерименту і розрахованих за допомогою адаптивної моделі (3) в
нормі (а), при гіпертонії (б), при інсульті (в), при інфаркті міокарда
(г).

а)

б)

в)

г)

о-експеримент; — модель

Рис.6 Співставлення модельних та експериментальних даних

а) в нормі; б) при гіпертонії; в) при інсульті; г) при інфаркті міокарда

Після аналізу коефіцієнтів моделі було встановлено, що діагностичної
цінності вони не мають.

У четвертому розділі проведено оцінку результатів моделювання за даними
120 обстежень з використанням методів кореляції та регрессії, які
підтвердили високу міру збігу експерементальних і модельних даних. В
клінічній практиці найбільш поширеними методами виявлення порушень в ССС
є сфігмографія, реографія. Однак ознаки, що допогають відносити дані до
одного чи другого класів, є розмитими і незавжди однозначно їх
характеризують.

Для рішення цієї проблеми автором запропоновано спосіб оцінки стану ССС
на основі годографа — залежності зміни венозного тиску від зміни
артеріального тиску — в полярній системі координат, який отримується за
допогою моделі (4), що адаптується у кожному випадку за результатами
експерименту.

Для різних клінічних класів форми годографів полярній системі координат
відрізняються (рис.7).

а)

б)

в)

г)

Рис.7 Пульсові хвилі та їх годографи в полярній системі координат

а) в нормі; б) при гіпертонії; в) при інсульті; г) при інфаркті міокарда

Для аналізу годографів були використані наступні показники:

площа «пелюсток» годографа S1 і S2;

2) добуток площ «пелюсток» годографа S3;

відношення площ “пелюсток” годографа S4.

Поєднання параметрів, як ознаки двовимірного простору, дозволили зробити
угрупування даних в кластери Поєднання параметрів, як ознаки
двовимірного простору, дозволили зробити угрупування даних в кластери
(рис.8).

а)

б)

в) г)

Рис.8

Графічне представлення даних ілюструє спроможність критеріїв, що
розглядаються: кластери візуально відрізнити один від одного, і
засновуючись на експериментальних даних, можливо встановити межі між
ними. Аналіз образів дозволяє виділити найбільш інформативні ознаки
приналежності до клінічного класу (рис. 8а, 8г).

За теоретичними та експериментальними результатами запропонована
структурна схема діагностичної інформаційно-вимірювальної БТС, яка
включає дві підсистеми (рис.9).

Рис.9 Структурна схема діагностичної інформаційно-вимірювальної БТС

Біологічна підсистема включає два елементи. Елемент пацієнт може бути
представлений сукупністю взаємозалежних елементів, у глиб яких аналіз не
поширюється. Цей елемент будемо розглядати як “чорну шухляду”, на виході
якого сигнали характеризують систему. Послідовність дій при виконанні
системою деякої функції відображає зміст закону поведінки. залежно від
процесів, що протікають усередині системи, і від процесів, в які
залучена вся система.

Іншим елементом підсистеми є лікар – інтелектуальна ланка системи, без
якої неможлива повноцінна робота системи, тому що саме він приймає
остаточне рішення.

Інформаційно-вимірювальна підсистема являє собою вимірювальну систему,
що може бути заснована як на інвазивних, так і на неінвазивних методах
визначення показників пульсової хвилі.

Центральним елементом комп’ютерної підсистеми є математична модель, що
призначена для імітації процесів, що протікають у розглянутій
біологічній системі. Функціональне призначення моделі є визначення
поточного і наступного стану системи з метою оцінки стану об’єкта.

Блок обробки інформації складається з декількох елементів. Блок
адаптації робить порівняння фактичного фізіологічного значення
кров’яного тиску yi , сукупність яких формує вектор y, і розрахункового
вектора значень ym, отриманого за допомогою математичної моделі. Ця
інформація використовується для адаптації моделі, що досягається
визначенням коефіцієнтів моделі k для пацієнта після кожної серії
вимірів.

Блок відображення інформації призначений для одержання результатів у
наочному виді і ведення документації.

База даних використовується для збереження інформації.

Блок керування призначений для інформаційного узгодження роботи всіх
елементів БТС.

ВИСНОВКИ

1. Проведено аналіз існуючих моделей серцево-судинної системи. З даного
аналізу випливає, що їх неможливо адаптувати до пацієнта при рішенні
медичних задач. Це призводить до помилок при інтерпритації результатів
дослідження.

2. Показана перспективність використання методології системного аналізу,
коли при аналізі біологічної системи на перше місце ставиться не
вивчення її складових елементів як таких, а розкриття механізмів, що
забезпечують цілісність об’єкта дослідження.

3. Обґрунтована перспективність застосування методу оптоплетизмографії
для вимірювання параметрів пульсової хвилі. Детально проаналізований
процес поширення світла в біотканинах, обґрунтована достовірність
результатів оптоплетизмографії.

4. Розроблена структурна схема приладу і проведена його технічна
реалізація на основі оптичного датчика з використанням мікроконтролерної
системи для визначення інформативних параметрів пульсової хвилі.
Проведені клінічні випробування приладу показали клінічно допустиму
точність оцінки параметрів частоти серцевих скорочень та артеріального
тиску (коефіцієнт кореляції r=0,88).

5. Запропонована адаптивна модель периферичної ділянки системи
гемодинаміки, яка враховує внесок артеріальної і венозної компонент в
формуванні пульсової хвилі. Для використання практичних розрахунків під
реальну форму пульсової хвилі, необхідно проводити адаптацію моделі до
кожного пацієнта за результатами оптоплетизмографічних досліджень
пульсової хвилі.

6. Проведена порівняльна оцінка експериментальних результатів та
розрахункових модельних даних, отриманих відповідно до методики, що
пропонується. Показана спроможність адаптивної моделі.

7. Запропоновано спосіб виявлення порушень серцево-судинної системи на
основі годографа динамічної системи в полярній системі координат на
прикладі таких захворювань як інфаркт міокарда, гіпертонія, інсульт. З
використанням розробленого способу діагностики було обстежено 120
пацієнтів на предмет виявлення ознак патологій серцево-судинної системи.
Сформований комплекс інформативних ознак пульсової хвилі дозволив з
точністю 83% правильних рішень виявити ранні стадії порушень
серцево-судинної системи.

8. На підставі проведених теоретичних і експеримнтальних досліджень
синтезована схема діагностичної інформаційно-вимірювальної системи, що
може бути підставою для розробки медично-технічних вимог до системи та
її реалізації.

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

1. Колесникова Т.А. Анализ моделей гемодинамики// Вестник НТУ «ХПИ».-
Харьков: НТУ «ХПИ».- 2002. — №3. – С.29-34.

2. Колесникова Т.А. Обобщенная модель сердечно-сосудистой системы//
Проблемы бионики. – 2002. — №57. — С.81-84.

3. Мустецов Н.П., Колесникова Т.А. Мониторинг показателей
сердечно-сосудистой системы// Электроника и связь. – Киев. – 2003. —
№19. – С.158 – 160.

4. Колесникова Т.А. Диагностика нарушений сердечно-сосудистой системы на
основе годографа системы // Восточно-Европейский журнал. – 2004. – №
7(1).- С.31-33

5. Колесникова Т.А. Метод нарушений ритмов сердца// Труды 6-й Междунар.
конф. «Молодежь и электроника в ХХI веке». – Харьков: ХТУРЭ. – 2002. –
С.249.

6. Колесникова Т.А. Адаптивная математическая модель сердечно-сосудистой
системы// Труды 7-й Междунар. конф. «Молодежь и электроника в ХХI
веке». – Харьков: ХТУРЭ. – 2003. – С.638.

7. Мустецов Н.П., Колесникова Т.А. Мониторинг показателей
сердечно-сосудистой системы// Труды 21 — научно-практической конференции

«Электроника и связь». – Киев. – 2003. — №19. – С.158 – 160.

АНОТАЦІЯ

Колесникова Т.А. Система діагностики захворювань серцево-судинної
системи на основі моніторінгу показників пульсової хвилі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук по
спеціальності 05.11.17 – медичні прилади і системи. – Харківський
національний університет радіоелектроніки, Харків, 2004.

У дисертації проведені теоретичні і експериментальні дослідження, що
дозволяють виявляти порушення периферичної судинної системи.

Розроблена математична модель периферичної системи гемодинаміки, яка
враховує внесок артеріальної і венозної складових кров’яного тиску.
Розроблено спосіб адаптації моделі за результатами клінічних досліджень.
Зіставлення експериментальних і модельних даних і проведений
статистичний аналіз інформації підтвердили високу міру збігу емперічних
і модельних даних.

Обґрунтована можливість використання оптоплетизмографічного методу
вимірювання

Розроблено алгоритм, що дозволяє визначати порушення сердцево-судинної
системи.

Розроблена структурна схема діагностичної інформаційно-вимірювальної
БТС. На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень
проведене обгрунтування параметрів і уточнені медико-технічні вимоги до
її елементів.

Ступінь обґрунтованості і достовірність результатів дисертаційного
дослідження підтверджується актами про впровадження.

Ключові слова: артеріальний тиск, математична модель, динамічна система,
пульсова хвиля, метод оптоплетизмографії, біотехнічна система.

АННОТАЦИЯ

Колесникова Т.А. Система диагностики заболеваний сердечно-сосудистой
системы на основе мониторинга показателей пульсовой волны.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по
специальности 05.11.17 – медицинские приборы и системы. – Харьковский
национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2004.

Диссертация посвящена вопросам диагностики заболеваний
сердечно-сосудистой системы на основе показателей пульсовой волны.

В диссертации предложена адаптивная модель периферического участка
системы гемодинамики, которая учитывает взнос артериальной и венозных
компонент в формировании пульсовой волны. Для использования практических
расчетов под реальную форму пульсовой волны, необходимо производить
адаптацию модели путем подбора коэффициентов функции, которая описывает
нагнетательную способность сердца. Сопоставление экспериментальных и
модельных данных и проведенный статистический анализ информации
подтвердили высокую степень совпадения эмперических и модельных данных.

Обосновано использование метода оптоплетизмографии для регистрации
сигнала пульсовой волны. Разработана структурная схема прибора и
проведена его техническая реализация на основе оптического датчика с
использованием микроконтроллерной системы для определения информативных
параметров пульсовой волны. Проведенные клинические испытания прибора
показали клинически приемлемую точность оценки параметров ЧСС и АД
(коэффициент корреляции r=0,88).

Разработан способ выявления нарушений сердечно-сосудистой системы на
основе годографа динамической системы в полярной системе координат на
примере таких заболеваний как инфаркт миокарда, гипертония, инсульт. С
использованием разработанного способа диагностики было обследовано 120
пациентов на предмет выявления признаков патологий сердечно-сосудистой
системы. Сформированный комплекс информативных признаков пульсовой волны
позволил с точностью 83% правильных решений выявить ранние стадии
нарушений сердечно-сосудистой системы.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований
синтезирована структурная схема диагностической
информационно-измерительной системы, проведено обоснование параметров
элементов системы и получены практические рекомендации для создания
технического задания на проектирования данной системы.

Ключевые слова: пульсовая волна, артериальное давление, математическая
модель, динамическая система, метод оптоплетизмографии, биотехническая
система.

ABSTRACT

Кolesnikova Т.А. Diseases Diagnostics System of Cordially-Vascular
Patologies on Indexes Monitoring Basis for Pulse Wave Parameters.- The
Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate
of engineering science on a speciality 05.11.17 — medical devices and
systems. — Kharkov National University of Radioelectronics, Kharkov,
2004.

The dissertation is devoted to questions of informative increasing for
pulse wave parameters.

In the dissertation is offered the adaptive model for a peripheral site
of haemodynamic system which takes into account a payment arterial and
venous components in formation of pulse wave. Comparison of the
experimental and model date and carried out statistical analysis of the
information have confirmed a high degree of concurrence experimental and
model dateagreement.

Using a method of optopletizmografii for pulse wave signal registration
is has been proved.

The algorithm of revelation for infringements of cardiovascular system
on a basis of godograf dynamic system in polar system of coordinates is
developed. For a quantitative estimation of godografs the diagnostic
attributes are offered and their borders for various clinical classes
are established.

On the basis of carried out theoretical and experimental researches the
block diagram of informational and measuring diagnostic system is
synthesized, the substantiation of parameters of elements of system is
carried out and the practical recommendations for creation of the
technical project on designing of the given system are given.

Key words: pulse wave, arterial pressure, mathematical model, dynamic
system, method of optopletizmografii, biotechnical system.

PAGE 16

Похожие записи