ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО ФОРМЕ КОЛЕБАНИЙ ПЛЕЧЕВОЙ АРТЕРИИ СРЕДСТВАМИ РАДИОВОЛНОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО
ФОРМЕ КОЛЕБАНИЙ ПЛЕЧЕВОЙ АРТЕРИИ СРЕДСТВАМИ
РАДИОВОЛНОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ
Усанов Д.А., Постельга А.Э., Дорошенко А.А.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Саратовский государственный
университет имени Н.Г. Чернышевского»
I. Введение
Для восстановления формы сложного непериодического движения
отражателя использовалась методика, описанная, например в [1], которая
ранее применялась для восстановления движения отражателя в системе с
оптическим автодином. Данная методика основана на одновременном
измерении интерференционного сигнала и его производной.
В работе [2] исследовалась возможность восстановления формы пульсовой
волны лучевой артерии в области запястья с использованием
полупроводникового лазерного автодина. Однако данная методика не
позволяет определить форму пульсовой волны по колебаниям плечевой
артерии ввиду их большой амплитуды, значительно превышающей длину
волны лазерного излучения.
В работах [3, 4] исследовалась возможность контроля биометрических
параметров, характеризующих движения человека, связанные с дыханием и
сердцебиением, с помощью методов радиоволнового зондирования с
использованием радиоволнового интерферометра на базе автодинного СВЧгенератора на диоде Ганна и двойного волноводного тройника. Определение
статистических параметров сердечной деятельности, а также точного
восстановления формы движений, связанных с сердцебиением, таким
методом вызывает затруднения, обусловленные необходимостью задержки
дыхания испытуемым.
В настоящей работе была исследована возможность определения формы
пульсовой волны по измерениям параметров колебаний плечевой артерии с
помощью полупроводникового СВЧ-автодина.
II. Основная часть
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. Излучение электромагнитного сигнала с помощью СВЧ-генератора
через рупорную антенну направляется на область локтя человека.
Отраженное излучение принимают через ту же рупорную антенну и
когерентно складывают с излученным электромагнитным сигналом.
Сложенный сигнал выбирают в качестве информативного сигнала.
Полученный сигнал очищают от шумов и восстанавливают содержащуюся в
нём форму пульсовой волны.
Рис. 1. Сравнение восстановленной функции движения стенки плечевой артерии
(пунктирная линия) и II отведения ЭКГ (сплошная линия). Испытуемый в
состоянии покоя
Рис. 2. Сравнение восстановленной функции движения стенки плечевой артерии
(пунктирная линия) и II отведения ЭКГ (сплошная линия). Испытуемый после
физической нагрузки
В таблице представлены рассчитанные значения показателей
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 [5].
Таблица
иллюстрирует
соответствие
результатов,
полученных
предложенным радиоволновым методом, с результатами, рассчитанными по
ЭКГ.
В покое
После физической нагрузки
Индекс
Восстановлен
ный сигнал
ЭКГ
Отклоне
ние, %
Восстановлен
ный сигнал
ЭКГ
Отклоне
ние, %
Mo
0.8
0.83
3.61
0.75
0.74
1.08
Amo
40
37.3
7.24
47.6
45.9
3.7
dX
0.3
0.28
7.14
0.25
0.24
5.93
SI
83.3
80.3
3.74
126.9
133
4.59
CV
133.3
133.21
0.07
190.4
194
1.86
Табл. 1 Показатели вариабельности сердечного ритма (по Р.М. Баевскому):
Mo - наиболее часто встречаемое значение кардиоинтервалов; Amo – доля
кардиоинтервалов, соответствующих значению Mo, в % к объёму выборки; dX –
разность между длительностью наибольшего и наименьшего кардиоинтервалов;
SI – индекс напряжённости регуляторных систем; CV – индекс вегетативного
равновесия
В измерениях участвовало более 30 условно здоровых испытуемых, в
возрасте от 17 до 27 лет. Относительное отклонение параметров для всех
испытуемых не превышало 12% [5]. Сравнение приведенных зависимостей
дает представление об эффективности вышеуказанной методики для
определения формы пульсовой волны человека вследствие сердцебиения, а
также общепринятых статистических параметров сердечной деятельности.
III. Заключение
Показана возможность восстановления формы пульсовой волны человека,
а также определение статистических параметров сердечного ритма по
колебаниям плечевой артерии, форма которых определялась с помощью
методов радиоволнового зондирования с использованием радиоволнового
интерферометра на базе автодинного СВЧ-генератора на диоде Ганна с
обработкой результатов измерений методом вейвлет-преобразований.
1.
2.
3.
4.
5.
IV. Литература
Гангнус С. В., Скрипаль А. В., Усанов Д. А. Определение параметров
движений объекта с помощью оптического гомодинного метода. //
Автометрия. – 1999. - № 1. – С. 31-37.
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.
Усанов Д.А., Постельга А. Э. Восстановление сложного движения участка
тела человека по сигналу радиоволнового автодина. // Медицинская
техника. 2011. №1. С. 8–10.
Усанов Д.А., Постельга А.Э., Дорошенко А.А. Восстановление сложного
движения участка тела человека по сигналу радиоволнового автодина с
использованием вейвлет-преобразований, М.: Журнал Медицинская
физика, 2013. – № 1 (57). – С. 78–84.
Усанов Д.А., Постельга А.Э., Дорошенко А.А. Определение параметров
сердечной деятельности по форме колебаний плечевой артерии с
помощью радиоволнового автодина. М.: Журнал Медицинская физика,
2013. – №4 (60). – С. 72-76.