СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОНТУРНОГО И ФАЗОВОГО ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ ВРЕМЕНИ ПРОХОЖДЕНИЯ ПУЛЬСОВОЙ ВОЛНЫ

Rok vydání: 2020
Předmět:
DOI: 10.24411/1609-2163-2020-16708
Popis: Введение. Показана актуальность проводимого исследования, поскольку определяет скорость её распространения по сосудистому руслу, что необходимо оценки его функционального состояния. Дана критическая оценка различных методов измерения времени прохождения пульсовой волны. Цель работы определена, как оценка адекватности предложенного нами ранее фазового метода вычисления времени прохождения пульсовой волны. Материалы и методы исследования. В исследовании включено 20 условно здоровых добровольцев (10 женщин и 10 мужчин). Для регистрации ЭКГ использовался аппаратно - программный комплекс «ВНС - Микро» («Нейрософт», Россия). Регистрация проводилась во II стандартном отведении с частотой дискретизации 2 кГц. Для регистрации фотоплетизмографических сигналов использовался фотоплетизмограф «Ангиоскан». Разработан оригинальный алгоритм, позволяющий в автоматическом режиме обрабатывать синхронные записи ЭКГ и фотоплетизмографических сигналов длительностью до 10 минут и выше и формировать численный дискретный массив времен запаздывания ∆t_P, вычисляемых на основе морфометрического контурного анализа. Другой подход основан на вычислении разности фаз между спектральными составляющими рассматриваемых временных рядов при помощи кросс - спектрального анализа, позволяющего с помощью фазового вейвлет - преобразования временных рядов фотоплетизмографии сигналов рассчитать динамику разности фаз анализируемых сигналов на заданной спектральной частоте. Результаты и их обсуждение. В результате проведенного сравнительного анализа на группе из 20 условно здоровых добровольцев нам не удалось выявить достоверных различий между временем прохождения пульсовой волны, которые определялись двумя различными методами, а именно: фазовым методом и морфометрическим методом контурного анализа. Однако в исследуемой группе добровольцев, вариабельность значений времени прохождения пульсовой волны, определяемых фазовым методом, меньше, чем при использовании общепринятого морфометрического метода. Кроме того, была выявлена высокая степень корреляции времени прохождения пульсовой волны по сосудам правой и левой руки не зависимо от используемого метода расчетов. Разработанный метод оценки времени прохождения пульсовой волны на основе оценки фазового сдвига ФПГ сигналов по отношению к ЭКГ на ЧСС снижает сложность и повышает надежность определения времени прохождения пульсовой волны по отношению к морфометрическому подходу, за счет частичной замены сложных и менее надежных алгоритмических процедур на строгий и однозначный математический формализм. Заключение. Полученные результаты являются обоснованием для проведения пилотных исследований применимости фазового подхода к количественной оценке быстрой вариабельности (beat - to - beat) скорости распространения пульсовой волны на малых временных масштабах и последующего перехода к оценке периферического пульсового давления в мягких тканях у пациентов с верифицированными сердечно - сосудистыми заболеваниями.
The relevance of the study is shown, since it determines the rate of its spread along the vascular bed, which is necessary to assess its functional state. A critical assessment of various methods for measuring the time of passage of the pulse wave is given. The purpose of this work is to assess the adequacy of the phase method for calculating the time of passage of the pulse wave, proposed by the authors. Materials and methods. The study included 20 apparently healthy volunteers (10 women and 10 men). For ECG registration, the hardware and software complex "VNS-Micro" ("Neurosoft", Russia) was used. Registration was carried out in the second standard lead with a sampling rate of 2 kHz. Photoplethysmographic signals were recorded using the “Angioscan” photoplethysmograph. The authors have developed an original algorithm that allows automatic processing of synchronous ECG and photoplethysmographic signals up to 10 minutes in duration and more and forms a numerical discrete array of delay times Δ𝑡𝑃, calculated on the basis of morphometric contour analysis. Another approach is based on calculating the phase difference between the spectral components of the considered time series using cross-spectral analysis, which allows using the phase wavelet transform of the signal photoplethysmography time series to calculate the dynamics of the phase difference of the analyzed signals at a given spectral frequency. Results and its discussion. As a result of a comparative analysis on a group of 20 apparently healthy volunteers, we were unable to identify significant differences between the time of passage of the pulse wave. They were determined by two different methods, namely, the phase method and the morphometric method of contour analysis. However, in the study group of volunteers, the variability of the values of the time of passage of the pulse wave, determined by the phase method, is less than when using the generally accepted morphometric method. In addition, a high degree of correlation was found between the time of passage of the pulse wave through the vessels of the right and left arms, regardless of the calculation method used. The developed method for evaluating the time of passage of the pulse wave based on the assessment of the phase shift of PPG signals in relation to the ECG at heart rate reduces the complexity and increases the reliability of determining the time of passage of the pulse wave in relation to the morphometric approach, due to the partial replacement of complex and less reliable algorithmic procedures with strict and unambiguous mathematical formalism. Conclusion. The obtained results are the rationale for conducting pilot studies of the applicability of the phase approach to quantitative assessment of the rapid variability (beat-to-beat) of the pulse wave propagation velocity on small time scales and the subsequent transition to the assessment of peripheral pulse pressure in soft tissues in patients with verified cardiovascular diseases.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: