Sirdsdarbības un asinsrites optiskā monitoringa metodes un ierīces

Izstrādāta jauna metodika agrīnai sirdsdarbības un asinsrites pataloģiju atklāšanai un pacientu ilglaicīgam monitoringam. Projekta gaitā izveidotas divas oriģinālas portatīvas datorizētas sensorierīces ērtai sirdsdarbības un asinsvadu sistēmas stāvokļa kontrolei vienlaikus vairākās ķermeņa vietās. Izmantojot fotopletizmogrāfijas jeb PPG principu (audu optiskās absorbcijas izmaiņu reģistrācija, asinsvadiem periodiski izplešoties un saraujoties – sk. 1. zīm.), noteikti un izanalizēti sirdsdarbības un asinsrites sistēmas parametri. 

1. zīm. Fotopletizmogrāfijas princips: optiskie signāli, kas uztverti pēc izkliedes zemādas audos, ir laikā modulēti atbilstoši asinsvadu tilpuma pulsācijām.

2. zīm. Portatīvā divkanālu fotopletizmogrāfiskā sensorierīce (demonstrēta LU 85. jubilejas izstādē).

Ar jaunizstrādāto divkanālu PPG ierīci (2. zīm.) 120 personu grupai tika mērītas kardiovaskulāro parametru izmaiņas, ķermeņa stāvoklim mainoties no horizontāla uz vertikālu un atpakaļ – sk. 3. zīm. Izanalizētas novērotās asinsspiediena, sirdsdarbības ātruma un perioda svārstību, kā arī pulsa viļņa izplatīšanās ātruma (PVIĀ) izmaiņas un to korelācija ar diagnosticētajām pataloģijām.

Lielai personu grupai veikti neinvazīvi asins pulsāciju mērījumi, nosakot PVIĀ saistību ar asinsspiedienu; šī pētījuma rezultāti paver iespēju izstrādāt jauna veida portatīvu asinsspiediena monitoru. Nepārtraukts asinsspiediena monitorings ir aktuāls gan medicīnā, gan arī sporta fizioloģijā, turklāt mērījumus ar ierīci var veikt arī pats sportists. Tika izstrādāti algoritmi divu arteriālā spiediena līmeņu aprēķināšanai pēc PVIĀ signāliem: maksimālā (sistoliskā) un vidējā dinamiskā.

 
3. zīm. Ortostatiskais tests: mainot ķermeņa stāvokli no horizontāla uz vertikālu un atpakaļ, tiek noteiktas sirdsdarbības un asinsrites parametru izmaiņas.

4. zīm. Pēc jaunās un tradicionālās metodikas noteikto asinsspiediena AS vērtību salīdzinājums.

Ar jauno metodi noteiktās (aprēķinātās) arteriālā spiediena vērtības pēc slodzes labi sakrīt ar vērtībām, kas izmērītas ar tradicionālo kompresijas metodi (4. zīm.). Izstrādāti arī jauni algoritmi asins plūsmas dinamisko procesu datormodelēšanai un veikti attiecīgi modeļu aprēķini (5. zīm). Pilnveidota vairākkanālu PPG mērījumu rezultātu datu bāze.

5. zīm. Mērītais PPG signāls (punkti) un jaukta tipa modeļa signāls (nepārtraukta līnija).

Projekta gaitā izveidota oriģināla četrkanālu PPG sensorierīce. Tās izmēģinājumi P. Stradiņa klīniskajā slimnīcā (6. zīm.) pierādīja kolerāciju starp lokālo asinsspiedienu atšķirībām un izmērītajām PVIĀ izmaiņu vērtībām roku un kāju arteriālo sašaurinājumu (oklūziju) gadījumos. Datu analīzes rezultātā tapis izgudrojums “Metode un ierīce roku un kāju arteriālo oklūziju noteikšanai”, LR Patenta pieteikums Nr. P-04-144.

 
6. zīm. Kāju artēriju sašaurinājumu (oklūziju) vienlaicīga diagnostika ar lokālo asinsspiedienu salīdzināšanas un fotopletizmogrāfijas metodēm.

Par pētījumu rezultātiem 2004. gadā sniegti 7 ziņojumi starptautiskās konferencēs ASV, Francijā, Igaunijā, Zviedrijā un Latvijā; publicēti vai pieņemti publicēšanai 7 zinātniski raksti, 4 raksti sagatavoti iesniegšanai. Projekta gaitā gūtie rezultāti tiks izmantoti trijās LU doktora disertācijās un divos maģistra darbos.