RU2546099C1 - Method for visualising cutaneous blood flow variations in extremities - Google Patents
Method for visualising cutaneous blood flow variations in extremities Download PDFInfo
- Publication number
- RU2546099C1 RU2546099C1 RU2014104428/14A RU2014104428A RU2546099C1 RU 2546099 C1 RU2546099 C1 RU 2546099C1 RU 2014104428/14 A RU2014104428/14 A RU 2014104428/14A RU 2014104428 A RU2014104428 A RU 2014104428A RU 2546099 C1 RU2546099 C1 RU 2546099C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blood flow
- fluctuations
- temperature
- skin
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, и может быть использовано для определения колебаний кожного кровотока в конечностях с использованием результатов температурных измерений на поверхности кожи.The invention relates to medicine, namely to functional diagnostics, and can be used to determine fluctuations in cutaneous blood flow in the limbs using the results of temperature measurements on the skin surface.
Кровоток в конечностях в течение длительного времени является объектом повышенного интереса физиологов и клиницистов, вследствие его ярко выраженной вариабельности, как в состоянии покоя, так и при проведении нагрузочных проб (Burton, A.C. A study of the adjustment of peripheral vascular tone to the requirement of the regulation of body temperature /A.C. Burton, R.M. Taylor //Am. J. Physiol.- 1940. - Vol.129, - P. 566-577; Burton, A.C. Range and variability of the blood flow in the human fingers and the vasomotor regulation of body temperature /A.C. Burton //Am. J. Physiol. - 1939. - Vol.127. - №3. - P. 437-453; Shitzer, A. Simultaneous measurements of finger-tip temperatures and blood perfusion rates in a cold environment /A. Shitzer, A. Stroschein, M.W. Sharp, R.R. Gonzalez, K.B. Pandolf //Journal of thermal biology. - 1997, - Vol.22, - №3, - P. 159-167).Blood flow in the extremities has long been an object of increased interest of physiologists and clinicians, due to its pronounced variability, both at rest and during stress tests (Burton, AC A study of the adjustment of peripheral vascular tone to the requirement of the Regulation of body temperature / AC Burton, RM Taylor // Am. J. Physiol.- 1940. - Vol. 129, - P. 566-577; Burton, AC Range and variability of the blood flow in the human fingers and the vasomotor Regulation of body temperature / AC Burton // Am. J. Physiol. - 1939. - Vol. 127. - No. 3. - P. 437-453; Shitzer, A. Simultaneous measurements of finger-tip temperatures and blood perfusion rates in a cold environment / A. Shitzer, A. Stroschein, MW Sharp, RR Gonzalez, KB Pandolf // J ournal of thermal biology. - 1997, - Vol.22, - No. 3, - P. 159-167).
Область техникиTechnical field
Наиболее распространенными методами контроля колебаний кожного кровотока являются лазерная допплеровская флоуметрия (ЛДФ) и фотоплетизмография (ФПГ) (Wright C.I., Kroner C.I. and Draijer R. 2006, Non-invasive methods and stimuli for evaluating the skin's microcirculation Journal of pharmacological and toxicological methods 54, 1-25). Измерение колебаний кровотока методами ЛДФ и ФПГ имеют ряд ограничений, связанных, прежде всего, с влиянием контакта биологической ткани с датчиком и неоднородностью распределения кровотока по зондируемой области. В этом отношении преимуществом должны обладать бесконтактные методы, с помощью которых возможно реализовать сбор информации о распределении кровотока в исследуемой области ткани и картировать амплитудные значения колебаний, т.е. визуализировать колебания кровотока.The most common methods for controlling skin blood flow fluctuations are laser Doppler flowmetry (LDF) and photoplethysmography (PPG) (Wright CI, Kroner CI and Draijer R. 2006, Non-invasive methods and stimuli for evaluating the skin's microcirculation Journal of pharmacological and toxicological methods 54, 1-25). The measurement of blood flow fluctuations by LDF and FPG methods has a number of limitations associated primarily with the influence of the contact of biological tissue with the sensor and the heterogeneity of the distribution of blood flow in the probed area. In this regard, non-contact methods should be an advantage, with the help of which it is possible to collect information on the distribution of blood flow in the studied tissue region and map the amplitude values of the oscillations, i.e. visualize blood flow fluctuations.
Известен метод изучения кожного кровотока с помощью лазерной допплеровской визуализации (ЛДВ) (Serov A., Steinacher B., Lasser T. Full-field laser Doppler perfusion imaging and monitoring with an intelligent CMOS camera //Optics Express. - 2005. - Т. 13. - №10. - С. 3681-3689) и спекл-контрастный метод LASCA (Briers, J.D., & Webster, S. (1996). Laser speckle contrast analysis (LASCA): a nonscanning, full-field technique for monitoring capillary blood flow. Journal of biomedical optics, 1(2), 174-179). При использовании указанных методов визуализации кровотока возникают трудности в определении концентрации крови (а следовательно, и кровотока) поскольку она зависит от амплитуды лазерного излучения, отраженного или рассеянного биологической тканью. Если происходит изменение структуры ткани, например, переход от кожи к ногтю, то может наблюдаться увеличение амплитуды сигнала вследствие многократного рассеяния излучения ногтевой пластиной, при этом структурные оптические свойства ногтя индивидуальны для каждого испытуемого и возникает неоднозначность в определении концентрации крови под ногтевой пластиной (Тучин В.В. Оптика биологических тканей: методы рассеяния света в медицинской диагностике. пер. с англ. В. Л. Дербова, М.: ФИЗМАТЛИТ - 2013, 811 с.).A well-known method for studying skin blood flow using laser Doppler imaging (LDV) (Serov A., Steinacher B., Lasser T. Full-field laser Doppler perfusion imaging and monitoring with an intelligent CMOS camera // Optics Express. - 2005. - T. 13. - No. 10. - S. 3681-3689) and the speckle-contrast method LASCA (Briers, JD, & Webster, S. (1996). Laser speckle contrast analysis (LASCA): a nonscanning, full-field technique for monitoring capillary blood flow Journal of biomedical optics, 1 (2), 174-179). When using these methods of visualization of blood flow, difficulties arise in determining the concentration of blood (and consequently, blood flow) because it depends on the amplitude of the laser radiation reflected or scattered by biological tissue. If there is a change in the structure of the tissue, for example, a transition from the skin to the nail, then an increase in the signal amplitude can be observed due to multiple scattering of radiation by the nail plate, while the structural optical properties of the nail are individual for each subject and there is ambiguity in determining the concentration of blood under the nail plate (Tuchin V .V. Optics of biological tissues: methods of light scattering in medical diagnostics, trans. From English V.L. Derbova, Moscow: FIZMATLIT - 2013, 811 pp.).
Альтернативой лазерным методам визуализации колебаний кровотока могут стать методы термометрии. Использование тепловизионных методов анализа кровотока обеспечивает бесконтактность измерений, так как они основаны на регистрации собственного излучения объекта. Тепловизионные методы обеспечивают высокую скорость измерений температуры (50 и более измерений в секунду) и широкую область охвата поверхности объекта. Трудности применения тепловизионных методов для визуализации колебаний кровотока связаны в основном с различием формы колебаний кожного кровотока и температуры кожи. При этом существует проблема установления однозначного соответствия между изменениями температуры кожи и кровотока, что вынуждает исследователей рассматривать колебания температуры и кровотока как независимые колебания, между которыми имеется некоторая корреляция.An alternative to laser methods for visualizing blood flow fluctuations can be methods of thermometry. The use of thermal imaging methods for blood flow analysis provides non-contact measurements, since they are based on registration of the object’s own radiation. Thermal imaging methods provide a high speed temperature measurement (50 or more measurements per second) and a wide area of coverage of the surface of the object. The difficulties in using thermal imaging methods to visualize blood flow fluctuations are mainly associated with the difference in the form of fluctuations in skin blood flow and skin temperature. At the same time, there is the problem of establishing an unambiguous correspondence between changes in skin temperature and blood flow, which forces researchers to consider temperature and blood flow fluctuations as independent fluctuations, between which there is some correlation.
Наиболее близким к заявляемому решению является «Способ регистрации микроциркуляции крови» (Подтаев С.Ю., Ершова А.И, Попов А.В., Морозов М.К. Пат. №2390306, опубл. 27.05.2010, Бюл. №15). В соответствии с указанным способом уровень микроциркуляции крови оценивается посредством регистрации температуры на ногтевой фаланге ладонной поверхности указательного пальца пациента. Непрерывно регистрируют температуру с помощью контактного термодатчика в течение 10 минут в исходном состоянии (в течение указанной длительности регистрируются несколько периодов колебаний в эндотелиальном, нейрогенном и миогенном диапазонах), затем в течение 3 минут - во время дыхательной или холодовой пробы и в течение 10 минут после пробы. Вывод о состоянии регуляции кровотока делается на основе установленной авторами корреляции между температурой кожи и колебаниями кровотока, регистрируемыми доплеровским флоуметром (Podtaev S. Wavelet-based correlations of skin temperature and blood flow oscillations/S.Podtaev, M.Morozov, P.Frick //. Cardiovasc. Eng. - 2008. - Vol.8. - N3. - P.185-189). Для получения информации о колебаниях кровотока в дыхательном, миогенном, нейрогенном и эндотелиальном диапазонах используют вейвлет-анализ температурных изменений.Closest to the claimed solution is the "Method for registering blood microcirculation" (Podtaev S.Yu., Ershova A.I., Popov A.V., Morozov MK. Pat. No. 2390306, published on 05.27.2010, Bull. No. 15 ) In accordance with this method, the level of blood microcirculation is estimated by recording the temperature on the nail phalanx of the palm surface of the index finger of the patient. The temperature is continuously recorded using a contact temperature sensor for 10 minutes in the initial state (during the indicated duration, several periods of oscillations are recorded in the endothelial, neurogenic and myogenic ranges), then for 3 minutes during a breathing or cold test and for 10 minutes after samples. The conclusion about the state of blood flow regulation is based on the correlation established by the authors between skin temperature and blood flow fluctuations recorded by the Doppler flowmeter (Podtaev S. Wavelet-based correlations of skin temperature and blood flow oscillations / S. Podtaev, M. Morozov, P. Frick // Cardiovasc. Eng. - 2008. - Vol.8. - N3. - P.185-189). To obtain information about fluctuations in blood flow in the respiratory, myogenic, neurogenic and endothelial ranges, a wavelet analysis of temperature changes is used.
В данном способе вывод о регуляции кровотока делается на основе существования корреляции температуры и кровотока, при этом расчет корреляции проводится с использованием исходных сигналов без каких-либо изменений. Поскольку сигналы колебаний температуры и кровотока имеют различную форму, то для адекватного описания колебаний кровотока требуется модель, объясняющая различия форм сигналов. Как будет показано ниже, использование модельных представлений заявляемого способа позволяет преобразовать температурный сигнал так, чтобы его форма приближалась к форме колебаний кровотока.In this method, the conclusion about the regulation of blood flow is made on the basis of the existence of a correlation of temperature and blood flow, while the calculation of the correlation is carried out using the source signals without any changes. Since the signals of fluctuations in temperature and blood flow have different shapes, an adequate description of the fluctuations in blood flow requires a model to explain the differences in waveforms. As will be shown below, the use of model representations of the proposed method allows you to convert the temperature signal so that its shape is close to the form of fluctuations in blood flow.
Однако в соответствии с указанным способом измерения проводятся только в локальной зоне указательного пальца и не позволяют оценить распределения кровотока в других пальцах и кисти, что открыло бы возможность диагностики, например нарушений иннервации локтевого, лучевого и срединного нервов, сравнение симметричности распределения кровотока на двух противоположных конечностях и т.п.However, in accordance with the indicated method, measurements are carried out only in the local area of the index finger and do not allow to assess the distribution of blood flow in other fingers and hands, which would open up the possibility of diagnosis, for example, disorders of the innervation of the ulnar, radial and median nerves, comparison of the symmetry of the distribution of blood flow on two opposite limbs etc.
Рассмотренный способ анализа параметров кровотока использует температурные измерения, а для обработки экспериментальных данных применяется вейвлет-анализ колебаний температуры, поэтому «Способ регистрации микроциркуляции крови» принят за прототип.The considered method for the analysis of blood flow parameters uses temperature measurements, and wavelet analysis of temperature fluctuations is used to process the experimental data, so the "Method for registering blood microcirculation" is taken as a prototype.
Задачей настоящего решения является визуализация колебаний кожного кровотока в конечностях с помощью регистрации динамики распределения температуры кожи (динамической термограммы) тепловизионной камерой, математической обработки температурных данных и преобразования термограмм в карты распределения колебаний кровотока.The objective of this solution is to visualize fluctuations in skin blood flow in the extremities by registering the dynamics of skin temperature distribution (dynamic thermograms) with a thermal imaging camera, mathematical processing of temperature data and converting thermograms into maps of the distribution of blood flow oscillations.
Технический результат заключается в увеличении исследуемой площади поверхности объекта и повышении точности определения параметров периферического кровотока температурными методами за счет использования новой модели распространения температурного сигнала в биологической ткани и визуализации пространственных изменений колебаний кровотока.The technical result consists in increasing the studied surface area of the object and improving the accuracy of determining the parameters of peripheral blood flow by temperature methods through the use of a new model of the distribution of the temperature signal in biological tissue and visualization of spatial changes in blood flow fluctuations.
Указанный технический результат достигается тем, что способ визуализации колебаний кожного кровотока в конечностях, включающий тепловизионные измерения колебаний температуры конечностей и спектральный анализ колебаний температуры, согласно решению предусматривает регистрацию термограмм конечности испытуемого в течение не менее 20 минут, после чего колебания температуры в каждой точке термограммы подвергаются спектральному анализу (например, вейвлет-анализу), результатом которого является выделение отдельных спектральных составляющих, амплитуда которых изменяется во времени, далее к полученным спектральным составляющим применяют формулу
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1а приведены временные зависимости температуры (штриховая линия) и кровотока (сплошная линия - огибающая ФПГ, измеряемая в вольтах), на фиг. 1б - нормированные значения колебаний кровотока (шкала слева) и восстановленных колебаний кровотока с использованием температурных данных (шкала справа). На фиг. 2 - спектральные составляющие колебаний температуры (штриховые линии) и колебаний кровотока (сплошные линии), построенные для частот 0.01, 0.03, 0.05 Гц, для каждой частоты отмечены различные значения времен запаздывания температурного сигнала Δt1, Δt2, Δt3, уменьшающиеся с ростом частоты. Фиг. 3 - частотная зависимость запаздывания спектральных составляющих температурного сигнала относительно составляющих колебаний кровотока. Фиг. 4 - частотная зависимость затухания спектральных составляющих температурного сигнала ST относительно составляющих колебаний кровотока SBF. Фиг. 5 - пример визуализации колебаний кровотока в конечностях, фиг. 6а - исходный сигнал колебаний температуры пальца, 6б,в - восстановленные сигналы колебаний кровотока в эндотелиальном (фиг. 6б) и нейрогенном (фиг. 6в) диапазонах.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1a shows the time dependences of temperature (dashed line) and blood flow (the solid line is the envelope of the PPG, measured in volts), FIG. 1b - normalized values of blood flow fluctuations (scale on the left) and restored blood flow fluctuations using temperature data (scale on the right). In FIG. 2 - spectral components of temperature fluctuations (dashed lines) and blood flow oscillations (solid lines) constructed for frequencies 0.01, 0.03, 0.05 Hz; for each frequency, different values of the temperature signal delay times Δt 1 , Δt 2 , Δt 3 are noted, decreasing with increasing frequency. FIG. 3 - frequency dependence of the delay of the spectral components of the temperature signal relative to the components of the fluctuations of blood flow. FIG. 4 - frequency dependence of the attenuation of the spectral components of the temperature signal S T relative to the components of the fluctuations in blood flow S BF . FIG. 5 is an example of visualization of blood flow fluctuations in the limbs, FIG. 6a - the initial signal of fluctuations in the temperature of the finger; 6b, c - restored signals of fluctuations in blood flow in the endothelial (Fig. 6b) and neurogenic (Fig. 6c) ranges.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Колебания кровотока в состоянии покоя обусловлены как реакцией на изменение температуры окружающей среды, так и спонтанной регуляцией тонуса сосудов, обуславливающей низкочастотные колебания объемного кровотока в дыхательном, миогенном, нейрогенном и эндотелиальном диапазонах частот (Bernjak, A. Low-frequency blood flow oscillations in congestive heart failure and after β1-blockade treatment /A. Bernjak, P.B.M. Clarkson, P.V.E. McClintock, A. Stefanovska //Microvascular Research, -2008. - Vol.76, - №3, - P. 224-232).Fluctuations in blood flow at rest are caused by both a reaction to a change in ambient temperature and spontaneous regulation of vascular tone, which causes low-frequency fluctuations in volumetric blood flow in the respiratory, myogenic, neurogenic and endothelial frequency ranges (Bernjak, A. Low-frequency blood flow oscillations in congestive heart failure and after β1-blockade treatment / A. Bernjak, PBM Clarkson, PVE McClintock, A. Stefanovska // Microvascular Research, -2008. - Vol. 76, - No. 3, - P. 224-232).
Для восстановления колебаний кровотока по результатам температурных измерений необходимо определить связь двух сигналов. Связь колебаний температуры конечностей с колебаниями кожного кровотока была установлена в результате проведения собственных исследований. В ходе исследований измерялись колебания температуры кожи пальцев и кровотока группы испытуемых, находящихся в нормальных условиях в состоянии покоя в течение 20 минут, с частотой дискретизации 2 Гц. Сигнал кровотока оценивался по огибающей фотоплетизмографического (ФПГ) сигнала, регистрируемого с помощью отражательного датчика KL-79102 (Тайвань). Температура определялась с помощью тепловизора ThermaCam SC 3000 Flir Systems (Швеция) с температурной чувствительностью 0.02°С.To restore blood flow fluctuations according to the results of temperature measurements, it is necessary to determine the relationship between the two signals. The relationship between temperature fluctuations of the extremities and skin blood flow fluctuations was established as a result of our own research. The studies measured fluctuations in the temperature of the skin of the fingers and blood flow of a group of subjects who were under normal conditions at rest for 20 minutes, with a sampling frequency of 2 Hz. The blood flow signal was estimated by the envelope of the photoplethysmographic (PPG) signal recorded using a KL-79102 reflective sensor (Taiwan). The temperature was determined using a ThermaCam SC 3000 Flir Systems thermal imager (Sweden) with a temperature sensitivity of 0.02 ° C.
Регистрация сигнала в течение 20 минут необходима для получения данных об эндотелиальных колебаниях, наибольший период которых равен 200 секундам. Таким образом, за время 20 мин=1200 с будет возможно наблюдение 6 полных периодов колебаний.Signal registration within 20 minutes is necessary to obtain data on endothelial vibrations, the largest period of which is 200 seconds. Thus, over a period of 20 min = 1200 s, it will be possible to observe 6 complete periods of oscillation.
Группу испытуемых составляли 31 человек: 21 мужчина и 10 женщин в возрасте 20-35 лет. Измерения выполнялись после адаптации испытуемых к лабораторным условиям в течение 10-15 мин. Перед измерениями испытуемые не употребляли тонизирующих или алкогольных напитков. Все испытуемые являлись не курящими. Измерения проводились в положении испытуемых сидя, руки располагались на столе с поверхностью из материала, имеющего малую теплоемкость (пенопласт). Указательный палец располагался поверх ФПГ-датчика. Рядом с ФПГ-датчиком регистрировалась средняя температура дистальной фаланге пальца. Вид регистрируемых сигналов приведен на фиг. 1а.The group of subjects was 31 people: 21 men and 10 women aged 20-35 years. The measurements were carried out after the adaptation of the subjects to laboratory conditions for 10-15 minutes. Before measurements, subjects did not consume tonic or alcoholic beverages. All subjects were non-smokers. The measurements were carried out in the position of the test subjects sitting, hands were placed on a table with a surface made of a material having a low heat capacity (polystyrene). The index finger was located on top of the FPG sensor. Near the FPG sensor, the average temperature of the distal phalanx of the finger was recorded. The type of recorded signals is shown in FIG. 1a.
В соответствии с используемой моделью колебания кровотока генерируют тепловую волну, распространяющуюся с некоторой глубины к поверхности кожи. Для волны характерно затухание и конечная скорость распространения. Поэтому между сигналами колебаний температуры и кровотока может быть установлена связь посредством анализа колебаний на отдельных частотах. При этом частотные зависимости задержки и затухания температурного сигнала относительно сигнала кровотока будут характеризовать свойства кожи.In accordance with the model used, blood flow oscillations generate a heat wave propagating from a certain depth to the skin surface. The wave is characterized by attenuation and a finite propagation velocity. Therefore, between the signals of fluctuations in temperature and blood flow, a connection can be established by analyzing fluctuations at individual frequencies. In this case, the frequency dependence of the delay and attenuation of the temperature signal relative to the blood flow signal will characterize the properties of the skin.
Для исследования связи спектральных составляющих колебаний температуры и кровотока использовался вейвлет-анализ с базисом Морле. Использование базиса Морле позволяет однозначно сопоставить масштаб базиса с частотой гармонических колебаний. Получаемые спектральные составляющие имели вид, представленный на фиг. 2. По этим данным анализировали временной сдвиг спектральных составляющих температуры относительно составляющих кровотока и анализ затухания спектральных составляющих температуры. В результате были построены усредненные по группе испытуемых частотные зависимости временного сдвига спектральных составляющих температуры фиг. 3 и затухания спектральных составляющих фиг. 4.To study the relationship between the spectral components of temperature and blood flow fluctuations, a wavelet analysis with a Morlet basis was used. The use of the Morlet basis makes it possible to unambiguously compare the scale of the basis with the frequency of harmonic oscillations. The resulting spectral components had the form shown in FIG. 2. Based on these data, the time shift of the spectral components of the temperature relative to the components of the bloodstream and the analysis of the attenuation of the spectral components of the temperature were analyzed. As a result, the frequency dependences of the temporal shift of the spectral components of the temperature averaged over the group of subjects were constructed. 3 and attenuation of the spectral components of FIG. four.
Аналитически приведенные частотные зависимости временного сдвига и затухания описываются выражениямиThe analytically reduced frequency dependences of the time shift and attenuation are described by the expressions
где z - толщина слоя биоткани, λ - коэффициент теплопроводности кожи, с - удельная теплоемкость кожи, ρ - плотность кожи, fi - частота i-й спектральной составляющей.where z is the thickness of the biological tissue layer, λ is the coefficient of thermal conductivity of the skin, s is the specific heat of the skin, ρ is the density of the skin, f i is the frequency of the i-th spectral component.
Спектральная составляющая кровотока SBF может быть получена посредством преобразования спектральной составляющей температуры ST по формулеThe spectral component of blood flow S BF can be obtained by converting the spectral component of the temperature S T according to the formula
Проводя синтез спектральных составляющих SBF (например, по формуле обратного вейвлет преобразования), получим сигнал, рассматриваемый как колебания кровотока восстановленные из температурных данных. На фиг. 1б приведены зависимости, демонстрирующие, что форма колебаний кровотока, восстановленных из температурных данных (штриховая линия), близка к форме колебаний, регистрируемых датчиком кровотока (сплошная линия).Carrying out the synthesis of the spectral components of S BF (for example, using the inverse wavelet transform formula), we obtain a signal considered as blood flow oscillations recovered from temperature data. In FIG. Dependencies are shown in Fig. 1b, demonstrating that the shape of the blood flow oscillations recovered from the temperature data (dashed line) is close to the shape of the oscillations recorded by the blood flow sensor (solid line).
Использование описанного алгоритма в каждой точке термограммы позволяет визуализировать распределение колебаний кровотока в конечностях. Примеры восстановленных карт распределения колебаний кровотока верхних конечностей приведены на фиг. 5. На фиг. 6а приведен пример кривой изменения температуры в зоне пальца. Восстановленные из данной кривой колебания кровотока эндотелиального диапазона приведены на фиг. 6б, а нейрогенного диапазона - на фиг. 6в.Using the described algorithm at each point of the thermogram allows you to visualize the distribution of blood flow fluctuations in the limbs. Examples of reconstructed maps of the distribution of fluctuations in blood flow of the upper extremities are shown in FIG. 5. In FIG. 6a shows an example of a temperature curve in the area of a finger. The endothelial blood flow fluctuations recovered from this curve are shown in FIG. 6b, and the neurogenic range in FIG. 6c.
Для проверки достоверности колебаний кровотока, восстановленных из температурных данных, проводилось их сопоставление с результатами фотоплетизмографического обследования в нейрогенном и эндотелиальном диапазонах для группы испытуемых. Результаты сопоставления приведены в таблице 1.To check the reliability of blood flow fluctuations recovered from temperature data, they were compared with the results of photoplethysmographic examination in the neurogenic and endothelial ranges for a group of subjects. The results of the comparison are shown in table 1.
Таблица 1. Средние значения корреляции колебаний кровотока, восстановленных из температурных данных, и колебаний, измеренных ФПГ-датчиком кровотока. (Усреднение выполнено по группе из 31 испытуемых, в круглых скобках указаны значения 1 и 3 квартилей распределения значений корреляции).Table 1. Average values of the correlation of blood flow fluctuations recovered from temperature data and fluctuations measured by the PPG-sensor blood flow. (Averaging was performed over a group of 31 subjects; in parentheses are the values of 1 and 3 quartiles of the distribution of correlation values).
(0.005 - 0.02 Гц)Endothelial range
(0.005 - 0.02 Hz)
(0.02 - 0.05 Гц)Neurogenic range
(0.02 - 0.05 Hz)
(0.005-0.05 Гц)Endothelial + Neurogenic Range
(0.005-0.05 Hz)
(0.09, 0.28)0.19
(0.09, 0.28)
(0.22, 0.54)0.41
(0.22, 0.54)
(0.11, 0.18)0.16
(0.11, 0.18)
(0.68, 0.75)0.71
(0.68, 0.75)
(0.51, 0.63)0.57
(0.51, 0.63)
(0.64, 0.74)0.67
(0.64, 0.74)
Данные таблицы показывают увеличение корреляции колебаний в исследуемых диапазонах после обработки от ~ 0.2 до ~ 0.7, что для физиологических систем свидетельствует о высокой степени связи двух процессов. Таким образом, продемонстрировано, что колебания кровотока, восстанавливаемые с использованием заявляемого способа визуализации колебаний кровотока в области конечностей, действительно отражают изменения, регистрируемые датчиком кровотока. Применение используемого алгоритма преобразования колебаний температуры в значения кровотока в каждой точке термограммы и сопоставление каждому найденному значению определенного цвета позволяет визуализировать колебания кровотока, как показано на фиг. 5. По сравнению с фотоплетизмографическими данными метод визуализации распределения колебаний кровотока дает возможность контроля гемодинамики одновременно в нескольких зонах конечности.The data in the table show an increase in the correlation of vibrations in the studied ranges after processing from ~ 0.2 to ~ 0.7, which for physiological systems indicates a high degree of connection between the two processes. Thus, it has been demonstrated that fluctuations in blood flow restored using the proposed method for visualizing fluctuations in blood flow in the limb region do reflect changes recorded by the blood flow sensor. Using the algorithm used to convert temperature fluctuations into blood flow values at each point of the thermogram and matching each found value with a certain color allows you to visualize blood flow fluctuations, as shown in FIG. 5. Compared with photoplethysmographic data, the method of visualizing the distribution of blood flow fluctuations makes it possible to control hemodynamics simultaneously in several zones of the limb.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014104428/14A RU2546099C1 (en) | 2014-02-10 | 2014-02-10 | Method for visualising cutaneous blood flow variations in extremities |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014104428/14A RU2546099C1 (en) | 2014-02-10 | 2014-02-10 | Method for visualising cutaneous blood flow variations in extremities |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2546099C1 true RU2546099C1 (en) | 2015-04-10 |
Family
ID=53295738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014104428/14A RU2546099C1 (en) | 2014-02-10 | 2014-02-10 | Method for visualising cutaneous blood flow variations in extremities |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2546099C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2390306C1 (en) * | 2008-12-08 | 2010-05-27 | Сергей Юрьевич Подтаев | Method for recording blood microcirculation |
RU2405416C1 (en) * | 2009-05-12 | 2010-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Method for diagnostics of functional condition of peripheral vessels |
RU2474379C2 (en) * | 2011-05-04 | 2013-02-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс" (ФГОУ ВПО "Госуниверситет - УНПК") | Diagnostic technique for functional status of microcirculation system in vibration sickness |
-
2014
- 2014-02-10 RU RU2014104428/14A patent/RU2546099C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2390306C1 (en) * | 2008-12-08 | 2010-05-27 | Сергей Юрьевич Подтаев | Method for recording blood microcirculation |
RU2405416C1 (en) * | 2009-05-12 | 2010-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Method for diagnostics of functional condition of peripheral vessels |
RU2474379C2 (en) * | 2011-05-04 | 2013-02-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс" (ФГОУ ВПО "Госуниверситет - УНПК") | Diagnostic technique for functional status of microcirculation system in vibration sickness |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
УСАНОВ Д.А. и др. Оценка функционального состояния кровеносных сосудов по анализу температурной реакции на окклюзионную пробу. Саратовский научно-медицинский журнал 2009г Т.5 N4 с.554-558. WRIHT C I and el. Non-invasive methods and stimuli for evaluating the skin's microcirculation. Journal of pharmacological and toxicological methods 2006 Vol.54 p.1-25 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pereira et al. | Novel methods for pulse wave velocity measurement | |
Kovács et al. | Fetal phonocardiography—past and future possibilities | |
Podtaev et al. | Wavelet-based correlations of skin temperature and blood flow oscillations | |
EP3432802B1 (en) | Fluid flow analysis | |
Chakraborty et al. | Measurement of arterial blood pressure through single-site acquisition of photoplethysmograph signal | |
Al–Fahoum et al. | A multiple signal classification approach for photoplethysmography signals in healthy and athletic subjects | |
Omboni et al. | Ambulatory monitoring of central arterial pressure, wave reflections, and arterial stiffness in patients at cardiovascular risk | |
Lafontant et al. | Comparison of optical measurements of critical closing pressure acquired before and during induced ventricular arrhythmia in adults | |
RU2390306C1 (en) | Method for recording blood microcirculation | |
RU2636880C1 (en) | Device for noninvasive measurement of blood microscirculation flow | |
Kribèche et al. | The Actifetus system: a multidoppler sensor system for monitoring fetal movements | |
Zhang et al. | Pulse transit time-based blood pressure estimation using hilbert-huang transform | |
Okada et al. | Estimation of arterial pulse wave velocities in the frequency domain: method and clinical considerations | |
Danielewska et al. | Phase dependencies between longitudinal corneal apex displacement and cardiovascular signals: is the ocular pulse influenced by the electrical activity of the heart? | |
WO2019220973A1 (en) | Living body internal temperature measuring device | |
RU2546099C1 (en) | Method for visualising cutaneous blood flow variations in extremities | |
RU2669732C1 (en) | Method of determining modulus of longitudinal flexibility of a vessel wall based on endoscopic optical coherence tomography | |
Mizeva et al. | Skin blood flow and temperature oscillations during cold pressor test | |
Morganti et al. | Clinical validation of common carotid artery wall distension assessment based on multigate Doppler processing | |
Ayadi et al. | A new noninvasive method for determining the local (true) wave speed: Application to internal carotid artery | |
Campo et al. | Comparison between multi-channel LDV and PWI for measurement of pulse wave velocity in distensible tubes: Towards a new diagnostic technique for detection of arteriosclerosis | |
Petrov et al. | Monitoring cerebral venous blood oxygenation in neonates with a medical-grade optoacoustic system | |
Bräuer et al. | Nonlinear analysis of blood flux in human vessels | |
Smirni et al. | In-vivo assessment of microvascular functional dynamics by combination of cmOCT and wavelet transform | |
Kucewicz et al. | Plethysmographic arterial waveform strain discrimination by Fisher's method |