RU2723763C1 - Method of wavelet-introscopy of vascular network of blood channel - Google Patents
Method of wavelet-introscopy of vascular network of blood channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2723763C1 RU2723763C1 RU2019108517A RU2019108517A RU2723763C1 RU 2723763 C1 RU2723763 C1 RU 2723763C1 RU 2019108517 A RU2019108517 A RU 2019108517A RU 2019108517 A RU2019108517 A RU 2019108517A RU 2723763 C1 RU2723763 C1 RU 2723763C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wavelet
- unit
- vascular network
- diagram
- section
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000002792 vascular Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 239000008280 blood Substances 0.000 title abstract description 7
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 title abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 claims abstract description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 5
- 210000005166 vasculature Anatomy 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 abstract description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 6
- 230000004807 localization Effects 0.000 abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013186 photoplethysmography Methods 0.000 description 12
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000005792 cardiovascular activity Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 210000002565 arteriole Anatomy 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000036770 blood supply Effects 0.000 description 1
- 230000011128 cardiac conduction Effects 0.000 description 1
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 1
- 230000001447 compensatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000004217 heart function Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 1
- 238000010937 topological data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 210000000264 venule Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0295—Measuring blood flow using plethysmography, i.e. measuring the variations in the volume of a body part as modified by the circulation of blood therethrough, e.g. impedance plethysmography
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
- G06F17/148—Wavelet transforms
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Pathology (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Algebra (AREA)
- Physiology (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hematology (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области медицинской техники для диагностики состояния сердечно-сосудистой деятельности методом структурно-топологического анализа сосудистой сети кровеносного русла, а именно к способу для вейвлет-интроскопии - метода регистрации и визуализации состояния сосудистой сети кровеносного русла с помощью вейвлет-преобразования биосигналов.The present invention relates to the field of medical equipment for diagnosing the state of cardiovascular activity by the method of structural and topological analysis of the vasculature of the bloodstream, and in particular to a method for wavelet introscopy, a method for recording and visualizing the state of the vasculature of the bloodstream using wavelet transform of biosignals.
Для диагностики состояния сердечно-сосудистой деятельности применяется в основном фотоплетизмография (ФПГ) и реография (РГ).To diagnose the state of cardiovascular activity, mainly photoplethysmography (PPG) and rheography (RG) are used.
Фотоплетизмография - бескровный метод исследования кровенаполнения живых тканей организма, основанный на регистрации пульсовых колебаний оптической плотности (светопропускания или светоотражения) тканей, обусловленных функцией сердца.Photoplethysmography is a bloodless method for studying the blood supply to living tissues of the body, based on recording pulse fluctuations in the optical density (light transmission or light reflection) of tissues due to heart function.
Реография - неинвазивный метод исследования кровообращения. Основное назначение реографических методов исследований - оценка состояния кровообращения в органах и тканях.Rheography is a non-invasive method of blood circulation research. The main purpose of rheographic research methods is to assess the state of blood circulation in organs and tissues.
Известен способ регистрации пульсовой волны (патент №2199943, МПК: А61В 5/02), включающий освещение кровонесущей ткани, преобразование светового потока, обусловленного рассеянием на кровонесущей ткани, в электрический сигнал с помощью оптоэлектронного преобразователя и обработку полученной пульсовой волны, позволяющую измерять и анализировать физиологические параметры, отличающийся тем, что на кровонесущей ткани располагают несколько фоточувствительных областей оптоэлектронного преобразователя, размещая их на находящихся рядом местах кровонесущей ткани, причем производят ориентацию фоточувствительных областей таким образом, чтобы выявлять локальные зоны пульсации.A known method of registering a pulse wave (patent No. 2199943, IPC: АВВ 5/02), including illumination of a blood-bearing tissue, converting the light flux caused by scattering on a blood-bearing tissue, into an electrical signal using an optoelectronic converter and processing the resulting pulse wave, which allows to measure and analyze physiological parameters, characterized in that several photosensitive regions of the optoelectronic transducer are placed on the blood-bearing tissue, placing them at adjacent locations of the blood-bearing tissue, the photosensitive regions being oriented in such a way as to identify local zones of pulsation.
Недостатком этого аналога является невозможность визуализации сосудистой сети пациента и выявления состояния конкретных участков кровеносного русла, локализации и точного определения области нарушения сосудистой сети.The disadvantage of this analogue is the inability to visualize the patient's vasculature and to identify the status of specific sections of the bloodstream, localization and accurate determination of the area of vascular network disturbance.
Известен способ регистрации латентной электрокардиограммы всех разделов четырехкамерного сердца и устройство для его осуществления (патент №2633347), реализующий метод визуализации и регистрации латентной электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца, заключающийся в том, что биопотенциалы с ЭКГ-электродов, установленных на теле пациента, усиливают в блоке усилителя электрокардиографических сигналов (ЭКС), затем преобразуют в цифровую форму данных ЭКС блоком аналого-цифрового преобразования ЭКС, к которому подключен блок хранения данных и wi-fi-устройство для беспроводной связи с планшетным персональным компьютером (ППК), массив цифровых данных ЭКС подвергают вейвлет-преобразованию в блоке вейвлет-преобразования ЭКС и затем производят вейвлет-сечение вейвлет-диаграммы ЭКС в блоке вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы и выявляют электрическую активность различных сегментов проводящей нервной системы сердца в блоке обработки ЭКС и отображают ее на дисплее ППК.A known method of recording latent electrocardiograms of all sections of a four-chamber heart and a device for its implementation (patent No. 2633347), which implements a method of visualization and registration of latent electrical activity of all sections of a four-chamber heart, which consists in the fact that the biopotentials from ECG electrodes installed on the patient’s body, strengthen in the block of the amplifier of electrocardiographic signals (EX), then they are digitized by the EX-unit of analog-to-digital conversion of the EX, to which the data storage unit and Wi-Fi device for wireless communication with a tablet personal computer (PPC), an array of digital data of the EX subjected to the wavelet transform in the EX-wavelet transform block and then the EX-wavelet section in the wavelet-cross-section of the wavelet diagram is performed and the electrical activity of various segments of the cardiac nervous system in the EX processing unit is revealed and displayed on the PPC display.
Устройство регистрации латентной электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца для осуществления способа, состоящее из системы грудных ЭКГ-электродов для съема биопотенциалов ЭКС с пациента и подключенных на вход блока усилителя ЭКС для усиления биопотенциалов ЭКС, выход которого подключен ко входу блока микропроцессорного аналого-цифрового преобразования ЭКС, для последующей передачи массива цифрованных данных ЭКС в блок хранения данных и передачи дистанционно через wi-fi-устройство на вход блока обработки ЭКС, реализованного на ППК. В устройство дополнительно включены блок вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы; блок вейвлет-преобразования ЭКС, вход которого подключен к выходу блока аналого-цифрового преобразования ЭКС, выход блока вейвлет-преобразования ЭКС подключен ко входу блока вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы, производят вейвлет-сечение вейвлет-диаграммы ЭКС в блоке вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы ЭКС, где производится выделение латентной ЭКГ, причем выход блока вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы подключен ко входу блока обработки электрокардиографических сигналов для покадровой визуализации всех фаз работы проводящей системы сердца.A device for recording latent electrical activity of all sections of a four-chamber heart for the implementation of the method, consisting of a system of thoracic ECG electrodes for collecting the biopotentials of the EX from the patient and connected to the input of the EX amplifier block to amplify the EC biopotentials, the output of which is connected to the input of the microprocessor analog-to-digital conversion EX , for the subsequent transfer of the array of digitized EX data to the data storage unit and transmission remotely via a wi-fi device to the input of the EX processing unit implemented on the control panel. The device additionally includes a block of wavelet sections of the wavelet diagram; the EX-wavelet transform unit, the input of which is connected to the EX-analog-to-digital conversion unit output, the EX-wavelet transform unit output is connected to the input of the wavelet-section section of the wavelet diagram, the EX-wavelet section is made in the wavelet-section section of the wavelet section ECS diagrams, where a latent ECG is extracted, and the output of the wavelet section of the wavelet diagram is connected to the input of the processing unit of electrocardiographic signals for frame-by-frame visualization of all phases of the cardiac conduction system.
Недостатками известного способа и устройства для осуществления способа является то, что метод вейвлет-интроскопии используется лишь для визуализации процессов в проводящей нервной системе сердца, но не используется для неинвазивного определения нарушений в сосудистой сети кровеносного русла и повышение точности локализации и оперативности их выявления, а также получение детальной информации при прохождении пульсовой волны и осуществления постоянного дистанционного контроля состояния сосудов без ограничения подвижности пациента, чего не достигается в существующих аналогах.The disadvantages of the known method and device for implementing the method is that the wavelet introscopy method is used only to visualize processes in the conducting nervous system of the heart, but is not used for non-invasive determination of disorders in the vasculature of the bloodstream and to increase the accuracy of localization and the speed of their detection, as well as obtaining detailed information during the passage of the pulse wave and the implementation of constant remote monitoring of the state of the vessels without limiting the patient's mobility, which is not achieved in existing analogues.
Данное техническое решение принимается в качестве прототипа.This technical solution is taken as a prototype.
Для заявленного способа вейвлет-интроскопии сосудистой сети кровеносного русла и для ближайшего для него прототипа выявлены следующие общие существенные признаки: устанавливают на теле пациента ЭКГ-электроды, биопотенциалы с которых усиливают в блоке усилителя электрокардиографических сигналов, затем преобразуют в цифровую форму данных ЭКС блоком аналого-цифрового преобразования, к которому подключен блок хранения данных и wi-fi-устройство для беспроводной связи с планшетным персональным компьютером, массив цифровых данных ЭКС подвергают вейвлет-преобразованию в блоке вейвлет-преобразования и затем производят вейвлет-сечение (ВС) вейвлет-диаграммы (ВД) ЭКС в блоке вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы, выявляют электрическую активность различных сегментов проводящей нервной системы сердца в блоке обработки ЭКС и отображают ее на дисплее ППК.For the claimed method of wavelet introscopy of the vasculature of the bloodstream and for the closest prototype for it, the following common essential features were identified: ECG electrodes are installed on the patient’s body, the biopotentials of which are amplified in the amplifier unit of the electrocardiographic signals, then converted into the digital form of the ECS data by the analog- a digital conversion, to which a data storage unit and a Wi-Fi device for wireless communication with a tablet personal computer are connected, the digital data array EX is subjected to a wavelet transform in the wavelet transform unit and then a wavelet section (BC) of the wavelet diagram (VD) is produced ) EX in the block of the wavelet section of the wavelet diagram, reveal the electrical activity of various segments of the conducting nervous system of the heart in the processing unit of the EX and display it on the display of the PPC.
Технической проблемой настоящего изобретения является повышение точности локализации и оперативности неинвазивного определения нарушений сосудистой сети кровеносного русла, получение детальной информации при прохождении пульсовой волны ФПГ и РГ по всем фрагментам сосудистой сети кровеносного русла и возможность осуществления постоянного дистанционного контроля состояния сосудов без ограничения подвижности пациента.The technical problem of the present invention is to increase the accuracy of localization and the efficiency of non-invasive determination of disorders of the vascular network of the bloodstream, obtaining detailed information during the passage of the pulse wave of PPG and RG on all fragments of the vascular network of the bloodstream and the possibility of constant remote monitoring of the state of the vessels without limiting the patient's mobility.
Поставленная техническая проблема решается способом вейвлет-интроскопии сосудистой сети кровеносного русла, заключающимся в том, что устанавливают на теле пациента ЭКГ-электроды, биопотенциалы с которых усиливают в блоке усилителя электрокардиографических сигналов, затем преобразуют в цифровую форму данных ЭКС блоком аналого-цифрового преобразования, к которому подключен блок хранения данных и wi-fi-устройство для беспроводной связи с планшетным персональным компьютером, массив цифровых данных ЭКС подвергают вейвлет-преобразованию в блоке вейвлет-преобразования и затем производят вейвлет-сечение вейвлет-диаграммы ЭКС в блоке вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы, выявляют электрическую активность различных сегментов проводящей нервной системы сердца в блоке обработки ЭКС и отображают ее в блоке визуализации, отличающимся от прототипа тем, что дополнительно с ЭКГ-электродами на теле пациента устанавливают датчики фотоплетизмограммы и реограммы, получают с них биосигналы, усиливают их в соответствующих блоках усилителей ФПГ и РГ биосигналов, затем данные биосигналов преобразуют в цифровую форму блоком аналого-цифрового преобразования, производят вейвлет-преобразование биосигналов в блоке вейвлет-преобразования, в пределах кардиоцикла на каждом шаге вейвлет-преобразования определяют скелетную функцию вейвлет-диаграммы, далее эту функцию обрабатывают в блоке вейвлет-сечения, в котором выявляют узлы скелетной функции по кратному увеличению количества ее ветвей в точках ветвления ВД, координаты которых в виде времени скачка и шага вейвлет-преобразования соответствуют началам сегментов сосудистой сети и идентифицируют в блоке ВС ВД, затем визуализируют топологию всех сегментов сосудистой сети в блоке визуализации.The posed technical problem is solved by the method of wavelet introscopy of the vascular network of the bloodstream, which consists in installing ECG electrodes on the patient’s body, the biopotentials of which are amplified in the amplifier unit of the electrocardiographic signals, then converted into digital form of the EC data by the analog-to-digital conversion unit, to to which a data storage unit and a Wi-fi device for wireless communication with a tablet personal computer are connected, the digital EX data array is subjected to a wavelet transform in the wavelet transform unit and then the wavelet section of the EX wavelet diagram is performed in the wavelet section of the wavelet diagram , the electrical activity of various segments of the conduction nervous system of the heart is detected in the ECS processing unit and displayed in the visualization unit, which differs from the prototype in that, in addition to the ECG electrodes, photoplethysmogram sensors and rheograms are installed on the patient’s body, they receive biosignals, amplify them accordingly the corresponding blocks of the PPG and RG amplifiers of the biosignals, then the biosignal data is digitized by the analog-to-digital conversion unit, the wavelet transform of the biosignals is performed in the wavelet transform unit, the skeletal function of the wavelet diagram is determined within the cardiac cycle at each step of the wavelet transform, then this the function is processed in the block of the wavelet section, in which the nodes of the skeletal function are revealed by a multiple increase in the number of its branches at the branch points of the VD, the coordinates of which in the form of the jump time and the step of the wavelet transform correspond to the beginnings of the vascular network segments and are identified in the VD block of the VD, then visualized the topology of all segments of the vasculature in the visualization block.
Изобретение можно использовать как для визуализации состояния сосудистой сети кровеносного русла пациента, так и для неинвазивного определения нарушений в сосудистой сети кровеносного русла и повышение точности локализации и оперативности их выявления, а также получение детальной информации о прохождении пульсовой волны и возможность осуществления постоянного дистанционного контроля сосудистой сети кровеносного русла для оценки состояния кровообращения в органах и тканях, а именно:The invention can be used both for visualizing the state of the vasculature of the patient’s bloodstream and for non-invasive determination of disorders in the vasculature of the bloodstream and improving the accuracy of localization and the speed of their detection, as well as obtaining detailed information about the passage of the pulse wave and the possibility of constant remote monitoring of the vascular network the bloodstream to assess the state of blood circulation in organs and tissues, namely:
- оценки состояния сегментов сосудистой сети;- assessment of the state of the segments of the vascular network;
- изучения изменений кровотока при функциональных и фармакологических пробах;- study of changes in blood flow during functional and pharmacological tests;
- динамического наблюдения за пациентами;- dynamic monitoring of patients;
- оценки эффективности применяемого лечения;- assessment of the effectiveness of the applied treatment;
- оценки компенсаторных возможностей.- assessment of compensatory opportunities.
В медицинской практике в настоящее время игнорируется сложный характер пульсовой волны, спектр которой формируется вследствие возникновения турбулентностей в узлах ветвления сосудистой сети при изменении сечения ветвей при дихотомии. На обычной ФПГ и РГ невозможно локализовать дефекты кровеносного русла. Вейвлет-преобразование дает частотную и временную информацию по ФПГ и РГ. Таким образом, все элементы вейвлет-диаграммы отображают тонкую структуру процессов происходящих при прохождении пульсовой волны по кровеносному руслу, фазовые и амплитудные отношения во всех частях кровеносной сети.In medical practice, the complex nature of the pulse wave, whose spectrum is formed due to the occurrence of turbulence in the nodes of the branching of the vasculature with a change in the cross-section of branches during a dichotomy, is currently ignored. On ordinary PPG and RG, it is impossible to localize defects in the bloodstream. The wavelet transform provides frequency and time information on FIG and WG. Thus, all the elements of the wavelet diagram reflect the fine structure of the processes occurring during the passage of the pulse wave through the bloodstream, phase and amplitude relationships in all parts of the circulatory network.
Заявленный способ вейвлет-интроскопии сосудистой сети достигается путем вейвлет-преобразования ФПГ и РГ, с помощью которого можно выявить топологию сосудистой сети со всеми ее сегментами. Приведенный способ показывает эффективность такого подхода к анализу гидродинамических процессов в кровеносном русле, на основе вейвлет-преобразования.The claimed method of wavelet introscopy of the vascular network is achieved by the wavelet transform of PPG and RG, with which you can identify the topology of the vascular network with all its segments. The above method shows the effectiveness of this approach to the analysis of hydrodynamic processes in the bloodstream, based on the wavelet transform.
Техническая сущность и принцип действия предложенного способа поясняются следующими графическими материалами:The technical nature and principle of operation of the proposed method are illustrated by the following graphic materials:
- на фиг. 1 изображено кровеносное русло в организме пациента;- in FIG. 1 shows the bloodstream in the patient's body;
- на фиг. 2 - нормальный ФПГ- или РГ-биосигнал и результат его обработки путем вейвлет-преобразования (ВП) и скелетная функция вейвлет-диаграммы (ВД) ФПГ;- in FIG. 2 - normal PPG or RG biosignal and the result of its processing by wavelet transform (VP) and the skeletal function of the wavelet diagram (VD) of the PPG;
- на фиг. 3 представлены фазы распространения пульсовой волны на топологии сети;- in FIG. Figure 3 shows the propagation phases of the pulse wave on the network topology;
- на фиг. 4 представлены фазы распространения пульсовой волны на топологии ВД;- in FIG. 4 shows the propagation phases of the pulse wave on the topology of the VD;
- на фиг. 5 представлена гистограмма распределения скейлингов ветвления скелетной функции ВД ПВ;- in FIG. 5 shows a histogram of the distribution of scaling branching of the skeletal function of the VD PV;
- на фиг. 6 - алгоритм выявления узлов скелетной функции;- in FIG. 6 is an algorithm for identifying skeletal function nodes;
- на фиг. 7 - блок-схема устройства для вейвлет-интроскопии сосудистой сети.- in FIG. 7 is a block diagram of a device for wavelet introscopy of the vasculature.
Для получения сигналов пульсовой волны (ПВ) на теле пациента 1 устанавливается система, например, из трех ЭКГ-электродов 2, подключенных на вход блока усилителя электрокардиографических сигналов 3, по меньшей мере, два фотоплетизмографических датчика 4 и 5 и, по меньшей мере, два реографических датчика 6 и 7, подключенные на соответствующие входы блоков усилителей ФПГ биосигналов 8 и РГ биосигналов 9. Выходы усилителей ЭКГ 3 и усилителей биосигналов ФПГ 8 и РГ 9 соединены с блоком микропроцессорного аналого-цифрового преобразования 10, с выхода которого цифровые данные поступают на вход микропроцессора 11, который формирует файлы данных, для последующей передачи в виде массива цифровых данных с в блок хранения данных 12 и дистанционно через wi-fi-устройство беспроводной связи 13 в блок вейвлет-преобразования 14, программно реализованный на планшетном персональном компьютере, выход блока вейвлет-преобразования 14 подключен ко входу блока вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы 15, где с помощью ВС ВД ПВ производится выделение узлов скелетной функции ПВ, причем выход блока вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы 15 подключен ко входу блока визуализации ПВ 16 (например, дисплей ППК или смартфона) для визуализации всех сегментов сосудистой сети на ВД и определения узлов скелетной функции в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг. 6.To obtain pulse wave (PV) signals, a system, for example, of three
Пульсовая волна (ПВ) в кровотоке распространяется по кровеносному руслу в виде одиночных волн (солитонов). ПВ распространяется от сердца сначала по крупным артериям, затем по артериолам и капиллярам, далее по венолам и венам обратно к сердцу (фиг. 1).The pulse wave (PV) in the bloodstream propagates through the bloodstream in the form of single waves (solitons). PV spreads from the heart, first through the large arteries, then through the arterioles and capillaries, then through the venules and veins back to the heart (Fig. 1).
При прохождении возбуждения по ветвям сосудистой сети, на каждом фрагменте, при изменении сечения ветвей сети, возникают турбулентности кровотока в узлах ветвления сосудистой сети, формирующие спектр сигнала (фиг. 3, 4). Сосудистая система ветвится со скейлингом, близким к "золотому сечению", что показывает статистический анализ фрактальной структуры (фиг. 5) подтверждает их близость к нормальному закону распределения с модой близкой к «золотому сечению» и объясняет формирование вейвлет-спектра ФПГ и РГ в виде самоподобной фрактальной структуры, каждый из элементов которой отражает прохождение возбуждения по соответствующему сегменту самоподобной фрактальной структуры сосудистой сети, ветвящейся по закону близкому к "золотому сечению". На фиг. 6 представлен алгоритм выявления узлов скелетной функции.With the passage of excitation along the branches of the vasculature, on each fragment, with a change in the cross section of the branches of the network, blood flow turbulences occur at the branch nodes of the vasculature, forming a signal spectrum (Fig. 3, 4). The vascular system branches with scaling close to the "golden section", which shows a statistical analysis of the fractal structure (Fig. 5) confirms their proximity to the normal distribution law with a mode close to the "golden section" and explains the formation of the wavelet spectrum of PPG and RG in the form a self-similar fractal structure, each of whose elements reflects the passage of excitation along the corresponding segment of the self-similar fractal structure of the vasculature, branching according to a law close to the "golden section". In FIG. Figure 6 shows an algorithm for identifying skeletal function nodes.
Способ вейвлет-интроскопии сосудистой сети кровеносного русла осуществляется устройством, состоящим из системы, например, трех грудных ЭКГ-электродов 2, подключенных на вход блока усилителя ЭКС 3; по меньшей мере, двух фотоплетизмографических датчиков 4 и 5 и, по меньшей мере, двух реографических датчиков 6 и 7, подключенных на соответствующие входы блоков усилителей биосигналов РГ 8 и ФПГ 9; блока микропроцессорного аналого-цифрового преобразования 10, с выхода которого цифровые данные поступают на вход микропроцессора 11; блока хранения цифровых данных 12; wi-fi-устройства беспроводной связи 13; блока вейвлет-преобразования 14, программно реализованного на планшетном персональном компьютере; блока вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы 15; выход которого подключен ко входу блока визуализации ПВ 16.The method of wavelet introscopy of the vascular network of the bloodstream is carried out by a device consisting of a system, for example, three
Таким образом, с помощью вейвлет-преобразования можно выявить последовательность прохождения ПВ по сосудистой сети как структуру процесса, в виде картины линий локальных экстремумов вейвлет-диаграммы. Вейвлет-преобразование ФПГ и РГ является наиболее адекватным пространственно-временным отображением фаз и амплитуд прохождения волны в сосудистой сети.Thus, using the wavelet transform, it is possible to identify the sequence of passage of the PV through the vasculature as a process structure, in the form of a picture of the lines of the local extrema of the wavelet diagram. The wavelet transform of the PPG and the RG is the most appropriate spatiotemporal display of the phases and amplitudes of the wave propagation in the vascular network.
Достигаемым изобретением техническим результатом заявляемого способа являются возможность получить детальную информацию о состоянии кровеносного русла сосудистой сети пациента.Achievable invention the technical result of the proposed method is the ability to obtain detailed information about the state of the bloodstream of the patient's vasculature.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019108517A RU2723763C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Method of wavelet-introscopy of vascular network of blood channel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019108517A RU2723763C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Method of wavelet-introscopy of vascular network of blood channel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2723763C1 true RU2723763C1 (en) | 2020-06-17 |
Family
ID=71095855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019108517A RU2723763C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Method of wavelet-introscopy of vascular network of blood channel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2723763C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2252692C2 (en) * | 2003-07-25 | 2005-05-27 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ФИРМА "Медиком МТД" | Method and device for studying functional state of brain and method for measuring subelectrode resistance |
| JP2008212745A (en) * | 2001-06-22 | 2008-09-18 | Cardiodigital Ltd | Wavelet-based analysis of pulse oximetry signal |
| WO2013036821A1 (en) * | 2011-09-09 | 2013-03-14 | Nellcor Puritan Bennett Ireland | Venous oxygen saturation systems and methods |
| US20140213862A1 (en) * | 2013-01-28 | 2014-07-31 | Covidien Lp | Wavelet-based system and method for analyzing a physiological signal |
| US9113830B2 (en) * | 2011-05-31 | 2015-08-25 | Nellcor Puritan Bennett Ireland | Systems and methods for detecting and monitoring arrhythmias using the PPG |
| RU2633347C2 (en) * | 2015-08-24 | 2017-10-11 | Федеральное бюджетное учреждение "Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Красноярском крае" | Method for registration of latent electrocardiogram of all sections of four-chamber heart and device for its implementation |
| CN109222990A (en) * | 2018-08-09 | 2019-01-18 | 复旦大学 | PPG based on multilayer time-delay neural network removal motion artifacts monitors system |
-
2019
- 2019-03-25 RU RU2019108517A patent/RU2723763C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008212745A (en) * | 2001-06-22 | 2008-09-18 | Cardiodigital Ltd | Wavelet-based analysis of pulse oximetry signal |
| RU2252692C2 (en) * | 2003-07-25 | 2005-05-27 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ФИРМА "Медиком МТД" | Method and device for studying functional state of brain and method for measuring subelectrode resistance |
| US9113830B2 (en) * | 2011-05-31 | 2015-08-25 | Nellcor Puritan Bennett Ireland | Systems and methods for detecting and monitoring arrhythmias using the PPG |
| WO2013036821A1 (en) * | 2011-09-09 | 2013-03-14 | Nellcor Puritan Bennett Ireland | Venous oxygen saturation systems and methods |
| US20140213862A1 (en) * | 2013-01-28 | 2014-07-31 | Covidien Lp | Wavelet-based system and method for analyzing a physiological signal |
| RU2633347C2 (en) * | 2015-08-24 | 2017-10-11 | Федеральное бюджетное учреждение "Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Красноярском крае" | Method for registration of latent electrocardiogram of all sections of four-chamber heart and device for its implementation |
| CN109222990A (en) * | 2018-08-09 | 2019-01-18 | 复旦大学 | PPG based on multilayer time-delay neural network removal motion artifacts monitors system |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АЛДОНИН Г.М. Структурный анализ самоорганизующихся систем. - Красноярск: Сиб. Федер. Ун-т, 2017. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12011276B2 (en) | Non-invasive method and system for measuring myocardial ischemia, stenosis identification, localization and fractional flow reserve estimation | |
| Mhajna et al. | Wireless, remote solution for home fetal and maternal heart rate monitoring | |
| CN113557576A (en) | Methods and systems for configuring and using neural networks in characterizing physiological systems | |
| van Gent et al. | Heart rate analysis for human factors: Development and validation of an open source toolkit for noisy naturalistic heart rate data | |
| CN113727638A (en) | Method and system for automatically quantizing signal quality | |
| Sharma et al. | Extraction of fetal ECG using ANFIS and the undecimated-wavelet transform | |
| Jiang et al. | Continuous blood pressure estimation based on multi-scale feature extraction by the neural network with multi-task learning | |
| Hasan et al. | Fetal electrocardiogram extraction and R-peak detection for fetal heart rate monitoring using artificial neural network and Correlation | |
| US11529084B2 (en) | Cardiovascular detection system and method | |
| Stepanov et al. | Beat-to-beat cardiovascular hemodynamic parameters based on wavelet spectrogram of impedance data | |
| RU2723763C1 (en) | Method of wavelet-introscopy of vascular network of blood channel | |
| WO2018045499A1 (en) | Pulse wave diagnostic system having respiratory wave collection function | |
| RU182802U1 (en) | PULSE WAVE CONTOUR ANALYSIS DEVICE | |
| Desai et al. | A comparison and quantification of fetal heart rate variability using Doppler ultrasound and direct electrocardiography acquisition techniques | |
| Böttrich | Signal separation for transabdominal non-invasive fetal pulse oximetry using comb filters | |
| Li et al. | The establishment of a non-invasive continuous blood pressure measure system based on pulse transit time | |
| Ferroukhi et al. | Robust and reliable PPG and ECG integrated biosensor | |
| Oweis et al. | A PC-aided optical foetal heart rate detection system | |
| Wang et al. | Noninvasive cardiac output monitoring system based on photoplethysmography | |
| Gini et al. | Portable fetal ECG extractor from abdECG | |
| RU168518U1 (en) | Acceleration photoplethysmography device | |
| Li et al. | Noninvasive continuous blood pressure estimation algorithm based on features of pulse waves | |
| Pilt et al. | The aortic pulse wave velocity estimation for arterial stiffness assessment | |
| Fainzilberg | Expanding of intellectual possibilities of digital tonometers for home using | |
| Ishwarya et al. | Acoustic Plethysmography for Aortic Pulse Wave Velocity Measurement: In-Vitro and In-Vivo Feasibility Study |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210326 |