Ocena sztywności tętnic na podstawie analizy falkowej sygnału fotopletyzmograficznego

• Autorzy: Wilk B. , Marek W.

Warianty tytułu

EN

Assessment of arterial stiffness based on wavelet analysis of PPG signal

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano wirtualny przyrząd opracowany do oceny sztywności ścian dużych tętnic na podstawie analizy sygnału PPG reprezentującego falę tętna obwodowego. Na podstawie lokalizacji charakterystycznych punktów fali tętna są wyznaczane wartości parametrów stosowanych do oceny sztywności tętnic: CT, PPT, RI, SI, IWD. Do detekcji wcięcia dykrotycznego wykorzystano rozwinięcie falkowe uzyskane za pomocą CWT. Trend sygnału PPG wydzielono na podstawie dekompozycji sygnału wg algorytmu Mallata.

EN

Arterial stiffness is recognized as a major determinant of cardiovascular risk. The arterial pressure waveform contains valuable information indicative of both aortic and systemic arterial stiffness. This paper describes a virtual instrument for assessment of arterial stiffness by analyzing the peripheral pulse waveform. The developed software (in LabVIEW) consists of a program for data acquisition and a program for peripheral pulse wave analysis. To record a peripheral pulse wave at a finger, a transmission-type photoplethysmographic (PPG) sensor was used. The PPG sensor is sensitive to variations in the blood volume. The PPG signal was amplified, acquired using a data acquisition system, and stored. Digital signal processing was then performed. Firstly, a non-linear trend and noise were removed from the PPG signal using the DWT (Fig. 1). Then the characteristic points of the pulse wave were detected using a peak detector (Fig. 2). For identification of an invisible dicrotic notch the CWT was successfully employed (Fig. 4). All the detected peaks were verified using the refractory period as a criterion for false detection. Based on the location of the characteristic points of the pulse wave, several parameters including CT, PPT, SI, RI, IWD were calculated to quantify the arterial stiffness (Tab. 1). This study proposes a simple and effective non-invasive method for assessing arterial stiffness to identify individuals with cardiovascular risk earlier and treat them preventively.

Słowa kluczowe

PL

sztywność tętnic; fala tętna obwodowego; sygnał PPG; detekcja wcięcia dykrotycznego; analiza falkowa

EN

arterial stiffness; peripheral pulse wave; PPG signal; detection of dicrotic notch; wavelet analysis

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 59, nr 12
• Strony: 1301--1303
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wilk B.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów

autor

Marek W.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Wu H. T., et al.: Arterial stiffness using radial arterial waveforms measured at the wrist as an indicator of diabetic control in the elderly. IEEE Trans. on Biomed. Eng., vol. 58, No. 2, pp. 243-251, 2011.
• [2] Jang D. G., et al.: A knowledge-based approach to arterial stiffness estimation using the digital volume pulse. IEEE Trans. on Biomedical Circuits and Systems, vol. 6, No. 4, pp. 366-373, 2012.
• [3] O’Rourke J. M. F.: Time domain analysis of the arterial pulse in clinical medicine. Med. Biol. Eng. Comput., vol. 47, pp. 119-129, 2009.
• [4] Alty S. R., Angarita-Jaimes N., Millasseau S. C., Chowienczyk P. J.: Predicting arterial stiffness from the digital volume pulse waveform. IEEE Trans. on Biomed. Eng., vol. 54, No. 12, pp. 2268-2275, 2007.
• [5] Korpas D., Hálek J., Doležal L.: Parameters Describing the PulseWave. Physiol. Res. vol. 58, pp. 473-479, 2009.
• [6] Wilk B.: Ocena sztywności tętnic na podstawie analizy kształtu fali tętna obwodowego, PAK, vol. 55, Nr 12, s. 1001-1003, 2009.
• [7] Mallat S.: A Wavelet Tour of Signal Processing. Academic Press, San Diego-London, 1998