Zależności widmowo-fazowe pomiędzy wzdłużnym ruchem oka a pulsowaniem naczyń tętniczych

• Autorzy: Danielewska M. , Iskander R.

Warianty tytułu

EN

Spectral and phase dependencies between axial eye displacements and pulsation of blood vessels

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem niniejszej pracy jest synchroniczna rejestracja wzdłużnych przemieszczeń wierzchołka rogówki oka LCAD (ang. Longitudinal Corneal Apex Displacement), pulsowania naczyń tętniczych oraz analiza amplitudowo-fazowa zarejestrowanych sygnałów przy zastosowaniu metod estymacji widma i fazy. Sygnał LCAD lewego oka mierzono nieinwazyjnie za pomocą ultradźwiękowego czujnika do pomiaru odległości, a sygnał pulsu rejestrowano przy pomocy pulsoksymetru umieszczonego na płatku ucha. Wyniki uzyskane dla kontrolnej grupy zdrowych ochotników wykazały, iż amplitudy składowych częstotliwościowych zawarte w widmach sygnałów LCAD i pulsu mogą stanowić cechę indywidualną osoby badanej. Ponadto, wartości opóźnień czasowych pomiędzy sygnałami LCAD i pulsu, reprezentowanymi przez podstawową częstotliwość związaną z rytmem serca, są parametrami powtarzalnymi dla danej osoby. Zaproponowana analiza zależności fazowych i amplitudowych sygnałów tętna gałkowego i pulsowania naczyń tętniczych może być pomocna w wyjaśnieniu zjawiska propagacji fali ciśnienia krwi do oka, co może być w przyszłości przydatne w oszacowaniu nowych aspektów hemodynamicznych w diagnostyce jaskry przy normalnym ciśnieniu.

EN

The goal of the study is to measure longitudinal corneal apex displacements (LCAD) synchronically with blood pulsation, and the spectral and phase analyses of these signals. LCAD was noninvasively registered using an ultrasonic distance sensor, while a blood pulse signal was measured using a pulse oximeter placed on an earlobe. Results obtained for a control group of healthy subjects showed that amplitudes of frequency content of LCAD and pulse spectra might be an individual feature of each person. Time delays calculated between considered signals for the fundamental frequency related to the heart rate were found to be reproducible person’s parameters. Spectral and phase analyses of LCAD and pulse could be used to explain the process of blood pressure wave propagation to the eyeball. Also, further calculations of time delays between LCAD and cardiovascular signals might give more information about the ocular circulation and be useful in diagnosing of the normal tension glaucoma.

Słowa kluczowe

PL

wzdłużne przemieszczenia rogówki oka; fala pulsu; opóźnienia czasowe; analiza widmowa

EN

longitudinal corneal displacements; loblood pulsation; time delays; spectral analysis

• Wydawca: Jacek Doskocz
• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 19, nr 2
• Strony: 72--78

Twórcy

autor

Danielewska M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Instytut Fizyki, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27

autor

Iskander R.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Instytut Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej, 50-377 Wrocław, Plac Grunwaldzki 13

Bibliografia

• [1] R.B. Northrop, S.S. Nilakhe: A non-touch ocular pulse measurement system for the diagnosis of carotid occlusions, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 24, 1977, s. 139–148.
• [2] D. Trew, C. James, S. Thomas, R. Sutton, S. Smith: Factors influencing the ocular pulse – the heart rate, Graefes Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology, vol. 229, 1991, s. 553–556.
• [3] T. Bosley, M. Cohen, W. Gee, J. Reed III: Amplitude of the Ocular Pneumoplethysmography waveform is correlated with cardiac output, Stroke, vol. 24, 1993, s. 6–9.
• [4] M. Kowalska, H. Kasprzak, D.R. Iskander, M. Danielewska, D. Mas: Ultrasonic in-vivo measurement of ocular surface expansion, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 58, 2011, s. 674–680.
• [5] D.W. Evans, S.L. Hosking, S.J. Embleton, A.J. Morgan, J.D. Barlett: Spectral content of the intraocular pressure pulse wave: glaucoma patients versus normal subject, Graefes Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology, vol. 240, 2002, s. 475–480.
• [6] H.T. Kasprzak, D.R. Iskander: Ultrasonic measurement of fine head movements in a standard ophthalmic headrest, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 59, 2010, s. 164–170.
• [7] M.A. Kowalska, H. Kasprzak, D.R. Iskander: Ultrasonic measurement of binocular longitudinal corneal apex movements and their correlation to cardiopulmonary system, Biocybernetics and Biomedical Engineering, vol. 28, 2008, s. 35–43.
• [8] G.C. Carter: Coherence and time delay estimation, Proceedings of the IEEE, vol. 75, 1987, s. 236–255.
• [9] A. Grennberg, M. Sandell: Estimation of subsample time delay differences in narrowband ultrasonic echoes using the Hilbert Transform Correlation, IEEE Transactions on Ultrasonics Ferroelectrics and Frequency Control, vol. 41, 1994, s. 588–595.
• [10] C.H. Knapp, G.C. Carter: The generalized correlation method for estimation of time delay, IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing, vol. 24, 1976, s. 320–327.
• [11] A. Angelone, N.A. Coulter: Respiratory sinus arrhythmia: a frequency dependent phenomenon, Journal of Applied Physiology, vol. 19, 1964, s. 479–482.
• [12] M. Danielewska, M. Kowalska, H. Kasprzak: Phase dependencies between longitudinal corneal apex displacement of human eye and cardiovascular system, Proceedings of the SPIE, vol. 7141, 2008, s. 714117–1–6.
• [13] J.M. Bland, D.G. Altman: Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement, Lancet, vol. 1, 1986, s. 307–310.
• [14] H. Kasprzak, D.R. Iskander: Spectral characteristics of longitudinal corneal apex velocities and their relation to the cardiopulmonary system, Eye, vol. 21, 2007, s. 1212–1219.