Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Multifractal analysis of laser Doppler flowmetry signals: partition function and generalized dimensions of data recorded before and after local heating

Humeau A., Buard B., Rousseau D., Chapeau-Blondeau F., Abraham P.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2012

|

Vol. 32, no. 1

17-26

EN

Laser Doppler flowmetry (LDF) signals - that reflect the peripheral cardiovascular system - are now widespread in blood microcirculation research. Over the last few years, the central cardiovascular system has been the subject of many fractal and multifractal works. However, only very few multifractal studies of LDF signals have been published. Such multifractal analyses have shown that LDF data can be weakly multifractal but the origin of such characteristics are still unknown. We therefore herein propose a multifractal analysis of LDF signals recorded on the forearm of twelve healthy subjects, before and after skin local heating. The results show that the partition functions for all the signals have power-law characteristics. Moreover, generalized dimensions present very few variations with q for the signals recorded before heating; these variations are larger 20 minutes after local heating. Physiological activities may therefore play a role in the weak multifractal properties of LDF data.

2

Skomputeryzowany zestaw laserowo-dopplerowski do nieinwazyjnej diagnostyki mikrokrążenia krwi

Wojtkiewicz S., Liebert A., Badura G., Czerw M., Gacek A., Zbieć A., Obidzińska J., Staszkiewicz W., Maniewski R.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2010

|

Vol. 16, nr 2

138-144

PL

Opracowano i wykonano prototyp urządzenia laserowo-dopplerowskiego do nieinwazyjnych badań mikrokrążenia krwi. W odróżnieniu od rozbudowanych i drogich rozwiązań komercyjnych proponowany zestaw diagnostyczny jest urządzeniem mobilnym i ekonomicznym, głównie dzięki przeniesieniu, za pomocą interfejsu USB (Universal SerialBus), przetwarzania i analizy sygnałów pomiarowych do komputera osobistego wyposażonego w odpowiednie oprogramowanie. Urządzenie ma dwa niezależne kanały pomiarowe. Modułowa budowa umożliwia zmianę liczby kanałów. Źródłem światła z zakresu bliskiej podczerwieni jest dioda laserowa generująca falę o długości 780 nm. Zintegrowany moduł kalibracji optoelektronicznej eliminuje konieczność stosowania drogich i nietrwałych płynów kalibracyjnych oraz umożliwia automatyzację procesu kalibracji. Opracowany zestaw diagnostyczny przebadano na fantomach i zweryfikowano w warunkach klinicznych w trakcie pomiarów porównawczych z urządzeniami komercyjnymi u chorych z niewydolnością żylną oraz cukrzycą.

EN

Computerised laser-Doppler set-up for non-invasive measurements of blood microperfusion, was developed. The setup was equipped with two measurement channels allowing independent measurement in two position on the body. However, modular construction of the system enables easy increase of the channel number. Semi-conductor laser diode was used as the source of near infra-red light with wavelength of 780 nm. Integrated optoelectronic calibration module eliminates necessity of calibration with an expensive and non-persistent calibration liquids and makes the automatic calibration possible. In contrast to expensive commercial instruments the prototype is an economic and mobile device. It was achieved by USB (Universal Serial Bus) interface to PC computer responsible for signal processing and analysis. The developed laser-Doppler instrument was tested on the tissue phantoms and validated in clinical studies by comparison to commercial instruments.

3

Wpływ sześciomiesięcznej systematycznej aktywności fizycznej na mikrokrążenie skórne osób palących papierosy mierzone za pomocą laserowej przepływometrii dopplerowskiej

Szyguła R., Szczegielniak J., Dybek T.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2009

|

Vol. 15, nr 3

218-222

PL

Wstęp. Znany jest szkodliwy wpływ palenia papierosów na układ krążenia, jednak zaburzenia naczyniowe u czynnychi biernych palaczy wydają się w pewnym stopniu odwracalne. Dlatego też celem pracy jest zbadanie wpływu 6-miesięcznego systematycznego wysiłku fizycznego na mikrokrążenie skórne nałogowych palaczy mierzone za pomocą laserowej przepływometrii dopplerowskiej. Materiał i metody. W badaniu wzięło udział 34 zdrowych ochotników, mężczyzn, 18 osób niepalących, 16 osób palących przynajmniej 4 lata co najmniej 20 papierosów dziennie. Żaden badany nie uprawiał wcześniej systematycznie aktywności fizycznej. Badani uczestniczyli w 6-miesięcznym treningu tlenowym na cykloergometrze rowerowym. Trening odbywał się trzy razy w tygodniu po 45 min. Badani pedałowali z obciążeniem 50-70% VO2max, z częstotliwością obrotów 60/min. Każdy trening aerobowy uzupełniono treningiem anaerobowym. Pomiar mikrokrążenia skórnego wykonano za pomocą laserowego przepływomierza dopplerowskiego Perifluks 4001 firmy Perimed (Szwecja). Oceniano przepływ spoczynkowy, reakcję hyperemiczną, hypertermiczną i ortostatyczną mikrokrążenia skórnego. Analizowano częstotliwość sygnałów otrzymywanych drogą laserowej przepływometrii dopplerowskiej w przedziale od 0,01 HZ do 2 Hz podczas przepływu podstawowego. Wyniki. Stwierdzono różnice w badanych parametrach pomiędzy grupą kontrolną a palącymi (grupa kontrolna: przepływ podstawowy - 12,93 ± 6,34 PU; zero biologiczne - 2,81 ± 0,37 PU; reakcja hyperemiczna - 171,42 ± 101,86 PU; reakcja hypertermiczna - 229,07 ± 129,4 PU; reakcja ortostatyczna - 54%; pułap tlenowy - 36,54 ± 6,32 ml kg min-1. Odpowiednio w grupie palących: przepływ podstawowy - 10,39 ± 2,66 PU; zero biologiczne - 2,63 ± 0,87 PU; reakcja hyperemiczna - 149,33 ± 48,48 PU; reakcja hypertermiczna - 193,85 ± 49,4 PU; reakcja ortostatyczna - 48,3%; pułap tlenowy - 32,42 ± 4,6 ml kg min-1). Po 6 miesiącach systematycznej aktywności fizycznej palących badane parametry kształtowały się na poziomie: przepływ podstawowy - 13,64 ± 3,86 PU; zero biologiczne - 2,76 ± 0,54 PU; reakcja hyperemiczna - 155,26 ± 38,98 PU; reakcja hypertermiczna - 200,1 ± 34,45 PU; reakcja ortostatyczna - 52,7%; pułap tlenowy - 38,75 ± 10,87 ml kg min-1. Analiza częstotliwości sygnału dopplerowskiego wykazała istotnie zwiększoną aktywność śródbłonka oraz istotnie mniejsze oscylacje współczulne w grupie niepalących oraz poprawę tych parametrów po treningu. Wnioski. 1. Wartości przepływu podstawowego oraz prowokowanych reakcji przekrwiennych są wyższe w grupie osób niepalących w stosunku do osób palących, co może świadczyć o ujemnych skutkach działania dymu tytoniowego na skórne łożysko naczyniowe. 2. 6-miesięczny systematyczny trening tlenowo-beztlenowy palaczy przyniósł poprawę wartości charakteryzujących funkcjo-nowanie mikrokrążenia skórnego.

EN

Introduction. The harmful effects of active or passive smoking on the circulatory system are widely known, however, vascular disorders seem to be partially reversible. Therefore, the aim of the study was the examination of the influence of six month systematic physical exercises on the skin microcirculation of heavy smokers, measured by means of laser Doppler flowmetry. Material and methods. 34 healthy volunteers men, 18 nonsmokers, 16 smokers from at least 4-years, with at least 20 cigarettesa day, took part in the test. All individuals did not performed any physical activities prior the test. The 6-month oxygen training on a bike ergometer was administered, three times a week and lasted 45 min. The subjects were performing with a load of 50-70% VO2max, at a 60/min revolution frequency. Each aerobic training was compensated with some anaerobic exercises. The skin microcirculation was measured with the laser Doppler flowmeter Perifluks 4001, Perimed (Sweden). The rest flow was studied, as well as skin microcirculation hyperemic reactions, hyperthermal and orthostatic ones. The frequencies of the Doppler signals received were analyzed in the 0,01 to 2 Hz span during the basic flow. Results. Some differences in the tested parameters between the control group and the smokers were found (control group: rest flow - 12,93 ± 6,34 PU; biological zero - 2,81 ± 0,37 PU; hyperemic reaction - 171,42 ± 101,86 PU; hyperthermic reaction - 229,07 ± 129,4 PU; orthostatic reaction - 54%; maximal minute oxygen uptake - 36,54 ± 6,32 ml kg min-1. Respectively in the group of smokers: rest flow - 10,39 ± 2,66 PU; biological zero - 2,63 ± 0,87 PU; hyperemic reaction - 149,33 ± 48,48 PU; hyperthermic reaction - 193,85 ± 49,4 PU; orthostatic reaction - 48,3%; maximal minute oxygen uptake - 32,42 ± 4,6 ml kg min-1). After 6 months of systematic physical activity of the smokers, the tested parameters were on the level of: rest flow - 13,64 ± 3,86 PU; biological zero - 2,76 ± 0,54 PU; hyperemic reaction - 155,26 ± 38,98 PU; hyperthermic reaction - 200,1 ± 34,45 PU; orthostatic reaction - 52,7%; maximal minute oxygen uptake - 38,75 ± 10,87 ml kg min-1. The analysis of the Doppler signal frequency revealed a significant increase of endothelium activity and a significant decrease of sympathetic oscillations within the non-smokers group and an improvement of these parameters after the training phase. Conclusions. 1. Basic flow values and hyperaemia provoked reactions are higher in the non-smokers group in relation to the smokers group, what may indicate negative effects of tobacco smoking on the skin vascular bed. 2. 6-month systematic aerobic-anaerobic training of the smokers improved the values of the skin microcirculation functioning.

4

Selected applications of near infrared optical methods in medical diagnosis

Maniewski R., Liebert A., Kacprzak M., Zbieć A.

Opto-Electronics Review

|

2004

|

Vol. 12, No. 3

255-262

EN

Optical methods from the near infrared range, in particular the laser-Doppler flowmetry and the near infrared spectroscopy offer a new non-invasive, real-time technique for monitoring of the blood perfusion and oxygenation in a living tissue. In spite of some instrumental problems, e.g., relative calibration and unknown sampling measurement depth, these methods have been already used in clinical studies. In this paper, the principle of the methods and instrumentation have been described. The advantages and limitations of these techniques are also discussed and new trends in technical development of the laser-Doppler flowmetry and the near infrared spectroscopy, especially contactless perfusion scanning and photons time of flight measurement, have been shown. Finally, selected clinical applications of all presented methods have been described.

5

Optical methods for tissue perfusion and oxygenation measurements

Maniewski R., Liebert A.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2002

|

Vol. 22, no. 2-3

99-112

EN

Optical methods from the infrared range, especially Laser-Doppler flowmetry and near infrared spectroscopy offer a new non-invasive, real-time technique for monitoring of blood perfusion and oxygenation in living tissue. In spite of some instrumental problems e.g. relative calibration, unknown sampling measurement depth, these methods are already used in clinical studies. In the paper the methods principle, technical development and selected clinical applications have been described.