CC BY
126
УДК 576.54, 532.135, 576.526
ОСОБЕННОСТИ ПУЛЬСОВОЙ ВОЛНЫ ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ АРТЕРИАЛЬНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ
И.А. Мизева1, А.А. Думлер2, Н.Г. Муравьев2
1 Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук, Россия, 614013, Пермь, ул. Академика Королева, 1, e-mail: mizeva@icmm.ru
2 Пермская государственная медицинская академия им. акад. Е.А. Вагнера, Россия, 614000, Пермь, ул. Петропавловская, 26, e-mail: dumler_a@dom.raid.ru
Аннотация. Широкое распространение атеросклеротического поражения магистральных артерий нижних конечностей с развитием хронической артериальной недостаточности и наносимый этим заболеванием урон требуют разработки простых информативных технологий оценки состояния артериального русла, пригодных для скрининговых исследований. Для решения поставленной задачи использована методика регистрации формы пульсовой волны в дистальных отделах нижних конечностей, регистрируемой при помощи просветной фотоплетизмографии на стандартном мониторе анестезиолога. Впервые для анализа формы пульсовой волны применен вейвлет-анализ и определен количественный показатель энергии отраженной волны. Исследование показало, что предложенный показатель имеет большую чувствительность, чем традиционный метод диагностики хронической артериальной недостаточности -определение лодыжечно-плечевого индекса. Наличие фотоплетизмографов при мониторинге пациентов, безболезненность, простота, универсальность предложенной методики, а также сходство полученных в работе результатов с другими признанными методами могут служить мотивацией для дальнейшего развития исследований в данном направлении и внедрения предложенной методики в диагностику хронической артериальной недостаточности нижних конечностей.
Ключевые слова: пульсовая волна, вейвлет-анализ, атеросклероз, хроническая артериальная недостаточность нижних конечностей, фотоплетизмография.
Введение
Атеросклероз является самой распространенной патологией магистральных артерий нижних конечностей [5]. Течение заболевания сопряжено с их окклюзионно-стенотической трансформацией и формированием комплекса клинических признаков, обозначаемого как хроническая артериальная недостаточность нижних конечностей. В данной работе мы будем использовать этот термин как наиболее отражающий патофизиологическую сущность заболевания [1, 5]. Прогрессирование стеноза и (или) окклюзии магистральных артерий ведет к постепенной декомпенсации кровотока в конечности, что обусловливает высокие показатели летальности и инвалидизации [1, 3]. Далеко зашедшие случаи хронической артериальной недостаточности нижних конечностей подлежат оперативному лечению. Проводимая операция направлена на
© Мизева И.А., Думлер А.А., Муравьев Н.Г., 2012
Мизева Ирина Андреевна, к.ф.-м.н., н.с. лаборатории физической гидродинамики, Пермь
Думлер Андрей Артурович, врач-терапевт, доцент кафедры пропедевтики внутренних болезней, Пермь
Муравьев Никита Григорьевич, студент, Пермь
09806267
восстановление магистрального кровотока и увеличение просвета стенозированного сосуда, однако 20% оперированных погибают в течение первого года после операции, а 50% возвращаются для повторного оперативного вмешательства [19]. Таким образом, хроническая артериальная недостаточность нижних конечностей является серьезной медико-социальной проблемой и требует совершенствования методов ее раннего выявления.
Диагностика хронической артериальной недостаточности нижних конечностей заключается в сборе анамнеза заболевания, проведении клинического осмотра и использовании инструментальных методов обследования, среди которых наиболее распространены ультразвуковая допплерография пораженных артерий и измерение лодыжечно-плечевого индекса (АВР1) [19]. Ультразвуковая допплерография артерий нижних конечностей позволяет визуализировать пораженные артериальные сегменты, характер кровотока в них, ориентировочно оценить объем поражения, степень стеноза. Индекс АВР1 характеризует отношение систолического давления на артериях голени и плеча и наиболее точно определяется при использовании ультразвукового датчика [3]. Значение АВР1 < 1 свидетельствует о нарушениях магистрального кровотока в нижних конечностях [19]. При хронической артериальной недостаточности нижних конечностей значение АВР1 несимметрично [4], что связано с разной степенью поражения в конечностях. Вышеперечисленные методы неинвазивны и могут применяться для первичной диагностики заболевания.
Достоверным методом, используемым при планировании хирургического вмешательства для лечения хронической артериальной недостаточности нижних конечностей, считается рентгеноконтрастная аортоартериография [1, 3, 5]. Принцип метода заключается в зондировании брюшной аорты, введении рентгеноконтраста и выполнении серии рентгеновских снимков артериального русла нижних конечностей [1]. Данный метод предполагает существенное вмешательство в организм человека, проводится в условиях операционной и не может быть применим для скрининговых обследований пациентов.
Оптимальная методика для сосудистой скрининговой диагностики должна соответствовать ряду требований: неинвазивность, простота, надежность,
воспроизводимость, возможность получения экспресс-результата [4]. Одной из методик, обладающих перечисленными выше качествами, является фотоплетизмография, основанная на определении объема крови в микрососудистом русле ткани [8]. Интенсивность проходящего излучения зависит от количества крови, находящегося между приемником и источником (рис. 1). Длина волны излучаемого света 980 нм подобрана таким образом, чтобы основное поглощение происходило эритроцитами в артериальном звене [14]. Строго говоря, сигнал пропорционален количеству эритроцитов, попадающих в область между источником и приемником. Поскольку изменение гематокрита (объемного содержания эритроцитов в единице объема крови) в течение одного измерения мало, интенсивность регистрируемого приемником света обратно пропорциональна объему крови, находящемуся в области просвета.
Регистрируемый при помощи фотоплетизмографии сигнал называется фотоплетизмограммой и является суперпозицией переменной составляющей (АС), связанной с изменением объема крови в ткани синхронно с сердцебиением, и медленно меняющейся составляющей (ОС), связанной с дыханием, активностью симпатической нервной системы, терморегуляцией (рис. 2) [8, 10]. Переменная составляющая сигнала АС формируется за счет поглощения света изменяющимся объемом крови в артериальном звене микроциркуляторного русла. При формировании низкочастотной составляющей существенно поглощение света костями, кожей, тканями и постоянным объемом крови в венозном и артериальном звеньях микроциркуляторного русла.
Рис. 1. Принципиальная схема фотоплетизмографа
\ Пульсирующий объем аотериаль ІШЙ крови\
Непульсирующий объем артериальной крови
Венозная кровь
Кость, мышцы, кожа
АС
I, С
Рис. 2. Формирование сигнала фотоплетизмограммы
Пульсовая волна - распространяющаяся по аорте и артериям волна повышенного давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка в период сокращения сердечной мышцы (фазы систолы). Волна давления распространяется вдоль артериальной части сосудистой системы, и кратковременное расширение участка артериальной стенки можно прощупать или зарегистрировать в виде пульсового толчка (артериального пульса). Скорость распространения пульсовой волны по сосудам не зависит от скорости течения крови, а определяется эластичностью и диаметром сосуда, толщиной его стенки, плотностью крови [13].
Форма объемной пульсовой волны формируется в результате взаимодействия между левым желудочком и сосудами большого круга кровообращения. Первый пик пульсовой волны образуется благодаря систолической прямой волне, второй -благодаря отраженной волне, которая возникает из-за отражения объема крови, передающегося по аорте и крупным магистральным артериям к нижним конечностям и направляющегося обратно в восходящий отдел аорты. Результаты исследований [7] показывают, что интенсивность отражения определяется тонусом мелких мышечных артерий в основных местах отражения, поэтому анализ формы пульсовой волны может характеризовать функциональное состояние и структурные изменения периферического сосудистого русла [5, 20].
Существуют различные методы регистрации пульсовых волн на периферии: сфигмограмма [12], фотоплетизмограмма [9, 13, 16], импедансная реовазография [23], ультразвуковая допплерография [1, 5]. Известно, что при поражении сосудов форма пульсовой волны на периферии качественно изменяется. При расположении датчика фотоплетизмограммы дистальнее стеноза артерии подъем происходит медленнее, пик скруглен и второй пик на дикротической волне может отсутствовать или быть значительно ослаблен [9]. В работах [9, 13] были построены комплексы параметров, описывающих форму пульсовой волны и проведено их количественное исследование у здоровых и больных хронической артериальной недостаточностью нижних конечностей. Важно отметить, что спектральный анализ пульсовых волн на периферии при хронической артериальной недостаточности нижних конечностей ранее не проводился, хотя в исследованиях [18, 24] была показана эффективность Фурье-анализа при исследовании форм пульсовых волн у здоровых добровольцев.
На протяжении двух последних десятилетий для помасштабного анализа сигналов различной природы широко используется вейвлет-анализ [6]. Метод был значительно развит при анализе астрофизических данных [21] и в последнее десятилетие внедрен в практику анализа биофизических сигналов [15], в том числе для оценки состояния центральной гемодинамики и периферического кровообращения [2, 11, 22]. При вейвлет-разложении влияние кратных гармоник, шума и артефактов движения менее значительно, чем при Фурье-разложении [6].
Целью данной работы является исследование формы пульсовой волны в магистральных артериях дистальных отделов нижних конечностей при хронической артериальной недостаточности нижних конечностей методом фотоплетизмографии.
Материалы обследования
В исследовании приняли участие 59 добровольцев мужского пола, из них 25 здоровых и 34 с хронической артериальной недостаточностью нижних конечностей, находившихся на лечении в отделении сердечно-сосудистой хирургии городской клинической больницы № 4 г. Перми. В исследование включены пациенты с хронической артериальной недостаточностью нижних конечностей атеросклеротического генеза как наиболее распространенной и социально значимой патологией. Больные сахарным диабетом и аутоиммунными заболеваниями артериальных сосудов ввиду специфичности гемодинамических расстройств при этих заболеваниях были исключены из исследования. Основным клиническим проявлением, которое имело место у больных, отобранных для исследования, было наличие перемежающейся хромоты. При этом диагноз устанавливался согласно рекомендациям Документа Европейского соглашения по критической ишемии нижних конечностей при наличии типичных клинических симптомов в течение не менее двух недель [19]. Для верификации диагноза были использованы методы клинического осмотра, измерения АВР1 и рентгеноконтрастной аортоартериографии.
Степень развития заболевания различна в конечностях одного пациента, поэтому в подгруппе пациентов отдельно изучались свойства пульсовых волн в конечности, в которой инвазивными методами была установлена необходимость оперативного лечения (подгруппа В) и в контралатеральной конечности, которая была в меньшей степени подверженной заболеванию (подгруппа А). Необходимо отметить, что хроническая артериальная недостаточность нижних конечностей является проявлением генерализованного атеросклероза [5], поэтому измерения в контралатеральной конечности (подгруппа А) относятся к атеросклеротическому поражению магистральных артерий, не приведшему на момент обследования к развитию декомпенсации периферического кровообращения, способной, при отсутствии хирургического вмешательства, привести к отмиранию тканей пораженного органа [5].
Методика измерений и обработки результатов
Запись фотоплетизмограмм производилась при контролируемой температуре 24±1 °С после пятиминутной адаптации пациента к измерительным приборам с дистальной фаланги второго пальца ноги пациента (см. рис. 1). Для регистрации сигнала был использован серийно выпускаемый монитор анестезиолога-реаниматолога Микролюкс (Россия), в котором реализован режим записи просветной фотоплетизмограммы. Программное обеспечение было адаптировано для целей исследования и позволяло помимо измерения низкочастотных трендов, которые широко применяются в клинической практике, производить запись сигналов с частотой опроса 50 Гц. При измерениях были отключены все функции предобработки сигналов, которыми снабжен прибор. Измерения проводились в течение 10 мин последовательно с двух конечностей. Из исследования были исключены фотоплетизмограммы, не пригодные для обработки из-за слабой перфузии ткани кровью или значительно выраженных артефактах движения вследствие тремора конечностей.
На рис. 3 показаны характерные фотоплетизмограммы в подгруппах пациентов. Представленные результаты качественно согласуются с результатами других исследователей [9, 12, 13, 16, 23]. Пульсовая волна здорового человека характеризуется достаточно крутым подъемом, узким импульсом и наличием вторичной (отраженной) волны. Важно отметить, что у здоровых людей свойства волн в обеих нижних конечностях одинаковы [9, 13, 16]. Значительный стеноз (сужение) артерий приводит к сглаживанию пульсовой волны, увеличению времени дикротической фазы, увеличению скорости распространения до периферии. Амплитуда отраженной волны становится меньше, в случаях далеко зашедшего заболевания вторичная волна не определяется на фотоплетизмограмме. При развитии критической ишемии в одной из конечностей возникает несимметричность пульсовых волн в конечностях [9, 13].
После каждой фотоплетизмограммы производилось измерение артериального давления и АВР1. Для измерения АВР1 на голень обследуемого накладывается манжетка механического тонометра, в проекции голеностопного сустава при помощи двунаправленного допплер-анализатора лоцируется пульсирующий кровоток в передней и задней большеберцовых артериях. Датчик устанавливается в месте наилучшей слышимости пульса на одной из артерий. В манжетку нагнетается воздух до исчезновения пульса. При стравливании его по появлению первого пульсового удара регистрируется систолическое артериальное давление в лоцируемой артерии. Аналогичным образом выясняется систолическое артериальное давление на второй артерии. АВР1 вычисляется как отношение большего из систолических артериальных давлений на голени к большему из систолических артериальных давлений на плечах. Распределение АВР1 в исследуемых подгруппах показано на рис. 4.
Для анализа формы фотоплетизмограммы сигналов из каждой записи были выбраны пятиминутные стационарные записи, не содержащие артефактов. Для исследуемых в работе параметров с характерными частотами, сравнимыми с частотой сокращений сердца (порядка 1 Гц), такая выборка репрезентативна. Далее проводился спектральный анализ сигнала.
Под спектральным анализом обычно понимается разложение сигнала в ряд Фурье по гармоническим функциям. Гармонические функции определены от -то до +то, а при анализе реальных сигналов мы имеем дело с конечными реализациями. Выбрав ограниченную в пространстве анализирующую функцию, получаем обобщение анализа Фурье - вейвлет-анализ.
Непрерывное вейвлет-преобразование позволяет представить функцию одной переменной (времени в нашем случае) f (^) в двумерном пространстве времени и частоты (1):
Р
2 3 4 5 6 7 8
а
б
в
Рис. 3. Характерный вид пульсовых волн в дистальных отделах нижних конечностей, регистрируемых в различных подгруппах: а - контрольная группа, б - группа А,
в - группа В
да
Жт) = V | /(Г)у* ((г — (1)
—да
где t - время; знак «*» - комплексное сопряжение; т - временной сдвиг; V - частота; у^) - некоторая функция, называемая анализирующим вейвлетом, форма которой определяется типом сигнала и целью проводимого исследования сигнала.
В нашем случае будет использован комплексный вейвлет Морле
у О = ехр(2л^ )ехр(— t2/с2) [17] (нами был выбран параметр затухания с = 3), который
позволяет проводить вычисление модуля и фазы вейвлет-разложения.
Интеграл Ж(V, т) по т дает характеристику всех пульсаций данной частоты V и является аналогом спектральной плотности энергии сигнала:
да
Е(') = |Ж (V, т)ёт. (2)
—да
АВР1
1,5 -
0,0
1 ООО ООО
100 ООО
10 000
1000
100
Рис. 5. Сравнение Фурье- и вейвлет-спектров одного из сигналов
Вейвлет-разложение каждой записи было выполнено в диапазоне частот 0,3-5,0 Гц. Для расчета использовалось 50 гармоник с логарифмическим разбиением по частоте. На рис. 5 представлено сравнение Фурье- и вейвлет-спектров для одной фотоплетизмограммы из подгруппы здоровых. Из рисунка следует, что вейвлет-спектр хорошо воспроизводит основные особенности спектра Фурье в данном диапазоне частот, но при этом в нем отсутствуют паразитные пики и он значительно более удобен для последующего анализа. Необходимо отметить, что спектр сигнала фотоплетизмограммы в заданном диапазоне частот содержит хорошо выделяемый пик, соответствующий частоте сердечных сокращений VHR. На частоте порядка 2vHR в спектрах присутствует второй пик, соответствующий отраженной волне.
Контроль
Рис. 4. АВР1 в различных подгруппах
V. Гц
Для сравнения энергии пульсации различных частот, в том числе оценки
В качестве единицы измерения частоты выберем частоту сердечного ритма VнR, а в качестве единицы энергии - энергию пульсаций данной частоты Мах[Е(V)], которая является максимальной в диапазоне масштабов 0,3-5,0 Гц:
На рис. 6 представлены нормированные спектры фотоплетизмограмм сигналов для всех обследованных пациентов. В подгруппе здоровых (см. рис. 6, а) в спектрах наблюдается пик в диапазоне частот 1,7-2,2 Гц, соответствующий отраженной волне. В подгруппе А (см. рис. 6, б) энергия колебаний данного диапазона частот меньше, чему соответствует менее выраженный пик в данном диапазоне частот. При критической ишемии отраженная волна почти полностью отсутствует (см. рис. 6, в), что сопровождается уменьшением энергии в спектрах.
Из рассмотрения были исключены спектры, в которых нельзя было достаточно точно выделить основную гармонику, что могло быть вызвано сильной аритмией и (или) слабой перфузией тканей кровью. Для количественной оценки энергии пульсаций в некотором диапазоне частот определим индекс I как
где ~1 и ~2 - граничные частоты для выбранного интервала. Для сравнения энергии отраженной волны выберем граничные частоты в окрестности ~ = 2 . На рис. 7 показано распределение I при различном выборе граничных частот V! и ~2 . Видно, что вариация граничных частот в некоторых пределах не приводит к изменению статистически важных свойств изучаемых величин, т.е. отличия в подгруппах остаются достоверными при увеличении интервала интегрирования в два раза.
В таблице просуммированы полученные средние значения индекса I и АВР1 в исследуемых подгруппах. Результаты представлены в виде среднего ± стандартное отклонение. Сравнение средних значений в подгруппах было проведено при помощи анализа достоверности АЫОУА (t-test). Достоверность р < 0,05 считается статистически значимой. Из таблицы следует, что индекс I, характеризующий энергию отраженной волны, отличается достоверно в исследуемых группах, при этом чувствительность предложенного метода выше, чем у метода определения АВРГ
В работе впервые предложен спектральный метод для количественного описания свойств пульсовой волны в нижних конечностях при хронической артериальной недостаточности. Показано, что энергия отраженной волны, определяемая при помощи интегрирования нормированных спектров в некотором частотном диапазоне (индекс I), достоверно различается в исследуемых группах, при этом чувствительность метода выше, чем традиционного метода скрининговой диагностики определения АВРГ
энергии отраженной волны, перейдем к безразмерной частоте (~) и энергии Е (~).
Е(~ ) = Е (V)/ Мах[Е (V)],
~ ^/НМах[Е(V)].
(3)
(4)
Выводы
1,000
0,500
0,100
0,050
0,010
0,005
0,001
1,000
0,500
0,100
0,050
0,010
0,005
0,001
0,5
а
V
1,0 2,0
б
5,0
1,000
0,500
0,100
0,050
0,010
0,005
0,001
в
Рис. 6. Нормированные вейвлет-спектры: а - в подгруппе контроля; б - в группе А; в - в группе B
ISSN 1812-5123. Российский журнал биомеханики. 2012. Т. 16, № 2 (56): 83-94 91
Рис. 7. Распределение I для различных подгрупп. Обозначения: точки - средние значения; прямая линия - медианные значения; верхняя и нижняя граница прямоугольников -перцентили распределения (25% - нижний и 75% - верхний), усики - разброс распределения. Штриховкой обозначены разные пределы интегрирования для вычисления I (незакрашенные прямоугольники - ~1 = 1,8, ~2 = 2,2, серые прямоугольники - ~1 = 1,7, ~2 = 2,3, штрихованные прямоугольники - VI = 1,6, ~2 = 2,4)
Сравнение лодыжечно-плечевого индекса (АВРГ) и энергии вторичной волны (I)
в исследуемых группах
Показатель Среднее + стандартное отклонение Достоверность р (t-test)
А В контроль А-контроль В-контроль А-В
АВР1 1,0 + 0,2 0,7 +0,2 1,14 + 0,60 0,040 0,040 0,005
I -4,1 + 0,5 -4,6 + 0,4 -2,90 + 0,40 <0,001 <0,001 0,016
Сходимость описанных в работе результатов с результатами, полученными другими признанными методами, может служить мотивацией для дальнейшего развития исследований в данном направлении. Безболезненность, простота, универсальность предложенной методики, а также наличие фотоплетизмографов в мониторах пациентов (и как следствие их достаточная распространенность в клинической практике) создают условия для внедрения предложенной методики для скрининговой диагностики хронической артериальной недостаточности нижних конечностей, в том числе в поликлинических учреждениях. Основные ограничения на использование фотоплетизмограммы связаны с плохим сигналом, вызванным артефактами движения или при ограниченном периферическом кровотоке [18]. Предложенный метод математического анализа будет эффективным при анализе формы пульсовых волн, полученных и другими методами регистрации.
Благодарности
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (11-01-96018-р_урал_а) и УрО (11-1-НП-384) для молодых ученых.
Список литературы
1. Крупаткин А.И. Клиническая нейроангиофизиология конечностей (периваскулярная иннервация и нервная трофика). - М.: Научный мир, 2003. - 328 с.
2. Крупаткин А.И., Сидоров В.В. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови: руководство для врачей. - М.: Медицина, 2005. - 256 с.
3. Покровский А.В. Клиническая ангиология / под ред. А.В. Покровского. - М.: Медицина, 2004. -425 с.
4. Рогоза А.Н., Балахонова Т.В. Современные методы оценки состояния сосудов у больных артериальной гипертонией. - М.: Атмосфера, 2008. - 72 с.
5. Савельев В.С., Кошкин В.М. Критическая ишемия нижних конечностей. - М.: Медицина, 1997. -160 с.
6. Фрик П.Г. Турбулентность: подходы и модели. - Москва-Ижевск: Изд-во НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2010. - 572 с.
7. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека. Т. 2. - М.: Мир, 1996. - 321 с.
8. Allen J. Photoplethysmography and its application in clinical physiological measurement // Physiological Measurement. - 2007. - Vol. 28, No. 3. - P. R1-R39.
9. Allen J., Overbeck K., Nath A.F. A prospective comparison of bilateral photoplethysmography versus the ankle-brachial pressure index for detecting and quantifying lower limb peripheral arterial disease // Journal of Vascular Surgery. - 2008. - Vol. 47, No. 4. - P. 794-802.
10. Alnaeb M.E., Alobaid N., Hamilton G. Optical techniques in the assessment of peripherical arterial disease // Current Vascular Pharmacology. - 2007. - Vol. 5, No. 1. - P. 53-59.
11. Bernjak A., Stefanovska A. Importance of wavelet analysis in laser Doppler flowmetry time series // Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. - 2007. - No. 4064. - P. 7.
12. Carter S.A. Indirect systolic pressures and pulse waves arterial occlusive disease of the lower extrimities // Circulation. - 1968. - Vol. 37, No.4. - P. 624-637.
13. Chia-Hung Lin. Assesment of bilateral photoplethysmography for lower limb peripheral vascular occlusive disease using color relation analisys classifier // Computer Methods and Programs in Biomedicine. - 2011. - Vol. 103, No. 3. - P. 121-131.
14. Clifton R. Gauss Plethysmography: safety, effectiveness, and clinical utility in diagnosis vascular disease. - Maryland: U.S. Department of Health and Human Services, 1996. - 158 p.
15. Cornelius T.L. Computational methods in biophysics, biomaterials, biotechnology and medical systems. - Kluwer Academic Publisher, 2003. - 1406 p.
16. Erts R., Spigulis, J., Kukulis I. Bilateral photoplethysmography studies of the leg arterial stenosis // Physiological Measurement. - 2005. - Vol. 26, No. 5. - P. 865-874.
17. Goupillaud P., Grossman A., Morlet J. Cycle-octave and related transforms in seismic signal analysis // Geoexploration. - 1984. - No. 23. - P. 85-102.
18. Javed F., Middleton P., Malouf P. Frequency spectrum analysis of finger photoplethysmographic waveform variability during haemodialysis // Physiological Measurement. - 2010. - Vol. 31, No. 9. -P. 1203-1216.
19. Norgren L., Hiatt W.R., Fowkes F.G.R. Inter-society consensus for the management of peripheral arterial disease (TASC II) // Journal of Vascular Surgery. - 2007. - Vol. 45, No. 1, Suppl. S. -P. S5-S67.
20. O’Rourke M.F., Kelly R.P. Wave reflection in the systemic circulation and its implications in ventricular function // Journal of Hypertension. - 1993. - Vol. 11, No. 4. - P. 327-337.
21. Patrikeev I., Fletcher A., Stepanov R., Beck R., Berkhuijsen E.M., Frick P., Horellou C. Analysis of spiral arms using anisotropic wavelets: gas, dust and magnetic fields in M51 // Astronomy and Astrophysics. - 2006. - Vol. 458. - P. 441-452.
22. Podtaev S., Morozov M., Frick P. Wavelet-based correlations of skin temperature and blood flow oscillations // Cardiovasc. Eng. - 2008. - Vol. 8. - P. 185.
23. Schuhfried O., Wiesinger G., Kollmitzer J. Fourier analysis of impedance rheography for peripheral arterial occlusive disease // European Journal of Applied Physiology. - 2003. - Vol. 89, No. 3-4. -P. 384-386.
24. Sherebrin M.H., Sherebrin R.Z. Frequency analysis of the peripheral pulse wave detected in the finger with a photoplethysmograph // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. - 1990. - Vol. 37, No. 3. - P. 313-317.
PECULIARITIES OF PULSE WAVE IN PATIENTS AT PERIPHERICAL ARTERIAL OBLITERATIVE DISEASE
I.A. Mizeva, A.A. Dumler, N.G. Muravyev (Perm, Russia)
Atherosclerotic lesion in the major arteries of the lower extremities accompanied with development of chronic arterial insufficiency and the damage caused by this disease generate a need for simple, yet informative, tools for the assessment of arterial bed appropriate for screening studies. To this end, we have used the methodology for registration of pulse waveforms in the distal parts of lower extremities using a standard transmitted-light photoplethysmographic device employed in the daily anesthesiology practice. For the first time, the wavelet analysis has been applied for the study of pulse waveforms, and the quantitative index of the reflected wave energy has been determined. It is shown that this index has the higher sensitivity than that obtained by the traditional method of diagnosis of chronic arterial insufficiency, namely determination of the ankle-brachial pressure index. Incorporation of photoplethysmographic devices into many patient-monitoring systems and the painlessness, simplicity and versatility of the developed approach, as well as the consistency between the results described here and those obtained by the recognized methods can serve as a motivation for further research in this direction and for use of the proposed method in the diagnosis of peripherical arterial obliterative disease.
Key words: pulse wave, wavelet analysis, atherosclerosis, peripherical arterial obliterative disease, photoplethysmography.
Получено 07 июня 2012
