Сравнительная характеристика периферической микроциркуляции по данным фотоплетизмографии у студентов, перенесших COVID-19, и здоровых лиц

Ольга Александровна Абулдинова; Антон Сергеевич Абулдинов; Ольга Борисовна Приходько

CC BY

6

3

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Журнал

Амурский медицинский журнал

2024

Область наук

Клиническая медицина

Ключевые слова

фотоплетизмограмма / индекс жесткости сосудистой стенки / эластичность артериальной стенки / SARS-CoV-2 / photoplethysmogram / vascular wall rigidity index / arterial wall elasticity / SARS-COV-2

Аннотация научной статьи по клинической медицине, автор научной работы — Ольга Александровна Абулдинова, Антон Сергеевич Абулдинов, Ольга Борисовна Приходько

Ключевым аспектом патогенеза многих заболеваний внутренних органов является нарушение процессов микроциркуляции. Новая коронавирусная инфекция (COVID-19) не является исключением: за счет тропности вируса SARS-CoV-2 к эндотелию, значительную роль в развитии заболевания играет нарушение периферической микроциркуляции. Оптимальным методом скрининговой диагностики изменений периферической микроциркуляции является фотоплетизмография. Это простой, неинвазивный, безболезненный и надежный экспресс-метод, основанный на определении объема крови в микрососудистом русле. Цель работы – сравнение показателей периферической микроциркуляции по данным фотоплетизмографии у студентов, перенесших новую коронавирусную инфекцию без поражения легких, и здоровых лиц. В исследование вошли 46 студентов ФГБОУ ВО Амурская ГМА Минздрава России в возрасте от 20 до 30 лет. Для анализа состояния периферической микроциркуляции производилась запись фотоплетизмограммы с использованием диагностического комплекса «АнгиоСкан-01 М». При проведении фотоплетизмографии программа «АнгиоСкан» определяла средние значения частоты пульса, индекса жесткости артериальной стенки, возраста сосудистой стенки, индекса стресса, насыщения кислородом артериальной крови, тип пульсовой волны. Установлено, что у 62,5 % пациентов основой группы индекс жесткости сосудистой стенки превышал нормальные значения, что свидетельствует о начале структурных изменений артериальной стенки периферических сосудов; у 54,17 % обследованных основной группы выявлен тип пульсовой кривой А, который характерен для лиц пожилого возраста и выявление данного типа у лиц молодого возраста свидетельствует о повышении жесткости крупных сосудов и является симптомом нарушения периферической микроциркуляции. Проведение контурного анализа фотоплетизмограммы у пациентов с новой коронавирусной инфекцией без поражения нижних дыхательных путей позволяет выявить изменения периферического микроциркуляторного русла, которые могут повышать риск развития отдаленных неблагоприятных последствий инфекции. Фотоплетизмография может использоваться как скрининговый метод диагностики нарушения периферической микроциркуляции у лиц, перенесших новую коронавирусную инфекцию.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Comparative characteristics of peripheral microcirculation according to photoplethysmography data in students who underwenT COVID-19 and healthy individuals

A key aspect of the pathogenesis of many diseases of internal organs is disruption of microcirculation processes. New coronavirus infection (COVID-19) is not an exception: due to the tropicity of SARS-CoV-2 virus to the endothelium, disturbance of peripheral microcirculation plays a significant role in the development of the disease. Photoplethysmography is the optimal method for screening diagnostics of peripheral microcirculatory changes. It is a simple, non-invasive, painless and reliable express method based on the determination of blood volume in the microvascular bed. Purpose : to compare the indicators of peripheral microcirculation according to photoplethysmography in students who have suffered a new coronavirus infection without lung damage, and healthy individuals. The study included 46 students of the Amur State Medical University aged 20 to 30 years. To analyze the state of peripheral microcirculation, a photoplethysmogram was recorded using the AngioScan-01 M diagnostic complex. When performing photoplethysmography, AngioScan programme determined mean values of pulse rate, arterial wall stiffness index, vascular wall age, stress index, arterial blood oxygen saturation, and pulse wave type. It was found that in 62.5 % of patients in the main group, the vascular wall stiffness index exceeded normal values, which indicates the beginning of structural changes in the arterial wall of peripheral vessels; in 54.17 % of the examined patients of the main group, the type of pulse curve A was revealed, which is characteristic of the elderly and the detection of this type in young people indicates an increase in the stiffness of large vessels and is a symptom of peripheral microcirculation disorders. Conducting a contour analysis of a photoplethysmogram in patients with a new coronavirus infection without damage to the lower respiratory tract allows us to identify changes in the peripheral microcirculatory bed, which may increase the risk of developing long-term adverse effects of infection. Photoplethysmography can be used as a screening method for diagnosing peripheral microcirculation disorders in people who have suffered a new coronavirus infection.

Текст научной работы на тему «Сравнительная характеристика периферической микроциркуляции по данным фотоплетизмографии у студентов, перенесших COVID-19, и здоровых лиц»

��

�� 616.24-001 https://doi.org/10.24412/2311-5068-2024-12-1-17

�� , �� COVID-19, � ��

�� , �� , ��

�� , �. ��, ��, [email protected]; [email protected]; [email protected]

��. �� . �� (COVID-19) �� : �� SARS-CoV-2 � ��, �� . �� . �� , ��, �� -��, �� . �� , �� , � �� . � �� 46 �� 20 �� 30 ��. �� -01 ̻. �� , �� , �� , �� , �� , �� . ��, �� 62,5 % �� , �� ; � 54,17 % �� , �� . �� , �� . �� , �� .

�� : ��, �� , �� , SARS-CoV-2.

�� : �� . �., �� . �., �� . �. �� , �� COVID-19, � �� // �� . 2024. �� 12. � 1(36). �. 17�21. https://doi.org/10.24412/2311-5068-2023-11-2-24.

Original article

COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF PERIPHERAL MICROCIRCULATION ACCORDING TO PHOTOPLETHYSMOGRAPHY DATA IN STUDENTS WHO UNDERWENT COVID-19 AND HEALTHY INDIVIDUALS

Ol�ga A. Abuldinova, Anton S. Abuldinov, Ol�ga B. Prikhodko

Amur State Medical Academy of the Ministry of Health of the Russian Federation, Blagoveshchensk, Russia; [email protected]; [email protected]; [email protected]

Abstract. A key aspect of the pathogenesis of many diseases of internal organs is disruption of microcirculation processes. New coronavirus infection (COVID-19) is not an exception: due to the tropicity

� �� . �., �� . �., �� . �., 2024 of SARS-CoV-2 virus to the endothelium, disturbance of peripheral microcirculation plays a significant role in the development of the disease. Photoplethysmography is the optimal method for screening diagnostics of peripheral microcirculatory changes. It is a simple, non-invasive, painless and reliable express method based on the determination of blood volume in the microvascular bed. Purpose : to compare the indicators of peripheral microcirculation according to photoplethysmography in students who have suffered a new coronavirus infection without lung damage, and healthy individuals. The study included 46 students of the Amur State Medical University aged 20 to 30 years. To analyze the state of peripheral microcirculation, a photoplethysmogram was recorded using the AngioScan-01 M diagnostic complex. When performing photoplethysmography, AngioScan programme determined mean values of pulse rate, arterial wall stiffness index, vascular wall age, stress index, arterial blood oxygen saturation, and pulse wave type. It was found that in 62.5 % of patients in the main group, the vascular wall stiffness index exceeded normal values, which indicates the beginning of structural changes in the arterial wall of peripheral vessels; in 54.17 % of the examined patients of the main group, the type of pulse curve A was revealed, which is characteristic of the elderly and the detection of this type in young people indicates an increase in the stiffness of large vessels and is a symptom of peripheral microcirculation disorders. Conducting a contour analysis of a photoplethysmogram in patients with a new coronavirus infection without damage to the lower respiratory tract allows us to identify changes in the peripheral microcirculatory bed, which may increase the risk of developing long-term adverse effects of infection. Photoplethysmography can be used as a screening method for diagnosing peripheral microcirculation disorders in people who have suffered a new coronavirus infection.

Keywords: photoplethysmogram, vascular wall rigidity index, arterial wall elasticity, SARS-COV-2.

For citation: Abuldinova OA, Abuldinov AS, Prikhodko OB. Sravnitel��naya kharakteristika perifericheskoi mikrotsirkulyatsii po dannym fotopletizmografii u studentov, perenesshikh covid-19, i zdorovykh lits [Comparative characteristics of peripheral microcirculation according to photoplethysmography data in students who underwenT COVID-19 and healthy individuals]. Amurskii meditsinskii zhurnal. � Amur Medical Journal. 2024;12;1:17-21. (in Russ.). https://doi.org/10.24412/2311-5068-2024-12-1-17.

��

� �� [1]. �� , �� , �� [2], � �� . �� . �� , ��, �� -��, �� [3].

�� . �� , �� [4]. �� , �� . �� . �� , �� [5].

�� , � �� . �� , � �� [6].

�� (��, �� , �� ) [7].

� �� , �� , �� , �� , � �� [8].

� ��, �� [9]. � �� , �� SARS�COV-2 � ��, �� [10]. �� -01 ̻ � �� , �� [11].

�� : �� , �� , � �� .

��

� �� 46 �� í�� 20 �� 30 ��. 24 �� (�� ), 22 �� . �� 2 �� .

�� -01 ̻. �� 3.30.07�. �� IBM SPSS Statistics version 23 (��).

�� : �� (Heart Rate, ��/��), �� (Stiffness Index, %), �� (Vascular Aging, ��), �� , �� (SpO2, %), � �� (��).

��

�� 10 (41,67 %) �� 14 (58,33 %) ��. �� 9 (40,91 %) �� 13 (59,09 %) ��. �� 22,1�2,02 ��, ��

� 23,4�2,1 ��. ��, �� , �� -�� . �� (��). �� 110-120 �� . ��., �� 60-80 �� . ��. �� .

� �� (��.). �� (p > 0,05).

��

�� (24 ��) �� (22 ��) P-��

�� : �� 18 (75 %) 2 (8,33 %) 4 (16,67 %) 17 (77,27 %) 2 (9,09 %) 3 (13,64 %) > 0,05 > 0,05 > 0,05

�� : �� 15 (62,5 %) 2 (8,33 %) 7 (29,17 %) 2 (9,09 %) 1 (4,54 %) 19 (86,36 %) < 0,001 > 0,05 < 0,001

�� : � � � 13 (54,17 %) 3 (12,5 %) 8 (33,33 %) 3 (13,64 %) 2 (9,09 %) 17 (77,27 %) < 0,001 > 0,05 < 0,001

�� : �� 5 (20,83 %) 1 (4,17 %) 18 (75 %) 3 (13,64 %) 2 (9,09 %) 17 (77,27 %) < 0,05 < 0,05 > 0,05

�� : 96�99 % 24 (100 %) 22 (100 %) > 0,05

�� - �, ��

� 2 (8,33 %) �� 1 (4,54%) �� , �� , �� (p > 0,05). � 7 (29,17 %) �� 19 (86,36 %) �� , �� (p < 0,001). 15 (62,5 %) �� 2 (9,09 %) � �� , �� , �� (p < 0,001).

� �� (13 � 54,17 %) �� , �� . �� . � �� 3 (13,64 %) �� (p < 0,001). � �� (17 � 77,27 %) �� 18 �� 35 ��, �� 8 (33,33 %) �� (p < 0,001). � 3 (12,5 %) �� 2 (9,09 %) � �� (p > 0,05), �� .

�� .

��

�� , �� , �� . �� , �� .

��

1.

�� . �. �� // �� . 2021. �. 19, � 2. �. 129�138. https://doi.org/ 10.22213/2410-9304-2021-2-129-138.

2.

�� . �. �� // �� . 2017. �.16, �4. �.11�26. https://doi.org/10.24884/1682�6655-2017-16-4-11-26.

3.

�� . �., �� . �., �� . �. �� -�� // ��-��. 2020. �. 7, � 1. �. 102. https://doi.org/ 10.15275/cardioit.2020.0102.

4.

Trumpp A., Bauer P.L. The value of polarization in camera-based photoplethysmography // Biomedical Optics Express. 2017. Vol. 8 (6). P. 2822�2834. https://doi.org/10.1364/BOE.8.002822.

5.

Nirala N., Periyasamy R., Kumar A. Study of skin flow motion pattern using photoplethysmogram // International Journal of Advanced Intelligence Paradigms. 2020. Vol. 16(3�4). P. 241�264. https://doi.org/10.1504/IJAIP.2020.10018682.

6.

Kublanov V., Purtov K., Belkov D. Remote Photoplethysmography for the Neuro-electrostimulation Procedures Monitoring // Science and Technology Publications. 2017. Vol. 4. P. 307�314. https://doi.org/ 10.5220/0006176003070314.

7.

Sagaidachnyi A., Fomin A., Usanov D., Skripal An. Realtime technique for conversion of skin temperature into skin blood flow : Human skin as a low-pass filter for thermal waves // Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 2019. Vol. 22 (12). P. 1009�1019. https://doi. org/10.1080/10255842. 2019.1615058.

8.

�� . �., �� . �., �� . �., �� . �., �� . �., �� . �. �� // �� : �� -�� / �� . ��. ��. �. ��. ��: ��-�� , 2021. �. 107�110.

9.

Kiselev A. R., Borovkova E. I., Shvartz V. A., Skazkina V. V., Karavaev A. S., Prokhorov M. D., Bockeria O. L. Low-frequency variability in photoplethysmographic waveform and heart rate during on-pump cardiac

surgery with or without cardioplegia // Scientific Reports. 2020. Vol. 10 (1). P. 1�9. https://doi.org/10.1038/s41598-020-58196-z.

10.Vrints C. J. M., Krychtiuk K. A., Van Craenenbroeck E. M.. Endothelialitis plays a central role in the pathophysiology of severe COVID-19 and its cardiovascular complications // Acta Cardiol. 2021. Vol. 76 (2).

P. 109�124. https://doi.org/10.1080/00015385.2020.1846921.

11.Rossi E., Aliani C., Francia P. COVID-19 detection using a model of photoplethysmography (PPG) signals // Med Eng Phys. 2022. 109. P. 103904. https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2022.103904.

References

1.

Strokanev KS. Review and Classification of Current Methods for Remote Photoplethysmography of the Face. Intelligent Systems in Manufacturing. 2021;19;2:129�138 (in Russ.). https://doi.org/10.22213/2410�9304-2021-2-129-138.

2.

Fedorovich AA. Microcirculation of the human skin as an object of research. Regional blood circulation and microcirculation. 2017;16;4:11�26 (in Russ.). https://doi.org/10.24884/1682-6655-2017-16-4-11-26.

3.

Simonyan MA, Posnenkova OM, Kiselev AR. Capabilities of photoplethysmography as a method for screening of cardiovascular system pathology. Cardio-IT. 2020;7;1:102 (in Russ.). https://doi.org/10.15275/ cardioit.2020.0102.

4.

Trumpp A, Bauer PL. The value of polarization in camera-based photoplethysmography. Biomedical Optics Express. 2017;8(6):2822�2834. https://doi.org/10.1364/BOE.8.002822.

5.

Nirala N, Periyasamy R, Kumar A. Study of skin flow motion pattern using photoplethysmogram. International Journal of Advanced Intelligence Paradigms. 2020;16(3�4):241�264. https://doi.org/ 10.1504/ IJAIP.2020.10018682.

6.

Kublanov V., Purtov K., Belkov D. Remote Photoplethysmography for the Neuro-electrostimulation Procedures Monitoring. Science and Technology Publications. 2017;4:307�314. https://doi.org/ 10.5220/0006176003070314.

7.

Sagaidachnyi A, Fomin A, Usanov D, Skripal An. Realtime technique for conversion of skin temperature into skin blood flow : Human skin as a low-pass filter for thermal waves. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 2019;22;12:1009�1019. https://doi.org/10.1080/10255842. 2019.1615058.

8.

Volkov IYu, Fomin AV, Mayskov DI, Zaletov IS, Skripal AnV, Sagaidachnyi AA. Possibilities of photoplethysmographic visualization of peripheral hemodynamics in the low-frequency range. Metody komp�iuternoi diagnostiki v biologii i meditsine [Skripal AnV, editor. Methods of Computer Diagnostics in Biology and Medicine : Collection of articles of the All-Russian school-seminar]. Saratov, Izdtel�stvo �Saratovskii istochnik�. � 2021. p. 107�110 (in Russ.).

9.

Kiselev AR, Borovkova EI, Shvartz VA, Skazkina VV, Karavaev AS, Prokhorov MD, Bockeria OL. Low�frequency variability in photoplethysmographic waveform and heart rate during on-pump cardiac surgery with or without cardioplegia. Scientific Reports. 2020;10;1:1�9. https://doi.org/10.1038/s41598-020-58196-z.

10.Vrints C.J.M., Krychtiuk K.A., Van Craenenbroeck E.M.. Endothelialitis plays a central role in the pathophysiology of severe COVID-19 and its cardiovascular complications. Acta Cardiol. 2021;76(2):109�

124. https://doi.org/10.1080/00015385.2020.1846921.

11.Rossi E, Aliani C, Francia P. COVID-19 detection using a model of photoplethysmography (PPG) signals. Med Eng Phys. 2022;109:103904. https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2022.103904.

�� :

�� , �� , �� , 675000, �. ��, ��. �� 95; e-mail: [email protected];

�� , ��. ��. ��, �� , ��, �� , �� , 675000, �. ��, ��. �� 95; e-mail: [email protected];

�� , �-� ��. ��, �� , �� , 675000, �. ��, ��. �� 95; e-mail: [email protected]

�� 10.02.2024; �� 20.03.2024; �� 28.03.2024. The article was submitted 10.02.2024; approved after reviewing 20.03.2024; accepted for publication 28.03.2024.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по клинической медицине, автор научной работы — Ольга Александровна Абулдинова, Антон Сергеевич Абулдинов, Ольга Борисовна Приходько

Похожие темы научных работ по клинической медицине , автор научной работы — Ольга Александровна Абулдинова, Антон Сергеевич Абулдинов, Ольга Борисовна Приходько

Comparative characteristics of peripheral microcirculation according to photoplethysmography data in students who underwenT COVID-19 and healthy individuals