В России улучшена бесконтактная методика измерения кровотока

Российскими учеными разработан алгоритм для бесконтактного измерения времени, за которое кровь дотекает от сердца до конкретного участка тела. Инструмент функционирует даже при движении пациента, что раньше препятствовало использованию оптических датчиков в клинике. Исследование поддержано грантом РНФ, его основные положения опубликованы в журнале Scientific Reports.

При осмотрах и операциях врачи замеряют не только пульс и давление, важным показателем является и скорость пульсовой волны. Это скорость движения импульса давления крови от сердца до разных частей тела. Чем большей жесткостью обладают стенки сосудов, тем выше и этот параметр, помогающий оценивать риски инфаркта и инсульта.

Традиционно для подобных измерений используются нательные датчики, но они не подходят для младенцев и пациентов с ожогами. Тогда как ранее созданные бесконтактные оптические методы были недостаточно точными на фоне помех от движений и дыхания пациентов.

Ученые из владивостокского Института автоматики и процессов управления РАН в кооперации с коллегами из других вузов смогли улучшить алгоритм, позволяющий обрабатывать информацию с оптических приборов для бесконтактной оценки скорости пульсовой волны.

Они использовали камеру с зеленым светом, которую направляли на участок кожи предплечья. Зеленый свет обладает свойством хорошо поглощаться гемоглобином, и по его яркости несложно проследить изменение давления крови. Когда пульсовая волна достигает мелких сосудов, они сжимаются, плотнее поглощая свет, что делает отраженный сигнал слабее.

Для проверки точности измерений эксперты одновременно снимали ритм сердца электрокардиографом и производили синхронизацию его сигналов с данными камеры.

Новый алгоритм дал возможность отделять сигналы о передвижении крови от помех от дыхания и движений пациента. Он способен разбивать каждый кадр на малые элементы и отслеживать их смещения во времени. Что позволило с высокой точностью измерять амплитуду пульсовой волны (разницу между систолическим и диастолическим давлением) и время ее прихода — между ударом сердца и моментом, когда пульс добирается до точки наблюдений.

С помощью алгоритма учёные измерили скорость пульсовой волны у 47 здоровых людей. Участок кожи на руке испытуемых нагревали до 41°C — это помогает оценке реакции сосудов на повышение температуры.

Опыт показал, что при нагреве амплитуда пульсовой волны в предплечье вырастает до 23 раз, тогда как время прохождения волны от сердца к руке оказалось на 23% быстрее, чем в норме. За границами нагретого участка изменений не наблюдалось.

Что свидетельствует о перераспределении кровотока: основная его часть идет в обход капиллярной сети. Эффект важно учитывать при тестировании эластичности сосудов для выявления риска сердечно‑сосудистых заболеваний.