Zunanje motnje pri neinvazivnih meritvah krvnega tlaka

1. Zunanje motnje pri neinvazivnih meritvah krvnega tlaka Vojko Jazbinšek, Janko Lužnik, Zvonko Trontelj Inštitut za matematiko, fiziko in mehaniko Jadranska 19, 1000 Ljubljana, Slovenija vojko.jazbinsek@imfm.uni-lj.si

2. Uvod • Veliko naprav za neinvazivno merjenje krvnega tlaka (angl., noninvasive blood pressure - NIBP) deluje na osnovi merjenja utripanja arterijskega tlaka med puščanjem tlaka v napihnjeni manšeti, ki je ovita okoli okončine [1]. • Posneti signali vsebujejo tlačne utripe, pravimo jim tudi oscilometrični utripi, ki so naloženi na puščanje tlaka v manšeti – oscilometrična metoda. • Te meritve so zelo občutljive na zunanje motnje. Namen tega prispevka je določitiznačilno obliko zunanjih motenj 1 K-G. Ng, CF .Small. Survey of automated non-invasive blood pressure monitors, Journal of Clinical Engineering; 19:452-475, 1994.

3. Meritve • EU-projekt “Simulator for NIBP” • LODE (Groningen, Nizozemska) • osebni računalnik (PC) z vgrajenim kompresorjem za napihovanje manšet in odjemnikom za zaznavanje sprememb tlaka. • manšeta (Accoson, UK) okoli nadlahti 23 zdravih prostovoljcev • zajemanje s frekvenco 2000 Hz.

4. Izmerjeni podatkiUtripanje tlaka v arteriji je naloženo na puščanje (deflacijo) tlaka v manšeti, ki je počasen, nizkofrekvenčni pojav [2]. • Filtrirani utripiDeflacije se lahko znebimo z digitalnim filtriranjem [0.3-20 Hz]. Ko odštejemo negativno ovojnico (krivulja, ki jo določajo modre točke), dobimo t.i. oscilometrične utripe. • Oscilometrični utripiOvojnica, ki povezuje amplitude posameznih pulzov (rdeče točke) je osnova za avtomatsko določitev sistoličnega in diastoličnega tlaka. [2] Jazbinšek, J. Lužnik, Z. Trontelj. Frekvenčna analiza in prikaz signalov posnetih med neinvazivnim merjenjem krvnega tlaka. Zbornik ERK 2005, vol. B: 269-272.

5. Predstavitev podatkov - segmentacija • Segmentacijapodatkov (rdeča) nautripe (modre navpičnice). • Puščanje (deflacijo) določimo z interpolacijo podatkov med zaporednimi mejami segmentov (zelena). • Ko odštejemo deflacijo, nam preostanejo samo t.i. oscilometrični utripi (črna), ki imajo le pozitivne odmike.

6. Protokol • Dve referenčni meritvi brez zunanjih motenj • Meritve z vključenimi zunanjimi motnjami: • premikanje roke,dlani, prstov • kašljanje • tresavica • udarjanje po manšeti • tresenje podlage • Motnje smo ponavljali v enakomernih časovnih razmikih: • lažje iskanje motenj • povprečevanje in določitev značilne oblike motenj • Dva tipa motenj: • nizkofrekvenčne motnje, ki imajo približno podoben frekvenčni odziv kot oscilometrični utripi • visokofrekvenčne motnje

7. Izločitev visokofrekvenčnih motenj Primer:udarjanje s plastično cevjo po manšeti vsaki dve sekundi. Segmentacijo motenj naredimo na digitalno filtriranih (2.5-250 Hz) podatkih (b, d) tako, da izberemo 0.7 s časovni interval okoli motnje.

8. Značilne oblike visokofrekvenčnih motenj Udarjanje po manšeti - povprečevanje

9. Transformacija v normalizirani prikaz Transformacija NIBP meritev v normalizirani prikaz srčnih utripov omogoča primerjavo oscilometričnih utripanj, ki jih dobimo iz različnih posnetkov. • Izmerjeni podatki so vzorčeni s frekvenco νs. • Spremenljivo dolžino (Δts) za vsak utrip pretvorimo v fiksno vrednost (Δtf), oziroma spremenljivo število točk (Ns ) zamenjamo s fiksnim številom točk (Nf ) • Pretvorbo dosežemo s prevzorčenjem vsakega izmerjenega srčnega utripa s frekvenco νp . • Za obratno transformacijo moramo prevzorčiti "normalizirane" podatke na intervalu (Δtf) s frekvenco νb, da dobimo nazaj   Nstočk

10. Projekcija v normaliziran prikaz srčnih utripov – referenčna oblika utripanja

11. Odštevanje referenčnega utripanja • Tretja meritev • Odštevanje reference z optimizacijo celotne oblike utripov (OCOU). Pri tem dovolimo premike do N utripov (N običajno postavimo na 5), da dobimo najboljše ujemanje. Pri optimizaciji upoštevamo relativno razliko in korelacijski koeficient. • Odštevanje reference z optimizacijo posameznih utripov (OPU).Tu primerjamo posamezne utripe pri danem nivoju tlaka v manšeti (deflaciji) z utripi v normaliziranem referenčnem signalu. Pri tem lahko spreminjamo tako amplitudo kot časovni zamik začetka vsakega utripa.

12. Določitev motnje zaradi stiskanja pesti Meritev:stisk pesti vsakih5 sekund

13. Določitev motnje zaradi stiskanja pesti

14. Tipične oblike nizko frekvenčnih motenj Ugotovili smo, da je amplituda večine motenj zaradi premikanja osebe odvisna od tega, kako se pri tem krčijo mišice v nadlahtnici, okoli katere je ovita merilna manšeta.

15. Zaključki • Visoko frekvenčne motnje, kot so udarjanje in vibracije izločimo z digitalnim filtriranjem. • Transformacija NIBP meritev v normalizirani prikaz srčnih utripov omogoča primerjavo oscilometričnih utripanj, ki jih dobimo iz različnih posnetkov: • S povprečevanjem izračunamo normalizirano referenco. • Ko so v NIBP posnetkih prisotne motnje, to referenco uporabimo kot vzorec, s katerim iz takšne meritve izluščimo tako oscilometrične utripe zaradi nihanja tlaka v arterijah kot obliko motnje. oscilometrični utripi Določitev sistoličnega in diastoličnega tlaka izločitev motenj filtrirani utripi in motnje