РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЦЕНКИ УРОВНЯ КРОВЯНОГО ДАВЛЕНИЯ ПО ДАННЫМ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММЫ И ФОТОПЛЕТИЗМОГРАММЫ
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-125-2-354-362Ключевые слова:
кровяное давление, фотоплетизмограмма, электрокардиограмма, микроконтроллерная система, программное обеспечениеАннотация
Определение уровня кровяного давления (КД) неинвазивным способом и без манжеты сфигмоманометра имеет большую актуальность при проведении непрерывного мониторинга или скрининговых исследованиях. В данной работе представлена концепция построения и описание опытного образца нового измерительного устройства для оценки параметров КД по данным сигналов фотоплетизмограммы и электрокардиограммы. Для определения параметров КД используются предобученные модели машинного обучения. Устройство реализовано в виде электронного блока сбора данных и программного обеспечения для расчета параметров КД на стороне персонального компьютера. Электронный блок выполнен в виде микроконтроллерной системы, в котором снижение влияния помех при регистрации сигналов достигается за счет использования беспроводного канала связи с компьютером. Разработанное программное обеспечение имеет графический интерфейс пользователя, реализует задачи фильтрации и анализа сигналов, извлечения информативных признаков, прогнозирования систолического и диастолического уровней КД и хранения информации. Разработанное устройство может быть эффективно использовано для контроля над распространением гипертонии среди населения за счет более простой процедуры проведения измерений на базе устройств носимой электроники.
Библиографические ссылки
[1] NCD Risk Factor Collaboration (NCD-RisC). Worldwide trends in hypertension prevalence and progress in treatment and control from 1990 to 2019: a pooled analysis of 1201 population-representative studies with 104 million participants. Lancet Vol. 398, Issue 10304, PP. 957-980, September 11, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)01330-1.
[2] “Hypertension”. May 17, 2021. World Health Organization (WHO). 30.11.2022. URL: https://www.who.int/en/news-room/fact-sheets/detail/hypertension.
[3] Bryan Williams, Giuseppe Mancia, Wilko Spiering, Enrico Agabiti Rosei et al. 2018 ESC/ESH Guidelines for the management of arterial hypertension: The Task Force for the management of arterial hypertension of the European Society of Cardiology (ESC) and the European Society of Hypertension (ESH). European Heart Journal, Vol. 39. Issue 33. 01 September 2018. PP. 3021–3104. DOI: https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehy339.
[4] Jay A. Pandit, Enrique Lores and Daniel Batlle Cuffless Blood Pressure Monitoring. Promises and Challenges. CJASN October 2020, 15 (10) 1531-1538. DOI: https://doi.org/10.2215/CJN.03680320.
[5] Stergiou, George S., Mukkamala, Ramakrishna, Avolio, Alberto et al. Cuffless blood pressure measuring devices: review and statement by the European Society of Hypertension Working Group on Blood Pressure Monitoring and Cardiovascular Variability. Journal of Hypertension: August 2022. Vol. 40. Issue 8. PP. 1449–1460. DOI: https://doi.org/10.1097/HJH.0000000000003224.
[6] Valeria Figini, Sofia Galici, Daniele Russo, Ilenia Centonze, Monica Visintin and Guido Pagana Improving Cuff-Less Continuous Blood Pressure Estimation with Linear Regression Analysis. Electronics 2022, Vol. 11(9), 1442. DOI: https://doi.org/10.3390/electronics11091442.
[7] Ramakrishna Mukkamala, George S. Stergiou, and Alberto P. Avolio Cuffless Blood Pressure Measurement. Annual Review of Biomedical Engineering. Vol. 24: PP. 203–230. April 1, 2022. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-bioeng-110220-014644.
[8] Savostin A., Tuleshov A., Koshekov K., Savostina G., & Largin A.. Devising a method for predicting a blood pressure level based on electrocardiogram and photoplethysmogram signals. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2022, 5(2(119), 62–74. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265066.
[9] Kachuee, M., Kiani, M. M., Mohammadzade, H., & Shabany, M. (2015). Cuff-less high-accuracy calibration-free blood pressure estimation using pulse transit time. 2015 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). DOI: https://doi.org/10.1109/ISCAS.2015.7168806.
[10] O’Brien, Eoin et al. The British Hypertension Society protocol for the evaluation of automated and semi-automated blood pressure measuring devices with special reference to ambulatory systems. Journal of hypertension 1993. Vol. 11 PP. 543–562. DOI: https://doi.org/10.1097/00004872-199007000-00004.
[11] Espressif Systems. ESP32 Series Datasheet v3.8. 30.11.2022. URL: https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_datasheet_en.pdf.
[12] Maxim Integrated. MAX86150 Integrated Photoplethysmogram and Electrocardiogram Bio-Sensor Module For Mobile Health Datasheet. 19-8402; Rev 2; 12/18. 30.11.2022. URL: https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX86150.pdf.
[13] Kyriacou P., Budidha K., & Abay T. Y. Optical Techniques for Blood and Tissue Oxygenation. Encyclopedia of Biomedical Engineering. 2019. PP. 461-472. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.10886-4.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Алексей Савостин, Александр Ларгин, Галина Савостина, Дмитрий Риттер, Абай Кошеков
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
