نوع مقاله: یادداشت کوتاه پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموختة کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی شریف

2 دانشیار، گروه مهندسی پزشکی، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی شریف

3 استادیار، گروه مخابرات، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی شریف

10.22041/ijbme.2013.13083

چکیده

وجود ارتباط بین بیماری‌های عروق قلب و نحوه عملکرد لایه اندوتلیوم (داخلی‌ترین لایه رگ‌های خونی) اثبات شده است. به منظور ارزیابی عملکرد این لایه، روش‌های متعددی پیشنهاد شده که از آن میان به آزمون اتساع ناشی از جریان خون به طور گسترده‌ای توجه شده است. در این آزمون مجرای خون در شریان براکیال بازو در مدت زمان مشخصی بسته شده؛ سپس رها می‌شود و تغییرات قطر شریان با استفاده از تصویربرداری اولتراسوند ثبت می‌شود. ابعاد و هزینه زیاد دستگاه تصویربرداری و وابستگی نتایج به نحوه عملکرد کاربر از محدودیت‌های این روش به حساب می‌آیند. در این مقاله سعی شد با استفاده از ثبت سیگنال فوتوپلتیسموگرام حین اجرای آزمون بر این محدودیت‌ها غلبه شود. تغییرات بخش AC سیگنال فوتوپلتیسموگرام پس از آزمون اتساع ناشی از جریان خون با استفاده از مدل خودرگرسیو مرتبه 2 مدلسازی شد و حساسیت ٪6/78 و قطعیت ٪6/81 و صحت ٪80 در طبقه‌بندی افراد سالم (16 نفر) از افراد دیابتی (14 نفر) به دست آمد. در این مطالعه تأثیر عوامل جنسیت، سن، نوع دیابت و مدت زمان ابتلا به دیابت بررسی نشده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Autoregressive Modeling of the Photoplethysmogram AC Signal Amplitude Changes after Flow-Mediated Dilation in Healthy and Diabetic Subjects

نویسندگان [English]

  • Mina Amiri 1
  • Edmond Zahedi 2
  • Fereydoun Behnia 3

1 M.Sc, Department of Electrical Engineering, Sharif University of Technology

2 Associate Professor, Department of Electrical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran. Department of Electrical, Electronics and Systems Engineering, Faculty of Engineering and Built Environment, National University Malaysia

3 Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, Sharif University of Technology

چکیده [English]

It is proved that the endothelial (artery inner lumen cells) function is associated with cardiovascular risk factors. Among all the common non-invasive methods employed in the research setting for assessing endothelial function, flow-mediated dilation is the most widely used one. This technique measures endothelial function by inducing reactive hyperemia using temporary arterial occlusion and measuring the resultant relative increase in blood vessel diameter via ultrasound. In this paper, the limitations associated with the ultrasound technique are overcome by using the photoplethysmogram (PPG) signal recorded during FMD. The correctness of this approach is investigated by modeling the AC changes of PPG after FMD by a 2nd order autoregressive model. A sensitivity of 78.6%, specificity of 81.6% and total accuracy of 80% were achieved in classification of 16 healthy and 14 diabetic subjects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • PPG
  • FMD
  • Diabetes
  • AR modeling

[1]     World Health Organization, http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs310/en/index2.html (accessed June 2011).

[2]     Verma S., Anderson T.J., Fundamentals of Endothelial Function for the Clinical Cardiologist; Circulation, 2002; 105: 546-549.

[3]     Davignon J., Ganz P., Role of Endothelial Dysfunction in Atherosclerosis; Circulation, 2004; 109: 27-32.

[4]     Barac A., Campia U., Panza J.A., Methods for Evaluating Endothelial Function in Humans; Hypertension, 2007; 49: 748-760.

[5]     Celermajer D.S., Sorensen K.E., Gooch V.M., Spiegelhalter D.J., Miller O.I., Sullivan I.D., Lloyd J.K., Deanfield J.E., Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis; Lancet., 1992; 340: 1111–1115.

[6]      Zahedi E., Jaffar R., Mohd M.A., Mohamed A.L., Maskon O., Finger photoplethysmogram pulse amplitude changes induced by flow mediated dilation; Physiological measurement, 2008; 29: 625-637.

[7]     Selvaraj N., Jaryal A.K., Santhosh J., Anand S.,  Deepak K.K., Monitoring of reactive hyperemia using photoplethysmographic pulse amplitude and transit time; J Clin Monit Comput., 2009; 23: 315- 22.

[8]      Webster T.G., Design of Pulse Oximeters; Taylor & Francis, 1997.

[9]     Jaffar R., Development of a noninvasive technique for endothelial dysfunction assessment using photoplethysmography; PhD Thesis, Universiti Kebangsaan Malaysia, 2007.

[10]  Goldoozian L.S., Zahedi E., Electrical analog model of arterial compliance during reactive hyperemia; Biomedical Engineering (MECBME), 2011 1st Middle East Conference on, pp. 49- 53, Feb. 2011.

[11]  Karimipour H., Toossian Shandiz H., Zahedi E., Diabetic diagnose test based on PPG signal and identification system; Biomedical Science and Engineering, 2009; 2(6): 465-469.

[12]  Shariati N., Zahedi E., Comparison of selected parametric models for analysis of the photoplethysmographic signal; Computers, Communications, & Signal Processing with Special Track on Biomedical Engineering, 2005. CCSP 2005. 1st International Conference on, pp.169-172, 14-16 Nov. 2005.

[13]  Nitzan M., Babchenko A., Khanokh B., Landau D., The variability of the photoplethysmographic signal – a potential method for the evaluation of the autonomic nervous system; Physiological measurement, 1998; 19: 93-102.

[14]  Cohen A., Biomedical Signal Processing; CRC press, 1986; vol. 1.

[15]  Theodoridis S., et. al., Pattern Recognition; Academic Press, 2006; 3rd edition.

[16] Woolam G.L., Schnur P.L., Vallbona C., Hoff H.E., The pulse wave velocity as an early indicator of atherosclerosis in diabetic subjects; Circulation, 1962; 25: 533–539.

[17]  Lehmann E.D., Gosling R.G., Sonksen P.H., Arterial wall compliance in diabetes; Diabetes Med., 1992; 9: 114–119.