ОЦЕНКА КОЖНОГО КРОВОТОКА НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ МЕТОДОМ ДВУМЕРНОЙ ФОТОПЛЕТИЗМОГРАФИИ 

Предмет исследования. Впервые показано успешное применение двумерной фотоплетизмографии для получения данных о реакции периферического кровотока нижних конечностей на венозную окклюзию. Метод. Для получения данных фотоплетизмографии нижней конечности использовалась видеозапись цифровыми камерами с четырех ракурсов. Поверхность кожи освещалась зеленым светом (525 нм). Для оценки кровотока проводились четыре последовательные венозные окклюзии в течение 10 с путем быстрого повышения давления до 60 мм рт. ст. в окклюзионной манжете, наложенной на нижнюю треть бедра, с последующим 20-секундным периодом восстановления. Обработка экспериментальных данных была проведена двумя алгоритмами: путем усреднения значений откликов элементов матрицы камеры в случайно выбранных областях интереса и с помощью компонентного анализа видеосигналов камер. Было установлено, что методика усреднения значений откликов элементов матрицы камеры обеспечивает более надежную количественную оценку параметров периферического кровотока в нижних конечностях. Проведена оптимизация алгоритма обработки данных. Основные результаты. В исследовании приняло участие 16 здоровых добровольцев. В результате анализа данных у всех испытуемых удалось записать динамику изменений интенсивности света, взаимодействующего с голенью во время окклюзии, которые по своей форме совпадают с кривыми классической воздушной плетизмографии во время оценки кожно-мышечного кровотока предплечья. Практическая значимость. Учитывая простоту и бесконтактный характер исследования, метод двумерной фотоплетизмографии может быть широко внедрен в клиническую практику для изучения функционального состояния сосудов нижних конечностей при широком спектре заболеваний.

1. Wilkinson I.B., Webb D.J. Venous occlusion plethysmography in cardiovascular research: methodology and clinical applications // British Journal of Clinical Pharmacology. 2001. V. 52. N 6. P. 631–646. doi: 10.1046/j.0306-5251.2001.01495.x
2. Alnaeb M.E., Alobaid N., Seifalian A.M., Mikhailidis D.P., Hamilton G. Optical Techniques in the Assessment of Peripheral Arterial Disease // Current Vascular Pharmacology. 2007. V. 5. N 1. P. 53–59. doi: 10.2174/157016107779317242
3. Kamshilin A.A., Miridonov S., Teplov V., Saarenheimo R., Nippolainen E. Photoplethysmographic imaging of high spatial resolution // Biomedical Optics Express. 2011. V. 2. N 4. P. 996–1006. doi: 10.1364/BOE.2.000996
4. Fallow B.A., Tarumi T., Tanaka H. Influence of skin type and wavelength on light wave reflectance // Journal of Clinical Monitoring and Computing. 2013. V. 27. N 3. P. 313–317. doi: 10.1007/s10877-013-9436-7
5. Trumpp A., Bauer P.L., Rasche S., Malberg H., Zaunseder S. The value of polarization in camera-based photoplethysmography // Biomedical Optics Express. 2017. V. 8. N 6. P. 2822. doi: 10.1364/BOE.8.002822
6. Kamshilin A.A., Zaytsev V.V., Mamontov O.V. Novel contactless approach for assessment of venous occlusion plethysmography by video recordings at the green illumination // Scientific Reports. 2017. V. 7. N 1. P. 464. doi: 10.1038/s41598-017-00552-7
7. Zaytsev V.V., Miridonov S.V., Mamontov O.V., Kamshilin A.A. Contactless monitoring of the blood-flow changes in upper limbs // Biomedical Optics Express. 2018. V. 9. N 11. P. 5387–5399. doi: 10.1364/boe.9.005387
8. Kamshilin A.A., Nippolainen E., Sidorov I.S., Vasilev P.V., Erofeev N.P., Podolian N.P., Romashko R.V. A new look at the essence of the imaging photoplethysmography // Scientific Reports. 2015. V. 5. P. 10494. doi: 10.1038/srep10494
9. Jolliffe I.T., Cadima J. Principal component analysis: a review and recent developments // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2016. V. 374. N 2065. P. 20150202. doi: 10.1098/rsta.2015.0202
10. Allen J. Photoplethysmography and its application in clinical physiological measurement // Physiological Measurement. 2007. V. 28. N 3. P. R1–R39. doi: 10.1088/0967-3334/28/3/R01
11. Strain W.D., Chaturvedi N., Hughes A., Nihoyannopoulos P., Bulpitt C.J., Rajkumar C., Shore A.C. Associations between cardiac target organ damage and microvascular dysfunction: The role of blood pressure // Journal of Hypertension. 2010. V. 28. N 5. P. 952–958. doi: 10.1097/HJH.0b013e328336ad6c
12. Tibirica E., Souza E.G., De Lorenzo A., Oliveira G.M.M. Reduced systemic microvascular density and reactivity in individuals with early onset coronary artery disease // Microvascular Research. 2015. V. 97. P. 105–108. doi: 10.1016/j.mvr.2014.10.004

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License