Viac-kanálové nositeľné PPG senzory pre meranie v prostredí slabého magnetického poľa

Riešiteľ: Jiří PŘIBIL

V oblasti mapovania fyziologických a mentálnych vplyvov skenovania v NMR tomografu na vyšetrovanú osobu bol náš výskum v roku 2024 bol zameraný na spresňovanie metódy odhadu hodnôt tlaku krvi priamo zo signálu PPG, bez použitia externého tlakomera. Bolo realizovaných niekoľko sérií meracích experimentov s novo vyvinutými s dvoj-/troj- kanálovými PPG senzormi pre získanie doplnkových parametrov Pulse Transition Time (PTT) a Pulse Wave Velocity (PWV), ktorých aplikácia znížila chybu odhadu tlaku cca o 6 %. Ďalej bolo prevedené mapovanie krátkodobých a dlhodobých zmien teploty pokožky v mieste merania PPG signálu. Náš najnovší výskum bol orientovaný na konštrukciu a realizáciu nového prototypu nositeľného PPG senzora, ktorý bude slúžiť pre účely analýzy a vyhodnotenie vplyvu prítlaku vlastného optického snímača na vlastnosti meraného PPG signálu. Všetky novo vytvorené nositeľné PPG senzory boli realizované tak, aby umožňovali snímanie PPG signálov reálnom čase – počas skenovania v NMR tomografu pracujúceho s nízkym magnetickým polom do 0.2 T (viď Obr. 1).

 

Obr. 1: Meranie s dvoj-kanálovým PPG senzorom vybaveným kontaktnými termometrami v laboratórnych podmienkach (a), snímanie troj-kanálového PPG signálu počas skenovania v otvorenom NMR tomografu (b).

 

Projekt: VEGA 2/0004/23 – Výskum vlastností magnetických nanočastíc pre účely zobrazovania v biomedicínskej diagnostike na báze metód magnetickej rezonancie.

Publikácie 2024:

• Přibil, J., Přibilová, A., Frollo, I.: Contact Measurement of Skin Temperature Using the Wearable Two-Channel PPG Optical Sensor Supplemented by Thermometers. Journal of Electrical Engineering, Vol. 75, No. 2, 2024, pp. 113–123. DOI:10.2478/jee-2024-0015
• Přibil, J., Přibilová, A., Frollo, I.: Cuffless Estimation of Arterial Blood Pressure Based on Heart Pulse Transmission Parameters Determined from Multi-Channel PPG Signals, in Sergey Y. Yurish (Ed): Proceedings of the 6th International Conference on Advances in Signal Processing and Artificial Intelligence (ASPAI‘ 2024), 17-19 April 2024, Funchal (Madeira Island), Portugal, pp. 8-12. ISBN: 978-84-09-60540-8, DOI: 10.13140/RG.2.2.23368.53763.
• Přibil, J., Přibilová, A., Frollo, I.: Stress Detection and Classification from PPG Signals Recorded in Different Conditions – Pilot Study. In Herencsár N. (Ed): Proceedings of the 47th International Conference on Telecommunications and Signal Processing TSP 2024, July 10-12, 2024 (Virtual), pp. 21-25. IEEE Catalog Number: CFP2388P-ART. ISBN 979-8-3503-6559-7, DOI: 10.1109/TSP63128.2024.10605949
• Přibil, J., Přibilová, A., Frollo, I.: Heart Pulse Transmission Parameters of Multi-Channel PPG Signals for Cuffless Estimation of Arterial Blood Pressure: Preliminary Study. Electronics 2024, 13, 3297. https://doi.org/10.3390/electronics13163297
• Přibil, J., Přibilová, A., Frollo, I.: Wearable Photoplethysmography Sensors Applicable for Measurement in a Weak Magnetic Field Environment of an MRI device. Advances in Signal Processing: Reviews, Book Series, Vol. 3, 29 p., 2024, IFSA Publishing S.L., (in Print).
• Přibil, J., Přibilová, A., Frollo, I.: A Wearable Reflectance PPG Optical Sensor Enabling Contact Pressure and Skin Temperature Measurement. In:11th International Electronic Conference on Sensors and Applications, Section: Wearable Sensors and Healthcare Applications, 26-28 November 2024 (Virtual), 8 p. Available online: https://sciforum.net/event/ecsa-11, resp. https://doi.org/10.3390/ecsa-11-101273 (registering DOI)