Detekcia stresu počas skenovania v MRI tomografe pomocou kontinuálneho merania kardiovaskulárnych parametrov s využitím fotopletyzmografického optického senzora

Riešitelia: Přibil, Jiří, Přibilová Anna, Frollo, Ivan

 

Bolo vykonané paralelné meranie kardiovaskulárnych parametrov pomocou fotopletyzmografického (PPG) optického senzora a štandardných prenosných tlakomerov v rôznych situáciách telesnej relaxácie alebo stimulácie. Zmeny v kardiovaskulárnom systéme človeka je možné detegovať pomocou hodnôt Oliva-Roztočil indexu, okamžitého tepu a krvného tlaku.

V predbežných experimentoch bola testovaná navrhnutá metodika merania, boli aplikované rôzne fyziologické a psychologické stimuly na testovanie, či relaxačná a aktivačná fáza produkujú rôzne merané parametre vhodné pre ďalšiu štatistickú analýzu a spracovanie. Snímaný PPG signál sa v analógovej forme prenášal do externého PC na digitalizáciu a vyhodnotenie. Hlavný experiment sa zaoberal analýzou vplyvu vibrácií a akustického hluku na fyziologický a psychologický stav (stresový faktor) osoby ležiacej vo vnútri otvoreného tomografu na báze magnetickej rezonancie (MRI) s nízkou hodnotou magnetickej indukcie.

Pre zlepšenie efektivity merania bude potrebné skonštruovať nositeľný PPG senzor s bezdrôtovým prenosom dát, schopný pracovať v prostredí slabého magnetického poľa. Získané výsledky budú použité na analýzu, kvantifikáciu a potlačenie stresového faktora, ktorý má vplyv na rečový signál zaznamenávaný počas skenovania v MRI zariadení pre 3D modelovanie ľudského hlasového traktu.

 

 

 

 

a)                                                                                              b)                                                        c)

Obr. a): Dokumentačná snímka merania v tomografe E-scan OPERA: (1)/(2) – dolná/horná časť gradientného systému, (3) stred skenovacieho priestoru s RF cievkou, (4) optický PPG sensor umiestnený na malíčku pravej ruky testovanej osoby.

b) Grafické vyhodnotenie priebehu hodnôt tepu srdca (HR)

c) Vizualizácia diferenciálnych parametrov Oliva-Roztočil indexu (ORi); fázy aktívneho MR skenovania (FM2,3), inicializačná a relaxačná fáza (FM1 a FM4) merania

 

Súvisiace projekty:

  • VEGA 2/0125/19 “Meranie a modelovanie elektrického poľa srdca na neinvazívnu identifikáciu a interpretáciu štrukturálnych zmien komorového myokardu vedúcich k ventrikulárnym arytmiám“.
  • COST Action CA16116 „Nositeľné robotické zariadenia pre posilnenie, podporu alebo náhradu motorických funkcií človeka“.
  • VEGA 2/0003/20 “Zobrazovacie metódy na báze magnetickej rezonancie pre medicínsku diagnostiku a materiálový výskum”.

Primárne plánovaného využitia pri MR skenovaní ľudského hlasového traktu s paralelným záznamom rečového signálu počas fonácie je pre medicínske účely (napr. sledovanie pooperačného stavu hlasiviek), ďalej pre automatickú konzerváciu a rekonštrukciu hlasu pacientov po totálnej laryngektomii (v spolupráci s ZCU Plzeň). Potenciálnym aplikátorom nositeľného PPG senzora s bezdrôtovým prenosom dát môžu byť aj záchranárske tímy, u ktorých je potrebné monitorovať vitálne parametre v podmienkach náročného fyzického a mentálneho stresu.

 

Publikácie:

  • PŘIBIL, Jiří – PŘIBILOVÁ, Anna – FROLLO, Ivan. First-step PPG signal analysis for evaluation of stress induced during scanning in the open-air MRI device. In Sensors, 2020, vol. 20, no. 12, art. no. 3532. ISSN 1424-8220. (3.275-IF2019) Q1. Typ: ADCA
  • PŘIBIL, Jiří – PŘIBILOVÁ, Anna – FROLLO, Ivan. Physiological impact of vibration and noise in an open-air magnetic resonance imager: Analysis of a PPG signal of an examined person. In Proceedings, 2020, vol. 42, no. 1, p. 1-14. ISSN 2504-3900. Typ: ADEB