Nositeľné snímače PPG signálu pre meranie v reálnom čase v prostredí slabého magnetického poľa

Riešitelia: Jiří PŘIBIL, Anna PŘIBILOVÁ, Ivan FROLLO,  Ústav merania SAV, v. v. i.

 

Náš výskum je zameraný na analýzu a monitorovanie mentálneho a fyziologického stavu vyšetrovanej osoby pri skenovaní v prístroji magnetickej rezonancie (MRI) pracujúcom so slabým magnetickým poľom do 0,2 T. Naším konečným cieľom je zmapovať a potlačiť negatívny vplyv vibrácií a akustického hluku generovaného gradientovým systémom zariadenia MRI. Optický senzor založený na princípe fotopletyzmografie (PPG) je použiteľný na sledovanie stavu kardiovaskulárneho systému testovanej osoby, ktorý sa získava najmä aktuálnymi hodnotami srdcovej frekvencie (HR) a arteriálneho krvného tlaku (ABP). Na našom oddelení boli vyvinuté tri prototypy nositeľných PPG senzorov využívajúcich bezdrôtovú obojsmernú Bluetooth (BT) komunikáciu na prenos dát v reálnom čase. Porovnávacie merania v laboratórnych podmienkach s certifikovaným komerčným pulzným oximetrom a externým tlakomerom (BPM) vykazujú dobrú stabilitu a správnu presnosť konečne určených hodnôt HR. Meracie experimenty v skenovacom priestore bežiaceho MRI zariadenia potvrdili praktickú použiteľnosť nasnímaných PPG signálov pre spracovanie a analýzu. Ďalšie testovanie ukázalo, že BT komunikácia nemá žiadny viditeľný vplyv na kvalitu výsledných MR obrazov zo skenera. Na druhej strane, použitie externého tlakomera nebolo pre testované osoby pohodlné a prinášalo aj mnohé praktické problémy s realizáciou merania. Preto je naša súčasná práca orientovaná na vývoju a aplikovanie metódy odhadu hodnôt ABP priamo zo signálu PPG, bez použitia externého tlakomera.

Obr. 1 : Meranie vo vnútri tomografu MRI E-Scan Opera: a) dokumentačné foto experimentu so snímaním PPG signálu nositeľným senzorom PPG-BLE, b) uživatelské okno riadiacej Windows aplikácie PPGsensBT.

 

Projekt:

VEGA 2/0003/20 – Zobrazovacie metódy na báze magnetickej rezonancie pre medicínsku diagnostiku a materiálový výskum.

 

Publikácie 2022:

PŘIBIL, Jiří – PŘIBILOVÁ, Anna – FROLLO, Ivan. Comparison of three prototypes of PPG sensors for continual real-time measurement in weak magnetic field. In Sensors, 2022, vol. 22, no. 10, p. 3769. ISSN 1424-8220. (3.847 – IF2021) Q1

PŘIBIL, Jiří – PŘIBILOVÁ, Anna – FROLLO, Ivan. Evaluation of precision of three PPG sensor prototypes for measurement in weak magnetic field. In 45th International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP 2022). – Brno, Czech Republic: Faculty of Electrical Engineering and Communication, Brno University of Technology, 2022, p. 1-5. ISBN 978-1-6654-6948-7. Q4

PŘIBIL, Jiří – PŘIBILOVÁ, Anna – FROLLO, Ivan. Experiment with Cuffless Determination of Arterial Blood Pressure from PPG Signals Sensed by Wearable Sensors in a Weak Magnetic Field Environment, in Proceedings of the 9th International Electronic Conference on Sensors and Applications, 2022, MDPI: Basel, Switzerland, doi:10.3390/ecsa-9-13220