Гидроманжетные системы оценки гемодинамических параметров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Геращенко Михаил Сергеевич

• Геращенко Михаил Сергеевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Геращенко Михаил Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОБЛЕМ НЕИНВАЗИВНОЙ ОЦЕНКИ ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

1.1. Современные приборы и методы оценки гемодинамических параметров

1.2. Анализ проблем неинвазивной оценки гемодинамических параметров

1.3. Требования по точности оценки гемодинамических параметров

1.4. Результаты патентных исследований по анализу технического уровня, конструктивных решений и тенденций развития в области тонометров с функцией оценки гемодинамических параметров

1.5. Постановка цели и задач исследований

Выводы по главе

2. РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ В ГИДРОМАНЖЕТНЫХ СИСТЕМАХ

2.1. Разработка обобщенной структурной схемы гидроманжетных

систем для оценки гемодинамических параметров

2.2. Разработка виртуального комплекса для иследования процессов

в гидроманжетных системах

2.3. Методика графического определения гемодинамических параметров

2.4. Разработка виртуалього прибора для определения гемодинамических параметров

2.5. Исседование амплитудно-частотных характеристик пульсовых

волн с использование виртуального комплекса

Выводы по главе

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕДАЧИ ДАВЛЕНИЯ

ОТ АРТЕРИИ К ДАТЧИКУ ДАВЛЕНИЯ ГИДРОМАНЖЕТЫ

3.1. Формализация процесса формирования осцилляций

3.2. Разработка модели передачи артериального давления от артерии

в манжету

3.3. Результаты моделирования процесса передачи артериального давления от артерии в манжету

3.4. Моделирование передачи давления по каналу манжета-датчик давления

Выводы па главе

4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В ГИДРОМАНЖЕТНЫХ СИСТЕМАХ

4.1. Алгоритмы реализации гидроманжетной технологии формирования осцилляций

4.2. Предварительная обработка сигналов

4.3. Алгоритм сегментации сигнала на участки пульсовых волн

4.4. Алгоритм удаления артефактов движения

4.5. Разработка методики оценки гемодинамических параметров

на основе плечевой и запястной манжеты

4.6. Алгоритм определения скорости пульсовой волны

4.7. Алгоритм расчета гемодинамических параметров

Выводы по главе

5. РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕСОРНЫХ ГИДРОМАНЖЕТНЫХ СИСТЕМ

5.1. Реализация гидроманжетной методики оценки давления

5.2. Отладка программного обеспечения основного модуля

5.3. Проведение испытаний гидроманжетного тонометра по протоколу БШ

5.4. Проведение испытаний гидроманжетного тонометра на воспроизводимость значений систолического и диастолического давлений

5.5. Проведение испытаний тонометра на повторяемость результатов

5.6. Проведение испытаний по оценке гемодинамических параметров.... 122 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение А. Программы обработки сигналов в LabVIEW

Приложение Б. Программа оценки гемодинамических параметров

Приложение В. Электрические схемы и конструктивные элементы тонометра

Приложение Г. Акты внедрения результатов диссертационных исследований

Приложение Д. Диплом за I место V Российского форума

«Российским инновациям - российский капитал

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидроманжетные системы оценки гемодинамических параметров»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Профилактика и лечение сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) являются важными факторами увеличения трудоспособного возраста и продолжительности периода комфортной жизни человека. Отсутствие характерной симптоматики заболеваний способствует тому, что пациенты обращаются к врачу уже с тяжелыми формами атеросклероза, сердечной недостаточности, ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда и других состояний, приводящих к необратимым последствиям и инвалидности пациентов.

Одной из характеристик, представляющей особый интерес для ранней диагностики ССЗ, является артериальное давление (АД). Изменения его значения во времени формируют пульсовую волну (ПВ) в окклюзионной манжете. Ее характерными точками являются значения максимального и минимального давления в артериях, соответственно систолическое (САД) и диастолическое (ДАД) артериальные давления.

На основе значений САД и ДАД разработаны эффективные индикаторы критических состояний сердечно-сосудистой системы (ССС): лодыжечно-плечевой (ABI), пальце-плечевой (TBI) и сердечно-лодыжечно-сосудистый (CAVI) индексы.

Выполнение современных клинических рекомендаций по диагностике и лечению артериальной гипертензии, выявлению критических состояний ССС требует достаточно высокой точности измерения артериального давления. Погрешность измерения в 5 мм рт.ст. приводит к неправильной классификации гипертонии у 84 миллионов человек во всем мире.

В настоящее время в быту используются механические тонометры Короткова и тонометры осцилляторного типа. Тонометры Короткова сложны в применении, особенно для лиц пожилого возраста. Тонометры осцилляторного типа удобны в эксплуатации, но им свойственны большие погрешности измерения САД и ДАД. Попытки разработчиков расширить

количество оцениваемых гемодинамических параметров (ГДП) связаны с проблемами точности измерения АД, поскольку в алгоритмах их вычисления используются значения САД и ДАД.

Степень разработанности темы исследования. Ведущими зарубежными фирмами, создающими широкую номенклатуру тонометров, являются: Omron (Япония), Beurer (Германия), Citizen (Япония), Medisana (Германия), Rossmax (Тайвань), LittleDoctorInternational (S) Pte. Ltd. (КНР), Nihon Seimitsu Sokki Co., Ltd., A&D (Япония) и др. Выпускаемые тонометры используют осциллометрический метод (ОМ) оценки АД. В основы теории ОМ существенный вклад внесли Рогоза А.М., Савицкий Н.Н., Schwartz P.J., Malliani A., Arora N., Bruce G., Myers J.

В вопросы моделирования гемодинамических процессов, оценки погрешностей измерительных преобразователей и разработки тонометров существенный вклад внесли Акимова А.А., Акулов С.А., Кореневский Н.А, Кузнецова Д.А., Рябыкина Г.В., Федотов А.А., Филист С.А., Шахов Э.К., Чащин А.В., Юлдашев З.М.

По достоинству оценивая исследования перечисленных ученых и их вклад в развитие теории и практики тонометрии, следует отметить, что до настоящего времени проблема точности измерения АД не решена.

В Рекомендациях Российского медицинского общества по артериальной гипертонии и Всероссийского научного общества кардиологов (рабочая группа под председательством И.Е.Чазовой) указывается на необходимость измерения АД с погрешностью менее 4 мм рт.ст.

В этой связи, разработка методов и средств определения ГДП с улучшенными метрологическими характеристиками является актуальной задачей.

В диссертации предлагается в качестве рабочего тела манжеты использовать жидкость с реализацией гидроманжетной технологии формирования осцилляций, основанной на совокупности приемов,

методов и процессов, используемых для создания приборов повышенной точности.

С учетом изложенного определены цель и задачи исследования.

Цель диссертационного исследования - повышение точности измерения ГДП на основе гидроманжетной технологии формирования осцилляций.

Научная задача, решаемая в работе - обоснование и разработка технических средств измерения ГДП с повышенной точностью на основе гидроманжетной технологии формирования осцилляций.

Поставленная цель требует решения следующих задач:

1. Произвести анализ методов и средств измерения гемодинамических параметров с установлением проблем неинвазивной оценки ГДП, которые предполагается частично устранить за счет использования гидроманжетной технологии формирования осцилляций.

2. Разработать конструктивные решения и структуру технических средств, позволяющих реализовывать и экспериментально исследовать гидроманжетную систему оценки ГДП.

3. Провести моделирование процессов передачи давления от артерии к датчику давления гидроманжеты применительно к гидроманжетной технологии формирования осцилляций.

4. Разработать комплекс программного и алгоритмического обеспечения для гидроманжетной методики измерения ГДП.

5. Разработать макетный образец гидроманжетного прибора для практической апробации разработанных алгоритмов и экспериментальной оценки метрологических характеристик для гидроманжетной методики измерения ГДП

Объектом исследования являются технические средства измерения ГДП на основе гидроманжетной технологии формирования осцилляций для измерения ГДП.

Предметом исследования - биомедицинские сигналы, формируемые на основе гидроманжетной технологии формирования осцилляций, алгоритмы и программы для микропроцессорных систем оценки гемодинамических параметров, узлы и элементы конструкции гидроманжетных систем оценки ГДП.

Соответствие паспорту специальности. Задачи, решаемые в диссертации, соответствуют области исследования специальности 2.2.12 «Приборы, системы и изделия медицинского назначения» по п. 10 «Технические средства и системы, обеспечивающие повышение точности медицинской диагностики, воспроизводимости и сопоставимости результатов биомедицинских исследований».

Научная новизна:

1. Впервые предложена и разработана гидроманжетная технология формирования осцилляций, отличающаяся использованием жидкости в качестве рабочего тела окклюзионной манжеты, что позволило увеличить амплитуду осцилляций до 10...20 мм рт.ст., снизить влияние шумов, артефактов движения и получать значения САД и ДАД с улучшенными метрологическими характеристиками.

2. Предложены математические модели, описывающие процесс передачи давления от артерии к датчику давления гидроманжеты, отличающиеся тем, что в них учитываются свойства жидкости, позволяющие решать прикладные задачи, связанные с разработкой неинвазивных методов измерения ГДП.

3. Разработан комплекс алгоритмов и программного обеспечения для гидроманжетных систем оценки ГДП, отличающийся использованием метода ранжирования для коррекции базовой линии дрейфа давления манжеты, снижения влияния дыхательной составляющей и удаления тренда из сегментированных участков пульсовых волн.

4. Разработана и экспериментально апробирована гидроманжетная технология формирования осцилляций и система для оценки ГДП,

позволяющая измерять значения САД и ДАД с абсолютной погрешностью на повторяемость измерений для САД - 2,5 мм рт.ст., ДАД - 4,6 мм рт.ст.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость результатов работы заключается в развитии методов измерения гемодинамических параметров и теоретических основ построения гидроманжетных систем для их реализации, разработки математической модели, позволяющей изучать связь между пульсовыми волнами в артерии с осцилляциями в окклюзионной гидроманжете, получении новых знаний о методах измерения гемодинамических параметров.

Теоретически обоснованы и впервые реализованы конструктивные решения оригинальных узлов, блоков, микропроцессорных приборов основанных на обработке пульсовых волн, формируемых гидроманжетой системой, обеспечивающих качественное воспроизведение контура пульсовых волн и создающие предпосылки для проектирования приборов, обладающих улучшенными метрологическими характеристиками.

Практическая значимость результатов работы заключается в разработке программного обеспечения на основе разработанных алгоритмов предварительной обработки осцилляций, удаления тренда и различного рода помех, обеспечивающих создание макетных образцов приборов, реализующих предложенные в работе методы получения гемодинамических параметров, экспериментальной апробации предложенных технических решений.

Методология и методы исследования. При решении поставленных задач использовались следующие методы теоретических и экспериментальных исследований: математического анализа, математического моделирования, аналоговой и цифровой обработки сигналов, математической статистики. Программное обеспечение для разработанных микропроцессорных систем основано на использовании программных сред МЛ^ЛВ и LabVIEW.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Гидроманжетная технология формирования осцилляций и структура гидроманжетной системы, отличающиеся применением в качестве рабочего тела окклюзионной манжеты жидкости, позволяющей повысить амплитуду пульсовых волн и точность измерения ГДП.

2. Математическая модель процесса передачи давления от артерии к гидроманжете, основанная на эквивалентной электрической схеме и волнового канала передачи давления от манжеты к датчику давления, доказывающие увеличение амплитуды пульсовых волн и чувствительности их восприятия датчиком давления.

3. Методики обработки сигналов в гидроманжетных системах, основанные на сегментации участков пульсовых волн, алгоритмическое и программное обеспечение для измерения ГДП.

4. Макетный образец микропроцессорной гидроманжетной системы, основанный на гидроманжетной технологии формирования осцилляций, доказывающий возможность его практического применения для измерения ГДП с повышенной точностью.

Достоверность результатов подтверждается совпадением результатов теоретических и экспериментальных исследований, полученных на основе моделирования процесса передачи давления от артерии к гидроманжете и проведенных экспериментов на микропроцессорном комплексе и автономном приборе оценки ГДП, апробацией материалов на научных семинарах, конференциях, симпозиумах, актами внедрения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и докладывались на Международных конференциях и симпозиумах «Надежность и качество» (Пенза, 2010, 2011, 2018); Международной конференции «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» (Рязань, 2015); 2020 International Russian Automation Conference (RusAutoCon) (Sochi, Russia, 2020); 2020 4th Scientific School on Dynamics of Complex Networks and their Application in

Intellectual Robotics (DCNAIR), Innopolis, Russia (2020); International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices, EDM (2019); International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices, EDM (2019); SIBIRCON 2019 -International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information (2019); Proceedings of the 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, EIConRus (2020); Proceedings of the 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, EIConRus (2020).

Внедрение результатов работы. Основные результаты работы получены в рамках следующих НИР и НИОКР: Фонда содействия инновациям по теме «Разработка модельного ряда гидроманжетных тонометров»; грант Фонда содействия инновациям по теме «Разработка, изготовление, испытание макета и опытного образца прибора для оценки гемодинамических показателей» по договору № 753ГС1/11492.

Разработанные в рамках исследования программное обеспечение для микропроцессорных систем и методы реализации гидроманжетной технологии формирования осцилляций внедрены на АО «Радиозавод», г. Пенза, в ГБУЗ «Клиническая Больница № 6 имени Г.А. Захарьина» и ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет».

Личный вклад автора. Основные научные результаты диссертационной работы, включая патент № 104437 «Тонометр Геращенко», получены автором самостоятельно. В работах, выполненных в соавторстве, соискателю принадлежит основная роль в формулировке задач, обоснования методов их решения.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 44 работы, в том числе: 8 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, 17 статей в изданиях, индексируемых в Scopus (одна Q1), 3 патента, 1 свидетельство о государственной регистрации программного обеспечения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения и приложений. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 87 рисунков, 11 таблиц, список литературы включает 97 наименований.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОБЛЕМ НЕИНВАЗИВНОЙ ОЦЕНКИ ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Сердечнососудистые заболевания (ССЗ) на протяжении длительного периода удерживают лидирующую позицию по заболеваемости во всем мире [1].

Выявление и достоверное подтверждение патологических изменений в ССС, особенно на ранних стадиях, является одной из основных задач медицинской диагностики. Ключевыми параметрами оценки состояния ССС являются значения САД и ДАД. Их значения являются важнейшим индикатором факторов риска ССЗ и служат объективным показателем эффективности антигипертензивной терапии [2].

В последнее время, наряду с измерением САД и ДАД, все большую популярность приобретают инструментальные исследования с помощью аппаратно-программных средств, ориентированных на увеличение количества оцениваемых признаков. К ним относятся параметры, характеризующие состояние сосудов и количественной оценки циркуляции крови в сосудах. Вместе с САД и ДАД они объединяются в общую группу ГДП.

1.1. Современные приборы и методы оценки гемодинамических параметров

В настоящее время измерения ГДП осуществляются двумя принципиально отличающимися способами реализации. Это инвазивные и неинвазивные методы. Неинвазивные методы делятся на манометрические и осциллометрические. Манометрические методы реализуются механическими методами с использованием ртутных либо сфигмоманометрических

манометров и расположением окклюзионной манжеты на предплечье. ОМ реализуются на основе полуавтоматических и автоматических приборов электронно-механического типа. В настоящее время, наряду с плечевыми тонометрами осцилляторного типа используются запястные. Тонометры осцилляторного типа выполнены в виде настольных и браслетных конструкций. На рисунке 1.1 представлена обобщенная классификация современных приборов для оценки ГДП.

ГТриооры для измерения гйыадннамкческнх I [аримспук! в

А

I

I

НЁМННсИИНММЁ

исииллометритгеские

ПГолу ЙВТОМ НЧССКНС Акп >Ча.ТНЧССКНС

1Г

На плета На запястье

' V

НакТГП. 1ЫЧЫС В |]ннрме Гьр<ц;лети

Манометрические

г г

Ртутные Мшиичсскнс (сфкгмимакомстры)

Рисунок 1.1 - Обобщенная классификация современных приборов для оценки ГДП

В медицинской практике в стационарных условиях используются инвазивные методы оценки состояния кровообращения [3]. Для их реализации применяется система, включающая катетер, запорный клапан, магистраль высокого давления, преобразователь давления, преобразователь, катетер для промывания и подачи промывающего раствора (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Инвазивная система катетер-магистраль-преобразователь [3]

После преобразователя сигнал о давлении в артерии поступает на обработку и выводится на монитор.

Инвазивный метод обеспечивает непрерывное представление значений давления в виде контуров ПВ. В качестве примера на рисунке 1.3 показан график пульсаций давления в легочной артерии.

Рисунок 1.3 - График пульсаций давления в легочной артерии

и среднего АД [4]

Дополнительно на графике показаны значения среднего артериального давления (СрАД). Периодические изменения амплитуды САД и ДАД вызваны дыханием пациента [5].

При исследовании желудочков сердца и крупных сосудов инвазивный метод позволяет получать значения ГДП с погрешностью до 2...3 мм рт.ст. При катетеризации плечевой артерии относительная погрешность измерения может достигать 30 % вследствие изменения динамических характеристик кровотока в месте установки катетера. Существенными могут быть

искажения контура ПВ из-за резонансных явлений в соединительных трубках магистрали высокого давления.

Очевидно, что инвазивный метод не подходит для широкого клинического использования. Его применение ограничено использованием в реанимационных отделениях и палатах интенсивной терапии лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ). Недостатки метода связаны с травматичностью, образованием гематом и тромбозов в месте пункции, инфекционными осложнениями. В научных исследованиях инвазивный метод используется для оценки эффективности разрабатываемых методик и поведения сравнительных испытаний [6].

Основным методом оценки значений АД в быту и ЛПУ на протяжении столетия остается аускультативный метод Н.С. Короткова [7]. Ручное аускультативное измерение АД в верхней части руки с помощью сфигмоманометра считается «золотым» стандартом неинвазивного теста и основным клиническим методом диагностики гипертонии в двадцатом веке [8,9]. В настоящее время он является единственным официальным методом неинвазивного измерения АД, утверждённым Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 1935 году [10]. Манометрические механические тонометры показаны на рисунке 1.4.

а) б)

Рисунок 1.4 - Манометрические механические тонометры Короткова: а - ртутный тонометр, б - механический

Они содержат плечевую окклюзионную манжету, манометр, фонендоскоп, грушу нагнетания воздуха и регулируемый клапан. В первоначальных вариантах тонометров использовался ртутный манометр, в дальнейшем, он был заменен на механический.

На основе показаний тонометра Короткова ВОЗ определены нормы для различных категорий АД, приведенные в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Нормы для различных категорий АД [10]

Артериальное давление (категория) Диапазон САД Диапазон ДАД

Гипотония <100 <60

Оптимальное 100-119 60-79

Нормальное давление 120-129 80-84

Высокое нормальное давление 130-139 85-89

Умеренная гипертония 140-159 85-89

Гипертония средней тяжести 160-179 100-109

Тяжелая гипертония >180 >110

Метод Короткова используется в качестве референтного при аттестации тонометров по протоколам Национального института стандартов США ААМ1/А№1 и Британского общества исследования гипертонии — БИБ 90 [11, 12].

К преимуществам метода можно отнести высокую устойчивость к нарушениям сердечного ритма, движениям во время измерения. Недостатками метода являются высокая чувствительность к внешним акустическим шумам, необходимость точного позиционирования мембраны фонендоскопа над артерией. Самостоятельное применение аускультативного метода для измерения АД не является комфортным для пациентов, а также требует специальных навыков, хорошего зрения, реакции и слуха.

Одна из составляющих погрешностей, присутствующих при исследовании методом Короткова, связана с порогом слышимости пользователем тонов Короткова. Фиксация моментов их появления и исчезновения зависит от остроты слуха и реакции на зрительное восприятие показаний манометра. Интенсивность регистрируемых тонов Короткова является функцией чувствительности стетоскопа, энергии сердечного выброса, глубины расположения артерии, жесткости плечевой артерии и тканей, находящихся под манжетой. В этих условиях чувствительность стетоскопа и острота слуха оператора играют первостепенную роль в фиксации моментов появления и исчезновения тонов Короткова, по которым устанавливаются значения САД и ДАД.

Существенное увеличение инструментальной и методической погрешностей измерения может происходить при наличии внешнего шума. Неравномерность сердцебиения формирует ошибку между двумя соседними сердечными сокращениями. При ослабленном кровотоке и ряде анатомических особенностей моменты выявления тонов при прослушивании смещаются.

Инструментальную и методическую погрешности вносят: процесс механической установки значения скорости декомпрессии, смещенное позиционирование фонендоскопа относительно артерии, несоответствие окружности руки размерам манжеты, неверно зафиксированная манжета и ее расположение на руке, движения рук и тела, эмоциональное состояние пациента. Особые случаи представляют измерения при ожирении, беременности, артериосклерозе, шоке, использовании аппарата искусственного кровообращения и т.д.

Конструкция анероидного манометра и упругих чувствительных элементов вносят погрешность измерений давления в манжете 2...3 мм рт.ст.

Перечисленные особенности и значения погрешности измерения практически исключают возможность проведения активного контроля

давления в быту лицами пожилого возраста, со слабым зрением и с замедленной реакцией.

При свойственных данному методу погрешностях, его информационная значимость существенно снижается. Врачи в своей практике, принимая во внимание значения измеренного давления, при принятии соответствующих решений руководствуются, прежде всего, оценкой состояния пациента, наличием или отсутствием определенных симптомов, значимых клинических параметров: одышки, недомогания, утомляемости, частоты сердечных сокращений в покое, результатов анализов и полученных результатов назначенных исследований и.т.д. [13].

Предельная погрешность измерения АД механическими тонометрами Короткова при условии соблюдения всех правил и требований по методике измерения с использованием калиброванного манометра составляет 5... 7 мм рт.ст. При самостоятельном измерения АД аускультативным методом по разным оценкам погрешность может составлять 10... 15 мм рт.ст. [14,15].

В настоящее время в быту наиболее популярны тонометры осцилляторного типа [16]. На рисунке 1.5 показаны автоматический плечевой тонометр Microlife BP A2 и автоматический запястный тонометр Full-Automatik КАК 189.

s ö м

а) б)

Рисунок 1.5 - Автоматический тонометр Microlife BP A2 плечевой (а); автоматический Тонометр Full-Automatik RAK 189 на запястье (б)

Осцилляторный метод (ОМ) основан на регистрации пульсаций давления воздуха в компрессионной манжете. Колебания давления в манжете вызваны изменением объема крови, пульсирующей на участке конечности под манжетой [17]. Наиболее популярным осциллометрическим алгоритмом определения АД является алгоритм максимальной амплитуды (МАА) [18]. На рисунке 1.6 показаны графики, поясняющие алгоритм ММА.

Рисунок 1.6 - Графики, поясняющие алгоритм максимальной амплитуды пульсаций

Метод ММА основан на нахождении значения давления в манжете, при котором пульсации давления имеют максимальное значение. На участке декомпрессии производится выделение ПВ. Затем находится ПВ с максимальным значением амплитуды. На рисунке 1.6 это значение соответствует амплитуде Амакс. Значение давления в манжете, соответствующее моменту появления Амакс, принимается за среднее

значение СрАД. Далее, слева (на графике) от Амакс, находится амплитуда пульсации со значением Амакс*ЭКсад и справа Амакс*ЭКдад. Эмпирические коэффициенты Амакс*ЭКсад и Амакс*ЭКдад не имеют фиксированных значений для ОМ. Как правило, их значения ориентированы на среднестатистические анатомические особенности и определенные возрастные группы пациентов. В исследовании [19] установлен диапазон значений эмпирических коэффициентов Амакс*ЭКсад и Амакс*ЭКдад, 0,45...0,73 и 0,69...0,83 соответственно. После установления характерных точек Амакс*ЭКсад и Амакс*ЭКдад по кривой давления в манжете определяют САД и ДАД.

Использование эмпирических коэффициентов в ОМ диктует необходимость индивидуального подхода при выборе типа тонометра. Тонометры осцилляторного типа характеризуются низкой воспроизводимостью результатов, обусловленной существенными расхождениями значений эмпирических коэффициентов от модели к модели.

Другая проблема ОМ заключается в малой амплитуде ПВ. Вследствие этого значительную неопределенность в нахождении характерных точек вносят шумы, механические колебания, артефакты движения и т.д. Для снижения влияния этих факторов используются различные методы фильтрации. При их реализации возникают проблемы применения алгоритмов обработки, вносящих минимальные искажения в пиковые значения амплитуд ПВ, поскольку их обнаружение является основополагающим моментом ОМ [20].

Существенное влияние на воспроизводимость осциллометрических тонометров оказывают разные процессы, алгоритмы и функции формирования осцилляций [21].

По сравнению с аускультативным методом ОМ более устойчив к внешним акустическим шумам, менее чувствителен к позиционированию манжеты на конечности [22, 23].

По разным оценкам погрешность оценки АД тонометрами осцилляторного типа составляет 10...30 % [24, 25].

На основе осцилляторных методов разработаны приборы для комплексного обследования ССС и прикроватного мониторирования гемодинамики [26, 27]. Приборы данного класса, наряду с оценками АД, дополнительно учитывают временные характеристики прохождения ПВ по сосудистой системе и параметры, характеризующие морфологию ПВ.

Одним из методов получения данных при оценке гемодинамических параметров на основе обработки контуров ПВ является объемная компрессионная осциллометрия [28].

На рисунке 1. 7 показан осциллометрический анализатор параметров сердечного выброса и артериального давления «ЭДТВ-ГЕМОДИН», реализующий данный метод [29].

Рисунок 1.7 - Анализатор параметров сердечного выброса и артериального давления осциллометрический «ЭДТВ-ГЕМОДИН» [29]

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Геращенко Михаил Сергеевич, 2023 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Всемирная организация здравоохранения [Электронный ресурс]. URL: https://www.who.int/topics/mortality/ru (дата обращения: 05.03.2021).

2. Клинические рекомендации. Анестезиология-реаниматология / под ред. И.Б. Заболотских, Е.М. Шифмана. - Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2016. -С. 914-947.

3. Джанашия, П.Х. Карманный справочник кардиолога / П.Х. Джанашия, Н.М. Шевченко, Е.Я. Богданова. - Москва : МИА, 2008. -352 с.

4. Берестень, Н.Ф. Функциональная диагностика: национальное руководство / под ред. Н.Ф. Берестень, В.А. Сандрикова, С.И. Федоровой. -Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2019. - 784 с.

5. Padwal, R. Optimizing observer performance of clinic blood pressure measurement: a position statement from the Lancet Commission on hypertension group / R. Padwal, N.R. Campbell, A.E. Schutte, M.H. Olsen, C. Delles, A. Etyang // J Hypertens. - 2019. - Vol. 37. - P. 1737-1745.

6. Williams, B. 2018 ESC/ESH Guidelines for the management of arterial hypertension. The Task Force for the management of arterial hypertension of the European Society of Cardiology (ESC) and the European Society of Hypertension (ESH) / G. Mancia, W. Spiering // European Heart Journal. - 2018. - Vol. 39. -P. 3021-3104.

7. Коротков, Н.С. К вопросу о методах исследования кровяного давления / Н.С. Коротков // Известия Императорской Военно-медицинской академии. - 1905. - Т. 11. - С. 365-367.

8. Sphygmomanometers-Part NI. 2: Clinical Validation of Automated Measurement Type. ANSI/AAMI/ISO / Standard 81060-2. - 2009.

9. O'Brien, E. The British Hypertension Society protocol for the evaluation of automated and semi-automated blood pressure measuring devices with special

reference to ambulatory systems / J. Petrie, W. Littler, M. de Swiet, P.L. Padfield, K. O'malley // Journal of hypertension. - 1990. - Vol. 8(7). - Р. 607-619.

10. Whelton, P.K. Guideline for the prevention, detection, evaluation, and management of high blood pressure in adults: executive summary: a report of the American College of Cardiology American Heart Association Task Force on Clinical Practice Guidelines / P.K. Whelton R.M. Carey, W.S. Aronow, D.E. Casey, K.J. Collins, D. C. Himmelfarb [et al.] // Hypertension. - 2018. -Vol. 71. -Р. e13-e115.

11. Stergiou, G.S. A universal standard for the validation of blood pressure measuring devices: Association for the Advancement of Medical Instrumentation European Society of Hypertension / B. Alpert, S. Mieke, R. Asmar, N. Atkins, S. Eckert [et al.] // International Organization for Standardization (AAMI/ESH/ISO) Collaboration Statement. Hypertension. - 2018. - Vol. 71. -Р. 368-374.

12. Электронные или автоматические сфигмоманометры. ANSI / AAMI SP 10-1992. Arlington, VA: AAMI. - 1993. - P. 40.

13. Артериальная гипертензия у взрослых. Клинические рекомендации. -2020. - URL: https://cardioweb.ru/files/Klinicheskie_rekomendacii

14. Picone, D.S. Accuracy of cuff-measured blood pressure: systematic reviews and metaanalyses / D.S. Picone, M.G. Schultz, P. Otahal, S. Aakhus, A.M. Al-Jumaily, J.A. Black [et al.] // J Am Coll Cardiol. - 2017. - Vol. 70. -Р. 572-586.

15. Picone, D.S. Discovery of new blood pressure phenotypes and relation to accuracy of cuff devices used in daily clinical practice / D.S. Picone, M.G. Schultz, X. Peng, J.A. Black, N. Dwyer, P. Roberts-Thomson [et al.] // Hypertension. -2018. - Vol. 71. - Р. 1239-1247.

16. Novel methods of testing and calibration of oscillometric blood pressure monitors // PLoS One. - 2018. - Vol. 13. - Р. e0201123.

17. Alpert, B.S. Validation protocols for blood pressure-measuring devices: status quo and development needs / B.S. Alpert, B.G. Celler, A. Argha, P.N. Le, E. Ambikairajah // Blood Press Monit. - 2016. - Vol. 21. - Р. 262-263.

18. Forouzanfar, M. Oscillometric blood pressure estimation: past, present, and future / M. Forouzanfar, H.R. Dajani, V.Z. Groza, M. Bolic, S. Rajan, I. Batkin // IEEE Rev Biomed Eng. - 2015. - Vol. 8. - Р. 44-63.

19. Alvarado Alvarez, M. Optimum waveform envelopes and amplitude ratios in oscillometric blood pressure estimation / M. Alvarado Alvarez, R. Padwal, J. Ringrose, A. Jalali, W. Hiebert // Blood Press Monit. - 2021. -Vol. 26. - Р. 53-59.

20. Stergiou, G.S. A universal standard for the validation of blood pressure measuring devices: Association for the Advancement of Medical Instrumentation/European Society of Hypertension/ International Organization for Standardization (AAMI/ESH/ISO) Collaboration Statement / G.S. Stergiou, B. Alpert, S. Mieke, R. Asmar, N. Atkins, S. Eckert [et al.] // Hypertension. -2018. - Vol. 71. - Р. 368-374.

21. Alpert, B.S. Oscillometric blood pressure: a review for clinicians / B.S. Alpert , D. Quinn, D. Gallick // Journal of the American Society of Hypertension. 2014;8:930-8.

22. Liu, B. Comparison of simultaneous invasive and non-invasive measurements of blood pressure based upon MIMIC II database / B. Liu, B.G. Celler, A. Argha, P.N. Le, Ambikairajah // Artery Research. - 2014. - Vol. 8. - №. 4. - P. 209-213.

23. Liu, B. Comparison between invasive and non-invasive blood pressure in young, middle and old age / B. Liu, Q. Li , P. Qiu // Blood Pressure. 2016;25(3):155-161.

24. Геращенко, М.С. Оценка погрешности гидроманжетного тонометра / М.С. Геращенко, С.И. Геращенко, С.М. Геращенко // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 4 (18). - С. 106-111.

25. Dean, S. Accurate Measurement of Blood Pressure / S. Dean // Artery Research. - 2020. - Vol. 26, - Iss. 3. - P. 130-136.

26. Чащин, А.В. Комплексные методы и аппаратно-программные средства для исследований гемодинамических процессов в сосудистой системе организма: дис. ... док. тех. наук // СПбГЭТУ «ЛЭТИ». - 2014. -286 с.

27. Rastegar, S. Non-invasive continuous blood pressure monitoring systems: current and proposed technology issues and challenges / S. Rastegar, H. Gholam, A. Lowe // Physical and Engineering Sciences in Medicine. 2020. -Vol. 43(1). - Р. 11-28.

28. Мазурок, В.А. Объемно-компрессионная осциллометрия для оценки производительности сердца / В.А. Мазурок // Вестник интенсивной терапии. - 2017. - Т. 2. - С. 55-60. - doi: 10.21320/1818-474X-2017-2-55-60

29. Анализатор параметров сердечного выброса и артериального давления осциллометрический ЭДТВ-ГЕМОДИН. - URL: https: //acsma.ru/gemodyn/

30. Регистратор АД BR-102 plus. URL: http : //www.medteh.info/_fr/27/BR-102plus_RU.pdf

31. Система исследования сосудов VaSera VS-1500N. - URL: https://www.fukuda-denshi.ru/sistema-issledovaniya-sosudov-vasera-vs-1500n

32. International Organization for Standardization. ISO 81060-2:2018. Non-invasive sphygmomanometers - Part 2: clinical investigation of intermittent automated measurement type. - URL: https://www.iso.org/standard/73339.html. (дата обращения: 7.12. 2018

33. Sebo, P. Blood pressure measurements are unreliable to diagnose hypertension in primary care / P. Sebo, A. Pechère-Bertschi, F. Herrmann, D. Haller, P. Bovier // Journal of Hypertension. - 2014. - Vol. 32. - Р. 509-517. -doi: 10.1097 / HJH.0000000000000058

34. McAlister, F.A. Evidence based treatment of hypertension: measurement of blood pressure: an evidence based review / F.A. McAlister, S.E. Straus // British Medical Journal. - 2001. - Vol. 322. - Р. 908-911.

35. Liu, J. Error Mechanisms of the Oscillometric Fixed-Ratio Blood Pressure Measurement Method / J. Liu, J.O. Hahn, R. Mukkamala // Annals of Biomedical Engineering. - 2013. - Vol. 41. - P. 587-97. - URL: https://doi.org/10.1007/s10439-012-0700-7

36. Raamat, R. Errors of oscillometric blood pressure measurement as predicted by simulation / R. Raamat, J. Talts, J. Kivastik, K. Jagomagi // Blood pressure monitoring. - 2011. - Vol. 16, № 5. - P. 238-245.

37. Raamat, R. Accuracy of some algorithms to determine the oscillometric mean arterial pressure: a theoretical study / R. Raamat, J. Talts, J. Kivastik, K. Jagomagi // Blood Pressure Monitoring. - 2013. - Vol. 18(1). -Р. 50-56. - doi: 10.1097/MBP.0b013e32835d12f6

38. Stergiou, G.S. Improving the accuracy of blood pressure measurement: the influence of the European Society of Hypertension International Protocol (ESH-IP) for the validation of blood pressure measuring devices and future perspectives / G.S. Stergiou, R. Asmar, M. Myers // J Hypertens. - 2018. -Vol. 36. - Р. 479-87.

39. Raamat, R. Accuracy of some algorithms to determine the oscillometric mean arterial pressure: a theoretical study / R. Raamat, J. Talts, J. Kivastik,

K. Jagomagi // Blood Pressure Monitoring. - 2013. - Vol. 18(1). - Р. 50-56. - doi: 10.1097/MBP.0b013e32835d12f6

40. ГОСТ Р 15.011-96. Патентные исследования. Содержание и порядок проведения. Москва : ИПК Издательство стандартов, 1996. - 23 с.

41. Геращенко, М.С. Исследование технического уровня и тенденций развития тонометров / М.С. Геращенко // Вестник Пензенского государственного университета. - 2017. - № 2 (18). - С. 78-84.

42. Патент Российской Федерации № 104437. Тонометр Геращенко / М.С. Геращенко. - 2011. - URL: http://bankpatentov.ru/node/78436

43. Патент Российской Федерации № 2652070. Электронный тонометр / С.И. Геращенко, М.С. Геращенко.- Заявл. 16.05.2017 ; опубл. 24.04.2018, Бюл. № 12.

44. Геращенко, М.С. Прибор для определения артериального давления с повышенной точностью на основе гидроманжетной технологии / М.С. Геращенко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2018. - № 2 (26). - С. 114-121.

45. Писарев, М.А. К вопросу о реализации неинвазивных методов измерения параметров пульсовой волны автономными портативными приборами / М.А. Писарев, Б.В. Чувыкин, С.И. Геращенко, М.С. Геращенко, Н.А. Волкова // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 1 (15). - С. 89-94.

46. Геращенко, М.С. Разработка гидроманжетного прибора для мониторинга гемодинамических параметров / М.С. Геращенко, С.И. Геращенко, С.М. Геращенко / Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 4 (18). - С. 112-117.

47. Gerashchenko, M.S. Application of the hydrocuff technology for blood pressure evaluation / M.S. Gerashchenko, S.M. Gerashchenko, S.I. Gerashchenko, N.N. Yankina // International Journal of Applied Engineering Research. - 2016. - Vol. 11, № 4. - P. 2271-2274.

48. Markulyova, M.V. Hemodynamic parameters non-invasive hydro-cuff monitoring system / M.V. Markulyova, M.S. Gerashchenko, D.V. Papshev, S.I. Gerashchenko, L.Y. Krivonogov // International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices, EDM. - 2019. -P. 631-637.

49. Геращенко, М.С. Применение гидроманжетной технологии для оценки гемодинамических параметров / М.С. Геращенко, С.И. Геращенко, В.И. Волчихин, Е.А. Бадеева, Н.Н. Янкина // Информационные технологии в

медицине, биологии, фармакологии и экологии : материалы Международной конференции. Весенняя сессия / под редакцией проф. Е.Л. Глориозова. -2018. - С. 196-201.

50. Знакомство с LabVIEW и его возможности. - URL: http://easyelectronics.ru/znakomimsya-s-labview.html

51. USB-6211 Устройство многофункционального ввода-вывода. -URL: https://www.ni.com/ru-ru/support/model.usb-6211.html

52. Геращенко, С.И. Виртуальный прибор для оценки состояния биологических объектов / С.И. Геращенко, Н.Н. Янкина, М.С. Геращенко // В сборнике: Новые материалы и технологии: состояние вопроса и перспективы развития : сборник материалов Всероссийской молодежной научной конференции. - 2014. - С. 402-407.

53. Геращенко, М.С. Виртуальный прибор для определения гемодинамических показателей на основе гидроманжентой технологии / М.С. Геращенко, С.И. Геращенко, Н.Н. Янкина // Труды Международного симпозиума Надежность и качества. - 2018. - Т. 2. - С. 307-310.

54. Integrated Silicon Pressure Sensor On-Chip Signal Conditioned, Temperature Compensated and Calibrated. - URL: https://static.chipdip.ru/lib/301/D0C011301215.pdf

55. Инструменты MatLab - URL: https: //exponenta. ru/news/instrumenty-matlab

56. Геращенко, М.С. Виртуальный прибор для определения гемодинамических показателей на основе гидроманжентой технологии / М.С. Геращенко, С.И. Геращенко, Н.Н. Янкина // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2018. - Т. 2. - С. 307-310.

57. Геращенко, М.С. Использование гидроманжетного тонометра для оценки гемодинамических параметров с повышенной точностью / М.С. Геращенко, Н.А. Волкова, С.М. Геращенко // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2016. - № 3 (39). -С. 114-123.

58. Геращенко, М.С. Виртуальный прибор для определения гемодинамических показателей на основе гидроманжентой технологии / М.С. Геращенко, С.И. Геращенко, Н.Н. Янкина // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2018. - Т. 2. - С. 307-310.

59. Markuleva, M.V. The respiratory organs effect on hemodynamics evaluating method based on hydrocuff technology / M.V. Markuleva, M.S. Gerashchenko, S.I. Gerashchenko, V.G. Polosin, A.N. Mitroshin, A.N. Astafyev // Conference Proceedings - 4th Scientific School on Dynamics of Complex Networks and their Application in Intellectual Robotics, DCNAIR. - 2020. -Vol. 4. - Р. 165-68.

60. Семенистая, Е.С. Диагностические показатели контура пульсовых волн / Е.С. Семенистая // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2008. -№ 2(79). - С. 111-116.

61. Клиническая лабораторная диагностика: учебник / под ред. В.В. Долгова, ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования». - Москва : ФГБОУ ДПО РМАНПО, 2016. - 668 с. - ISBN 978-5-7249-2608-9

62. Калакутский, Л.И. Методика анализа контура пульсовой волны в диагностике функции сосудистого эндотелия / Л.И. Калакутский, П.А. Лебедев, М.В. Комарова // Извести ЮФУ. Технические науки. -2008. - № 5. - С. 43-47.

63. Федотов, А.А. Анализ методов обнаружения пульсовой волны сигнала артериальной пульсации крови / А.А. Федотов, С.А. Акулов // Известия Самарского науч. центра РАН. - 2013. - № 6-1. - С. 35-39.

64. Белов, В.С. Алгоритм определения параметров пульсовой волны на основе синхронного анализа фотоплетизмограммы и ЭКГ / В.С. Белов, А.Н. Калиниченко // Известия СПб. ГЭТУ «ЛЭТИ». - 2018. - № 4. -С. 86-90.

65. Волоконно-оптический датчик давления для гидроманжетного тонометра / Е.А. Бадеева, С.И. Геращенко, Т.И. Мурашкина, Н.Н. Янкина,

М.С. Геращенко // Новые технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии : материалы Международной конференции NT + M&Ec2019. Весенняя сессия. - 2019. - С. 21-25.

66. The hydrocuff sensor position analysis for assessing the respiration effect in measuring hemodynamics and blood pressure / M.V. Markuleva, M.S. Gerashchenko, S.I. Gerashchenko // Proceedings - 2020 International Russian Automation Conference, RusAutoCon 2020. - 2020. - С. 810-814.

67. Чурсин, В.В. Клиническая физиология кровообращения : методические материалы к практическим и семинарским занятиям / В.В. Чурсин. -2011. - 44 с.

68. Усанов, Д.А. Методы и аппаратура для диагностики состояния сердечнососудистой системы по характеристикам пульсовой волны / Д.А. Усанов, А.В. Скрипаль, А.Ю. Вагарин, А.П. Рытик. - Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2009. - 96 с. - ISBN 978-5-292-03959-4.

69. Давиденко, М.Н. Факторы, влияющие на уровень центрального аортального давления у пациентов зрелого и пожилого возраста с артериальной гипертонией 2-й степени / М.Н. Давиденко, С.Л. Постникова, О.А. Кисляк // Лечебное дело. - 2016. - № 4. - С. 27-35.

70. Милягин, В.А. Контурный анализ пульсовой волны у здоровых людей и больных артериальной гипертензией / В.А. Милягин, Д.Е. Филичкин, К.Е. Шнырев [и др.] // Артериальная гипертензия. - 2009. - Т. 15, № 1. С. 78-85.

71. Симаков, С.С. Современные методы математического моделирования кровотока с помощью осредненных моделей / С.С. Симаков // Компьютерные исследования и моделирование. - 2018. - Т. 10, № 5. -С. 581-604.

72. Chen, S. Assessment ofalgorithms for oscillometric blood pressure measurement / S. Chen, V.Z. Groza, M. Bolic, and H. R. Dajani // Proc. IEEE Int. Instrum. Meas. Technol. Conf., Singapore, May, 2009. - Р. 1763-1767.

73. Drzewiecki, G. Noninvasive arterial blood pressure and mechanics / G. Drzewiecki // The Biomedical Engineering HandBook / 3rd ed., J. D. Bronzino, Ed. Boca Raton, FL, USA: CRC Press, 2006.

74. Геращенко, М.С. Моделирование процесса формирования осцилляций в гидроманжете / М.С. Геращенко // Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации («Шляндинские чтения - 2019») : материалы XI Международной научно-технической конференции с элементами научной школы и конкурсом научно-исследовательских работ для студентов, аспирантов и молодых ученых / под ред. Е. А. Печерской. - Пенза, 2019. - С. 274-278.

75. On measuring the instantaneous blood pressure in an artery via the tissue control method / C.-Y. Lin (Albert Chin-Yuh Lin), H.-N. Huang, Yi-C. Su, C.Y. Shiu, Y.-H. Wang, H.-C. Chiang, Y. Tung, J.-S. Lin [et al.] // Physiol. Meas. (Physiological Measurement). IOP Publishing. - 2007. - Vol. 28. - Р. 937-951.

- doi:10.1088/0967-3334/28/8/015.

76. Ketan Naik, P. H. Bhathawala Mathematical Modeling of Human Cardiovascular System: A Lumped Parameter Approach and Simulation / P. H. Ketan Naik // Digital Open Science Index. International Journal of Mathematical, Computational, Physical, Electrical and Computer Engineering.

- 2017. - Vol. 11, № 2. - P. 73-78.

77. Dynamic model of pressure propagation from artery into cuff during monitoring of cardio vascular system / S.I. Gerashchenko, M.S. Gerashchenko, A.V. Demidov, M.V. Markuleva, V.G. Polosin // Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies, MWENT 2020 -Proceedings. -2020. - Р. 9067336.

78. Hydrocuff oscillations formation process modeling / M.S. Gerashchenko, M.V. Markuleva, S.I. Gerashchenko, V.G. Polosin // SIBIRCON 2019 -International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences, Proceedings, 2019. - С. 442-445.

79. Бранков, Г. Основы биомеханики / Г. Бранков. - Москва : Мир, 1981. -254 с.

80. Герман, И. Физика организма человека / И. Герман. - Долгопрудный : Издательский дом «Интелект», 2011. - 992 с.

81. Нейман, Л. Теоретические основы электротехники. Теория линейных электрических цепей / Л.Р. Нейман, Н.С. Демирчан. - Ленинград : Ленинградское отделение издательства «Энергия», 1967. - Т. 1. - 522 с.

82. The hydrocuff sensor position analysis for assessing the respiration effect in measuring hemodynamics and blood pressure / M.V. Markuleva, M.S. Gerashchenko, S.I. Gerashchenko // Proceedings - 2020 International Russian Automation Conference, RusAutoCon. - 2020. - С. 810-814.

83. Multiclass classifier based cardiovascular condition detection using smartphone mechanocardiography / Z. Iftikhar, O. Lahdenoja, Tadi Jafari. -Reports. - 2018. - Scientific 8 (1). - doi: 10.1038/s41598-018-27683-9

84. Townsend R.R. Recommendations for improving and standardizing vascular research on arterial stiffness: a scientific statement from the American Heart Association / R.R. Townsend [et al.] // Hypertension. - 2015. - Vol. 66. -P. 698-722.

85. German, I. Physics of the human body / I. German. - Dolgoprudny : Intellect publishing house, 2011. -С. 992.

86. Мейз, Дж. Теория и задачи механики сплошных сред : учебник / Дж. Мейз. -Москва : Мир, 1974. - 319с

87. Chen, X. Selective quantification of the cardiac sympathetic and parasympathetic nervous systems by multisignal analysis of cardiorespiratory variability / X. Chen, R. Mukkamala // J. Physiol. - 2008. - Vol. 294. -P. 362-337.

88. Рангайян, З.М. Анализ биомедицинского сигнала. Практический подход : пер. с англ. / З.М. Рангайян ; под ред. А.П. Немирко. - Москва : Физматлит, 2007.

89. Мясникова, Н.В. Экспресс-анализ сигналов в инженерных задачах / Н.В. Мясникова, М.П. Берестень, Б.В. Цыпин, М.Г. Мясникова. - Москва : Физматлит, 2016. - 184 с.

90. Федотов, А.А. Выбор параметров фильтрации сигнала артериальной пульсации крови на основе применения кратномасштабных вейвлет-преобразований / А.А. Федотов // Медицинская техника. - 2013. - № 3 (279) - С. 31-33.

91. Serra, J. Image Analysis and Mathematical Morphology / J. Serra. - Academic Press, 1982.

92. Bartels, R. H. An Introduction to Splines for Use in Computer Graphics and Geometric Modeling / R. H. Bartels, J.C. Beatty, B. A. Barsky // Morgan Kaufmann Publishers, Inc. Los Altos, California 94022, 1987.

93. Polosin, V.G. Entropy-parametric analysis of the heart condition based on the type I and the type II errors / V.G. Polosin, M.S. Gerashchenko, A.O. Mokhova. - Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies, MWENT 2020 - Proceedings, 2020. - С. 9067404.

94. Власова, С.П. Фотоплетизмограмма в оценке ремоделирования и реактивности артерий у больных с гипертонической болезнью / С.П. Власова, П.А. Лебедев, Л.И. Калакутский [и др.] // Конгресс ассоциации кардиологов стран СНГ "Фундаментальные исследования и прогресс в кардиологии". - Санкт-Петербург, 2003. - С.164.

95. Савицкий Н.Н. Некоторые методы исследования и функциональной оценки системы кровообращения. - Л.: Медицина, 1956. - 329 с., ил.

96. Формулы и алгоритмы, применяемые для определения показателей гемодинамики [Электронный ресурс]. http://gemodinamika.ru/formuli-i-al goritmi-rascheta-pokazatelej - gemodinamiki .html.

97. Геращенко, М.С. Контурный анализ пульсовых волн на основе гидроманжетной технологии / М.С.Геращенко, Н.Ю. Митрохина, Н.А. Волкова, С.М. Геращенко // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2018. - № 2 (26). - С. 130-137.

Приложение А Программы обработки сигналов в LabVIEW

Рисунок ПА 1 - Программа настройки АЦП и счетчиков в N1 - 6211

Рисунок ПА 2 - Программа разрешения работы алгоритма.

Рисунок ПА 3 - Программа для вычисления интегрального значения сигнала за один период сердечного сокращения и выделения максимума из ПВ

Рисунок ПА 4 - Программа управления двигателем.

Рисунок ПА 5 - Программа вычисления положения максимальной осцилляции.

Приложение Б Программа оценки гемодинамических параметров

functionpushbutton 1 _Callback(hObj ect, eventdata, handles)

table={,Рост, см^; 'Вес, кг'Ь; 'Пол'0{3};

,Возраст,C1{4}; 'Площадь поперечного

сечения аорты, смA2'koef}

set(handles.uitable2, 'Data', table);

%открытие окна выбора файла

[filename,pathname]=uigetfile({'*.xlsx';'*.xlsm';

'*.xls'; '*.хш!'},'Выбор');

%Запись ссылки на файл в переменную

filename1=[pathname,filename];

%импорт первого листа в выбранном файле

initial=xlsread(filename1, 'Лист 1');

%Вывод таблицы в GUI

set(handles.uitable3,'Data',initial)

%Выбор части данных для построения

кривых и дальнейших расчетов

grahp1 = xlsread(filename1, 'Лист1',

'B2:B9050');

grahp1 = grahp1';

grahp2 = xlsread(filename1, 'Лист1', 'D2:D9050'); grahp2 = grahp2'; %Построение кривых plot(grahp1); hold on; plot(grahp2,'r') xlabel ('Количество отсчетов') ylabel ('Амплитуда') n=10;

[XCF,Lags,Bounds] =

crosscorr(grahp 1 (n: end),grahp2(n: end), 1000);

[m,I]=max(XCF);

zadergka=Lags(I);

def={'0.20','250'}; %Значения поумолчанию C=inputdlg(

{'Введите расстояние между датчиками в метрах'...

'Введите коэффициент дискретизации'},

'Ввод', 1, def);

L=str2num(C{1});

K=str2num(C{2});

SRPW=-K*L/zadergka; table1={'Расстояние между датчиками L; 'Коэф. дискретизации' K}; table=[table; table1]; set(handles.uitable2, 'Data', table); function pushbutton3_Callback(hObj ect, eventdata, handles)

global table3 grahp1 grahp2 K koef a b SRPW table

cgrahp 1 =grahp 1 (701: 1067); figure; plot(cgrahp1); n=100;

dgrahp 1=diff(cgrahp 1);

sgrahp 1=medfilt 1(dgrahp 1,n);

figure; plot(dgrahp1); hold on; plot(sgrahp1,'r');

X=find(sgrahp1 == 0);

dx=diff(X);

N=find(dx>1);

dx3=dx(1:38); T=sum(dx3)/K; def2={'120','80','70'}; C2=inputdlg({'Введите значение систолического диастолического давления'...

'Введите ЧСС'}, 'Введите данные', 1, def2);

SD=str2num(C2{1});

DD=str2num(C2{2});

pulse=str2num(C2 {3});

table1={'САД, мм. рт. ст.' SD; 'ДАД, мм. рт.

ст.' DD; 'ЧСС, уд.' pulse};

table=[table; table1];

set(handles.uitable2, 'Data', table);

PD=SD-DD;

SV=(1333*0.6*koef*PD*S*T)/(100*SRPW*D); Y0=1000*SV/pulse; SI=SV/PPT; YI=Y0/PPT; ADS=DD+PD/3; z=detrend(grahp 1); figure ; plot(z);

Приложение В

Электрические схемы и конструктивные элементы тонометра

Рисунок ПВ.1 - Принципиальная схема основного модуля тонометра

Рисунок ПВ.2 - Схема соединений электронных блоков тонометра

Рисунок ПВ.3 - Схема подключения индикатора

Рисунок ПВ.4 - Верхний слой печатной платы

Рисунок ПВ.5 - Нижний слой печатной платы

Рисунок ПВ.8 - Размещение модуля гидросистемы в корпусе тонометра

Приложение Г

Акты внедрения результатов диссертационных исследований

АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

«Российская электроника»

АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

Амдиозавод

Уя Байдукова, 1 Поим, 4-40039. России т*л (841-2)928096 факс: [phone] ИНН 5835049799 ОГРН 1045802500336 телетайп 155261'Волка* e-ma<l:radK>grf58 ru

АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов, полученных Геращенко Михаилом Сергеевичем в рамках диссертационного исследования на тему «Гидроманжетные системы оценки гемодинамнческич параметров»

Комиссия в составе:

председателя комиссии Пушкина В.А. - руководителя проекта; членов комиссии:

- Потогина К.В. - руководитель проекта;

- Тыкушина A.A. - руководителя проекта,

составила настоящий акт о том, что следующие результаты диссертационной работы Геращенко Михаила Сергеевича ре&чизованы АО «Радиозавод» при разработке аван-проекта «Разработка электронного тонометра с гидроманжетами» в рамках пилотного проекта по созданию и апробации Платформы «Персональные медицинские помощники»:

- программное обеспечение для микропроцессорных систем оценки состояния биологических объектов, разработанного на основе программных сред MATLAB и LabVIEW;

графический подход к программированию, позволяющий визуализировать данные измерений, производить анализ биомедицинских сигналов в реальном масштабе времени и определять значения гемодинамических параметров;

- методики реализации гидроманжетной технологии формирования осцилляций, алгоритмы и программное обеспечение для виртуального комплекса, позволяющего проводить экспериментальные исследования характеристик пульсовых волн гидроманжетных систем формирования осцилляций.

Председатель комиссии Члены комиссии:

УТВЕРЖДАЮ

А.С. Кибиткин

2022 г.

"Клиническая Больница I .А. Захарьина"

АКТ

внедрения результатов диссер1анноннои работы Геращенко Михаила Сергеевича «Гидроманжетные системы оценки гемодинамических параметров»

Настоящий акт составлен о том, что материалы диссертационной работы Геращенко Михаила Сергеевича «Гидроманжетные системы оценки гемодинамических параметров» в настоящее время реализованы в ГБУЗ "Клиническая Больница № 6 имени Г.А. Захарьина".

В результате проведенных экспериментов установлена возможность оценки гемодинамических параметров пациентов гидроманжетным прибором. Отмечается достаточно стабильные результаты повторяемости измерений артериального давления. Это факт позволяет реализовывать на практике эффективные методики антигипертензивной терапии.

УТВЕРЖДАЮ Проректор па научной и инновационной ' деятельности ФГБОУ ВО "Пензенский

1С г вс н н ы й у н и вере и ге г»

_д.э.н., профессор С.М. Васин

«Л-» 2022 г.

> •», л

АКТ

внедрении в учебный процесс кафедры «Внутренние болезни» Медицинского факультета результатов диссертационной работ

В диссертации Геращенко М.С разработан новый гидромаижетный метод формирования осцилляций и средства программного обеспечения для приборов и комплексов измерения гемодинамических параметров. Автором теоретически обоснована и доказана возможность повышения точности измерений гемодинамических параметров гидроманжетным прибором.

Предложенная Геращенко М.С. методика опенки артериального давления на основе гидроманжет внедрена в учебный процесс кафедры и используются при проведении научно-практических семинаров и конференций в ПГУ.

Геращенко М.С. «Гидроманжегные системы оценки гемодинамических параметров»

Директор МИ ПГУ д.м.н. профессор

А.Н. Митрошин

Заведующий кафедрой «Внутренние болезни», д.м.н., профессор

Ф.К. Рахматуллов

Приложение Д Диплом за I место V Российского форума «Российским инновациям - российский капитал

Вручение медали, диплома и ценного подарка Геращенко М.С. на Нижегородской ярмарке 2012 г.

Золотая медаль Нижегородской ярмарки 2012 г.