В СПбПУ разработали устройство для диагностики сердечно-сосудистой системы с помощью смартфона
В Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого создали прототип устройства, которое позволит пациенту самостоятельно следить за состоянием сердечно-сосудистой системы. Технология разработана на основе волоконно-оптических датчиков, данные с которых поступают на обычный смартфон. Благодаря использованию простых деталей портативное устройство выходит в 4 раза дешевле, чем классические фотоплетизмографы.
Для диагностики сердечно-сосудистой системы волоконно-оптический чувствительный элемент располагают на коже человека неподалеку от сонной или плечевой артерии. С помощью фонарика смартфона в волокно направляется луч света. Во время выброса крови сердцем пульсовая волна распространяется от аорты по сосудам, вызывая их расширение. Изменение кровенаполнения сосудов приводит к деформации волоконно-оптического чувствительного элемента, что, в свою очередь, влияет на интенсивность и задержку отраженного света. Отраженный свет, несущий информацию о параметрах сердечного цикла, регистрируется камерой смартфона. Далее специалисты проводят детальную обработку и интерпретацию полученных сигналов.
Результаты анализа позволяют рассчитать частоту сердечных сокращений, выявить нарушения сердечного ритма, предупредить об аномалиях в форме пульсовой волны. Благодаря этим данным врачи смогут диагностировать гипертензию, тромбоз, атеросклероз, а также варикозное расширение вен. Если пациент здоров, то стенки артерий эластичны и пульсовая волна распространяется с низкой скоростью, около 5 м в секунду. Если же в работе сердечно-сосудистой системы есть нарушения, то в пульсовой волне происходят изменения: повышается ее скорость или увеличивается отражение.
"Как традиционные устройства анализа пульсовой волны, так и фитнес-браслеты и смарт-часы не так точно считывают информацию. Плетизмографы и пульсоксиметры оказывают давление на кожу, пережимают сосуды, из-за чего пульсовой сигнал искажается. А умные часы измеряют сигнал в малых кровеносных сосудах поверхностных слоев кожи, что тоже влияет на точность данных. Кроме того, в фотоплетизмографии нет возможности разделить световые сигналы, рассеянные в кровеносных сосудах и окружающих их тканях, что также приводит к искажениям сигнала, — рассказал руководитель проекта Николай Ушаков, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории "Волоконная оптика" Института электроники и телекоммуникаций СПбПУ. — Волокно, используемое в нашей разработке, очень мягкое и гибкое. Оно контактирует с кожей локально в местах прохождения артерий и не оказывает давления на сосуды, благодаря чему искажение сигнала минимальное, а считываемые данные более точные».
В ближайшее время ученые планируют модифицировать технологию, обеспечив возможность неинвазивного измерения уровня глюкозы, что крайне важно для контроля сахарного диабета. Проект по разработке волоконно-оптических датчиков поддержан программой Минобрнауки России «Приоритет 2030».