Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №1, 2021 / с. 8-11

Цифровая лазерная допплеровская флоуметрия: устройство, обработка сигнала и апробация в клинической практике

                                

И.О. Козлов, Е.А. Жеребцов, К.В. Подмастерьев, А.В. Дунаев


Аннотация

Предлагаются метод и устройство для цифровой лазерной допплеровской флоуметрии, и исследуется подход к обработке сигнала с реализацией анализа распределения амплитудных значений спектра мощности по частотам допплеровского уширения. Представлен прототип устройства, описаны технические характеристики и настройки, согласно которым регистрировались эксперименты. Отработка методики проводилась с привлечением условно здоровых добровольцев разных возрастов и пациентов с сахарным диабетом 2-го типа. Результатом проведенных исследований является разработка бинарных классификаторов, позволяющих отнести добровольцев и пациентов в группы по функциональному состоянию микроциркуляции.


Сведения об авторах

Игорь Олегович Козлов, аспирант, кафедра приборостроения, метрологии и сертификации, стажер-исследователь, Научно-технологический центр биомедицинской фотоники, ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева»,
Евгений Андреевич Жеребцов, канд. техн. наук, ст. научный сотрудник, Научно-технологический центр биомедицинской фотоники, ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева»,
Константин Валентинович Подмастерьев, д-р техн. наук, профессор, директор, Институт приборостроения, автоматизации и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева»,
Андрей Валерьевич Дунаев, канд. техн. наук, доцент, кафедра приборостроения, метрологии и сертификации, ведущ. научный сотрудник, Научно-технологический центр биомедицинской фотоники, ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева», г. Орел,

Список литературы

1. Cummins H.Z., Swinney H.L. III Light Beating Spectroscopy / Ed. Wolf E. Elsevier. 1970. Vol. 8. PР. 133-200.
2. Forrester A.T. Photoelectric Mixing as a Spectroscopic Tool // J. Opt. Soc. Am. OSA. 1961. Vol. 51. № 3. PP. 253-259.
3. Leahy M.J., Nilsson G.E. Laser Doppler flowmetry for assessment of tissue microcirculation: 30 years to clinical acceptance // Proc. SPIE. 2010. Vol. 7563. PP. 75630E-75630E – 5.
4. Kvandal P., Landsverk S.A., Bernjak A., Stefanovska A., Kvernmo H.D., Kirkebшen K.A. Low-frequency oscillations of the laser Doppler perfusion signal in human skin // Microvasc. Res. 2006. Vol. 72. № 3. P. 120.
5. Mizeva I., Zharkikh E., Dremin V., Zherebtsov E., Makovik I., Potapova E., Dunaev A. Spectral analysis of the blood flow in the foot microvascular bed during thermal testing in patients with diabetes mellitus // Microvasc. Res. 2018. Vol. 120. PP. 13-20.
6. Stefanovska A., Bracic M., Kvernmo H.D. Wavelet analysis of oscillations in the peripheral blood circulation measured by laser Doppler technique // IEEE Trans. Biomed. Eng. 1999. Vol. 46. № 10. PP. 1230-1239.
7. Dremin V., Zherebtsov E., Makovik I., Kozlov I., Sidorov V., Krupatkin A., Dunaev A., Rafailov I., Litvinova K., Sokolovski S., Rafailov E. Laser Doppler flowmetry in blood and lymph monitoring, technical aspects and analysis // Proc. SPIE. 2017. Vol. 10063. PP. 10063-03–10063-08.
8. Zherebtsov E.A., Zharkikh E.V., Kozlov I.O., Loktionova Y.I., Zherebtsova A.I., Rafailov I.E., Sokolovski S.G., Sidorov V.V., Dunaev A.V., Rafailov E.U. Wearable sensor system for multipoint measurements of blood perfusion: Pilot studies in patients with diabetes mellitus // Clinical and Preclinical Optical Diagnostics II. Optical Society of America. 2019. P. 11079-62.
9. Fredriksson I., Larsson M., Strцmberg T. Model-based quantitative laser Doppler flowmetry in skin // J. Biomed. Opt. 2010. Vol. 15. № 5. PP. 57002-57012.
10. Wojtkiewicz S., Liebert A., Rix H., Sawosz P., Maniewski R. Estimation of scattering phase function utilizing laser Doppler power density spectra // Phys. Med. Biol. 2013. Vol. 58. № 4. P. 937.
11. Sokolov V.G., Korsi L.V, Egorov S.Y. Method of assessing blood oxygenation in microcirculation vessels based on Doppler approach // Optical Diagnostics and Sensing of Biological Fluids and Glucose and Cholesterol Monitoring / Ed. Priezzhev A.V., Cote G.L // SPIE. 2001. Vol. 4263. PP. 98-105.
12. Дремин В.В., Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Маковик И.Н., Дунаев А.В., Сидоров В.В., Крупаткин А.И. Возможности лазерной допплеровской флоуметрии в оценке состояния микрогемолимфоциркуляции // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2017. Т. 16. № 4. С. 42-49.
13. Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Жеребцова А.И., Дунаев А.В. Анализ и декомпозиция лазерного допплеровского спектра для оценки микрососудистых осложнений при сахарном диабете второго типа // 14-я Международная научная конференция «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии – ФРЭМЭ’2020». Владимир-Суздаль. Доклады. Т. 1. С. 51-55.