圣理工开发了一种使用智能手机诊断心血管系统的设备

02-09-2022 78

圣理工科学家开发了一种设备原型,人们可使用该设备独立监测心血管系统状态。该技术是在光纤传感器基础上所研发的,其数据被发送至普通智能手机上。由于使用简单的部件,这款便携式设备比经典的光电体积描记器便宜四倍。

圣理工科学家们研发了一个设备原型,用于监测心血管系统的状态

为诊断心血管系统,将光纤传感元件放置在颈动脉或肱动脉附近的人体皮肤上。在智能手机手电筒的协助下,一束光被引导至光纤中。在心脏释放血液期间,脉搏波从主动脉通过血管传播,导致血管扩张。 血管的血液填充的变化导致光纤传感元件变形,这反过来影响反射光的强度与延迟。智能手机摄像头记录反射光,其中携带有关心动周期参数信息。 然后专家对接收到的信号进行详细处理与解释。

分析结果允许计算心率、识别心律失常、以脉搏波形式警告异常。基于这些数据,医生将能够诊断高血压、血栓形成、动脉粥样硬化以及静脉曲张。如果患者是健康的,那么动脉壁是有弹性的,脉搏波以低速传播,大约每秒五米。 如果心血管系统工作中存在违规行为,那么脉搏波就会发生变化:其速度增加或反射增加。

使用智能手机,可获得有关心脏和血管状态的准确数据

项目负责人、物理与数学科学博士,圣理工电子与电信研究所 "光纤"实验室研究员尼古拉·乌沙科夫解释道:无论是传统脉搏波分析设备,还是健身手环、智能手表,读取信息都不是很准确。体积描记器和脉搏血氧仪对皮肤施加压力,收缩血管,导致脉搏信号失真。 智能手表测量皮肤表层小血管中的信号,这也会影响数据的准确性。此外,在光体积描记术中,不可能分离散射在血管与周围组织中的光信号,这也导致信号失真,我们开发中使用的纤维非常柔软灵活。它在动脉通过的地方局部接触皮肤,不对血管施加压力,使信号失真最小,读取的数据更加准确。

在不久的将来,科学家计划修改这项技术,提供无创测量血糖水平的可能性,这对于糖尿病控制十分重要。光纤传感器开发项目得到了俄罗斯联邦科学与教育部 《优先级-2030》计划支持。