Design and Functional Testing of a Novel Blood Pulse Wave Velocity Sensor

2017 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
Author(s):  
Marit H. N. van Velzen ◽  
Arjo J. Loeve ◽  
Egbert G. Mik ◽  
Sjoerd P. Niehof

The multiphotodiode array (MPA) is a novel transmission photoplethysmography (PPG) sensor to measure pulse wave velocity (PWV) in the finger. To validate the MPA, a setup was built to generate a red laser dot traveling over the MPA with known and constant scanning velocities. These scanning velocities were chosen to include speeds at least twice as high as those found in the normal range of PWV in healthy populations and were set at 12.9, 25.8, 36, or 46.7 m/s. The aim of this study was to verify the functionality of the MPA: performing local noninvasive PWV measurements. To illustrate the applicability of the MPA in clinical practice, an in vivo pilot study was conducted using the flow-mediated dilation (FMD) technique. The in vitro accuracy of the MPA was ±0.2%, 0.3%, 0.5%, and 0.6% at the applied scanning velocities. The MPA can measure PWVs with a maximum deviation of 3.0%. The in vivo pilot study showed a PWV before the FMD of 1.1±0.2 m/s. These results suggest that this novel MPA can reliably and accurately measure PWV within clinically relevant ranges and even well beyond.

PLoS ONE ◽  
2015 ◽  
Vol 10 (3) ◽  
pp. e0120482 ◽  
Author(s):  
Zhen Wang ◽  
Yong Yang ◽  
Li-jun Yuan ◽  
Jie Liu ◽  
Yun-you Duan ◽  
...  

Angiology ◽  
2009 ◽  
Vol 61 (1) ◽  
pp. 100-106 ◽  
Author(s):  
Haroon Kamran ◽  
Louis Salciccioli ◽  
Eun Hee Ko ◽  
Ghazanfar Qureshi ◽  
Haris Kazmi ◽  
...  

2018 ◽  
Vol 39 (10) ◽  
pp. 104001 ◽  
Author(s):  
Kim van Noort ◽  
Suzanne Holewijn ◽  
Richte C L Schuurmann ◽  
Johannes T Boersen ◽  
Simon P Overeem ◽  
...  

2018 ◽  
Author(s):  
Θεοδοσία Κόνσολα

Εισαγωγή: Ο Σακχαρώδης Διαβήτης (ΣΔ) σχετίζεται με ενδοθηλιακή δυσλειτουργία, αυξημένη αρτηριακή σκληρία και χρόνια συστηματική φλεγμονή. Το Διαβητικό Πόδι (ΔΠ) αποτελεί τη συχνότερη επιπλοκή του μη ελεγχόμενου ΣΔ και σχετίζεται με αυξημένη νοσηρότητα. Το ΔΠ, μεταξύ άλλων, αναπτύσσεται ως συνέπεια της μικροαγγειακής και μακροαγγειακής δυσλειτουργίας.Σκοπός: Οι παθογενετικοί μηχανισμοί της διαβητικής μικροαγγειοπάθειας δεν είναι πλήρως κατανοητοί. Στη μελέτη μας διερευνήσαμε τις πιθανές συσχετίσεις του ΔΠ με την ενδοθηλιακή δυσλειτουργία, την αρτηριακή σκληρία και τη φλεγμονή σε ανθενείς με ΣΔ τύπου 2 (ΣΔ-2), καθώς επίσης και τον πιθανό συσχετισμό της γενετικής μεταβλητότητας του γονιδίου της ενδοθηλιακής συνθετάσης του νιτρικού οξειδίου (eNOS) με την εξέλιξη της μικροαγγειακής νόσου σε ασθενείς με ΣΔ-2. Μέθοδοι: Συμμετείχαν 284 ασθενείς με ΣΔ-2 και 196 υγιείς-μάρτυρες αντίστοιχης ηλικίας και φύλου, μη πάσχοντες από ΣΔ, καρδιαγγειακή ή άλλη νόσο. Όλοι οι ασθενείς με ΣΔ-2 εκτιμήθηκαν από ειδικούς διαβητολόγους προκειμένου να ελεγχθεί η παρουσία ή απουσία νόσου ΔΠ. Η ενδοθηλιακή λειτουργία εκτιμήθηκε μέσω της ενδοθηλιο-εξαρτώμενης διάτασης της βραχιονίου αρτηρίας (brachial flow mediated dilation - FMD), ενώ η καρωτιδο-μηριαία ταχύτητα σφυγμικού κύματος (carotid-femoral pulse wave velocity – PWV) και ο δείκτης ενίσχυσης ανακλώμενων κυμάτων augmentation index - AΙx), καθορίστηκαν μέσω της συσκευής SphygmoCor, ως δείκτες των ελαστικών ιδιοτήτων της αορτής και των μεγάλων αγγείων. Τα επίπεδα στον ορό της hsCRP και της IL-6 μετρήθηκαν ως δείκτες συστηματικής φλεγμονής, ενώ εκτιμήθηκε και η κάθαρση κρεατινίνης (Cr Cl MDRD), ταυτόχρονα με άλλους βιοχημικούς βιοδείκτες, συμπεριλαμβανομένης της γλυκοζυλιωμένης αιμοσφαιρίνης (HbA1c). Επιπλέον, σε 202 από τους ανωτέρω ασθενείς μετρήθηκαν τα επίπεδα του αγγειακού αυξητικού ενδοθηλιακού παράγοντα (VEGF), ενώ καθορίστηκε και ο γονότυπός τους για τους πολυμορφισμούς Τ786C και G894T του γονιδίου της eNOS. Τέλος, οι ασθενείς επανεκτιμήθηκαν μετά από 30 μήνες για τυχόν εξέλιξη της διαβητικής μικροαγγειοπάθειας (οριζόμενης ως ανάπυξη νέου ΔΠ, νέας διαβητικής αμφιβληστροειδοπάθειας (ΔΑ) και/ή έκπτωση της Cr Cl MDRD >25%). Αποτελέσματα: Η επίπτωση του ΔΠ μεταξύ των ασθενών με ΣΔ-2 ήταν 24,6%. Δεν υπήρχαν στατιστικά σημαντικές διαφορές στην ηλικία, το φύλο, τους καρδιαγγειακούς παράγοντες κινδύνου (όπως τα κάπνισμα, η υπέρταση και η υπερλιπιδαιμία), και την HbA1c, μεταξύ των ασθενών με ΔΠ και χωρίς ΔΠ (ΧΔΠ) (P=NS για όλα). Ωστόσο, οι ασθενείς με ΔΠ είχαν σημαντικά αυξημένη διάρκεια ΣΔ-2 σε σύγκριση με αυτούς ΧΔΠ (19.5±1.1 vs. 12.0±0.6 years, P=0.001). Όπως αναμέναμε, οι ασθενείς με ΣΔ-2 είχαν χαμηλότερο FMD και αυξημένο PWV και AΙx σε σύγκριση με τους υγιείς μάρτυρες, ενώ οι ασθενείς με ΔΠ βρέθηκαν περισσότερο επιβαρυμένοι αναφορικά με την ενδοθηλιακή λειτουργία και την αρτηριακή σκληρία, μεταξύ των ασθενών με ΣΔ-2. Η σταδιοποίηση του ΔΠ (σύμφωνα με το σύστημα ταξινόμησης του διαβητικού τραύματος του Πανεπιστημίου του Texas) σχετίσθηκε στατιστικά σημαντικά με τις τιμές των log [FMD] (ρ=-0.165, P=0.006), AIx (ρ=0.200, P<0.05), και log [PWV] (ρ=0.234, P<0.05). Επιπλέον, η διάρκεια του ΣΔ-2 είχε έντονα θετική συσχέτιση με τους δείκτες PWV και AIx αλλά μόνο μέτρια με το FMD, ενώ η τιμή log [HbA1c%] δεν συσχετίσθηκε με τα FMD, PWV ή AIx (P=NS για όλα). Δεν υπήρχαν στατιστικά σημαντικές διαφορές στα επίπεδα των CRP και IL-6 μεταξύ των ασθενών με ΔΠ και ΧΔΠ. Σε πολυπαραγοντική ανάλυση, τα FMD και AIx παρέμειναν ανεξάρτητοι προγνωστικοί δείκτες για το ΔΠ (R2 for the model: 0.167, P=0.005). Όσον αφορά τον καθορισμό των γονοτύπων στους διαβητικούς ασθενείς, βρέθηκε ότι οι 786CC ομοζυγώτες είχαν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα του παράγοντα VEGF σε σχέση με τους 786CT και 786TT γονοτύπους (CT/TT: 383.3 ± 43.6 pg/mL vs. CC:586.5±91.8pg/mL, p<0.05). Παρομοίως, οι 894TT ομοζυγώτες είχαν υψηλότερα επίπεδα του παράγοντα VEGF σε σχέση με τους άλλους γονοτύπους (624.9 ± 145.2 vs. 390.6 ± 40.0, respectively, p<0.05). Με τη χρήση ενός επιπρόσθετου μοντέλου γενετικού κινδύνου, οι φορείς των αλληλόμορφων 894T και 786C σχετίσθηκαν με αυξημένο κίνδυνο εξέλιξης της μικροαγγειοπάθειας [για 894T: OR=2.753 (95%CI:1.146-6.615), p< 0.05 και για 786C: 3.137 (95%CI:1.281-7.686), p< 0.05]. Η ταυτόχρονη παρουσία και των δύο αλληλομόρφων προσδίδει ένα πρόσθετο κίνδυνο για εξέλιξη της μικροαγγειοπάθειας [OR=4.740 (95%CI:1.582-14.204), p=0.005], ανεξάρτητα από την ηλικία, το φύλο και τον δείκτη μάζας σώματος (BMI).Συμπεράσματα: Στη μελέτη μας, το ΔΠ σε ασθενείς με ΣΔ-2 συσχετίσθηκε για πρώτη φορά με την ενδοθηλιακή δυσλειτουργία και την αυξημένη αρτηριακή σκληρία. Παρατηρήθηκε ότι η ενδοθηλιακή δυσλειτουργία συμβαίνει στα αρχικά στάδια της νόσου, ενώ η μείωση της ελαστικότητας των αγγείων αποτελεί προοδευτική διαδικασία σε ασθενείς με ΣΔ-2. Τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν ότι η αρτηριακή σκληρία αυξάνεται ανάλογα με τη διάρκεια του ΣΔ-2 (ανεξάρτητα από το γλυκαιμικό έλεγχο), γεγονός που καταδεικνύει προοδευτικά αυξανόμενη αγγειακή δυσκαμψία, ισχυρά σχετιζόμενη με την εκδήλωση ΔΠ. Επιπλέον, οι δείκτες FMD και AIx αναδείχτηκαν ως ανεξάρτητοι προγνωστικοί δείκτες της εκδήλωσης ΔΠ σε ασθενείς με ΣΔ-2. Απαιτούνται ωστόσο περαιτέρω έρευνες για να διευκρινιστεί εάν αυτοί οι ευρέως χρησιμοποιούμενοι δείκτες αγγειακής λειτουργίας θα μπορούσαν να έχουν ρόλο ως εργαλεία διαλογής για τη διαστρωμάτωση κινδύνου των ασθενών με ΣΔ-2. Τέλος, καταδείξαμε ότι η γενετική μεταβλητότητα του γονιδίου της eNOS συσχετίζεται ανεξάρτητα με την ανάπτυξη νέου ΔΠ, νέας ΔΑ ή έκπτωσης της νεφρικής λειτουργίας, σε χρονικό ορίζοντα 30 μηνών, σε ασθενείς με ΣΔ-2. Η εξαχθείσα αυτή αλληλεπίδραση μεταξύ της γενετικής ποικιλομορφίας του eNOS γονιδίου και της εξέλιξης της διαβητικής μικροαγγειοπάθειας, πιθανότατα μέσω επίδρασης αγγειογενετικών μηχανισμών, χρήζει περαιτέρω διερεύνησης.


2017 ◽  
Author(s):  
Maria Zontak ◽  
Matthew Bruce ◽  
Michelle Hippke ◽  
Alan Schwartz ◽  
Matthew O'Donnell

2009 ◽  
Vol 61 (6) ◽  
pp. 1293-1299 ◽  
Author(s):  
Volker Herold ◽  
Marco Parczyk ◽  
Philipp Mörchel ◽  
Christian H. Ziener ◽  
Gert Klug ◽  
...  

2021 ◽  
Vol 8 ◽  
Author(s):  
Zhongshuai Teng ◽  
Feng Gao ◽  
Hua Xia ◽  
Wenliang Chen ◽  
Chenxi Li

Continuous monitoring of in vivo pulsatile blood flow and pulse wave velocity (PWV) is important for clinical applications. These parameters are correlated with physiological parameters, such as blood pressure and elasticity of blood vessels. A multimode fiber diffuse speckle contrast analysis (MMF-DSCA) system was developed for fast measurement of in vivo pulsatile blood flow and pulse wave velocity. With MMF and CCD sensor, the diffuse speckle could be captured and processed with higher temporal resolution of 3 ms. We also induced for the first time an MMF-DSCA for evaluation of PWV, which allows estimation of the blood pressure continuously. To validate its performance, both phantom and in vivo experiments were conducted. The results demonstrate that MMF-DSCA could achieve fast pulsatile blood flow measurement with detailed information of the pulse wave profile and velocity. Taking the advantages of being simple and cost-effective, the flexible system can be easily adapted for continuous monitoring of vital biosigns, such as heart rate, pulse wave, and blood pressure.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document