Определение концепции пульсовых условий. #Пульсовая волна. #Неинвазивный глюкометр.

 Введение.

Носимые устройства обнаружения пульсовой волны (с однозондовым датчиком) все чаще применяются для мониторинга состояния здоровья. Пульсовой сигнал содержит очень богатую сердечно-сосудистую физиологическую и патологическую информацию. Согласно теории пульсовой диагностики Народной Китайской Медицины (НКМ), использование пульсового сигнала позволяет не только определить, имеются ли у пациента отклонения, но и предсказать патологическое состояние. Поэтому большое исследовательское значение имеет объективное описание пульсовых сигналов. 

При изучении объективизации пульсовой диагностики, обработка пульсового сигнала является решающим шагом в получении результатов, как и в диагностики Народной Китайской Медицины, включая сегментацию пульсового сигнала и выделение признаков, а также распознавание и классификацию паттернов пульсового сигнала.

Точная сегментация и выделение признаков пульсовых сигналов очень важны для объективизации пульсовой диагностики.

С самых ранних дней, метафоры и описательные языки использовались для описания характеристик различных состояний пульса в Китайских трактатах. Например, «Фу Май» (“плавающий импульс”) представлен как дерево, плавающее по воде, «Коу Май» (“полый импульс”) описывается как ощущение нажатия на стебель зеленого лука, а «Ге Май» (“пульсация кожи барабана”) описывается как напоминающее биение барабана. Эти описания являются полными и концептуально неясными, без конкретных ссылок на данные.

Учитывая неясность и непостижимость пульсовой терминологии, с древних времен искали наглядные пособия для определения состояния пульса. Самая ранняя опубликованная книга, в которой используются рисунки для иллюстрации характеристик пульсовых состояний, - это «Чабинг Чжинань» ("Руководство по обследованию заболеваний"), «Тужу Майцзюэ Бяньчжэнь» ("Распознавание пульсов по рисунку"), опубликованный в "Династии Мин", «Реньюань Майцзюэ Гуйчжи Тушуо» ("Иллюстрация сокращенного пульса"), опубликованная в "династии Западная Цзинь", также использовали рисунки для иллюстрации различных характеристик состояния пульса.

Рисунки в этих древних книгах представляли собой просто точки и линии или комбинацию пиктограмм в одной круглой области.

Использование фигур и параметров для определения условий пульса.

Согласно «Шую гунцзуо»: Юаньцзе Ю Фанфа (Терминологическая работа: Принципы и методы),2 невербальные репрезентации могут иллюстрировать концепцию. В целом, они должны не заменять определение, а дополнять его. Невербальные представления включают визуальные представления, такие как цифры и математические выражения. 

Современная наука и техника предоставляют инструменты для визуального представления и количественной оценки состояния пульса, которые могут помочь представить точное определение пульсов.

В 1950-х годах китайский ученый Чжу Янь ввел пульсовой дескриптор рычажного типа для исследования условий пульса Народной Китайской Медицины.4 С тех пор большинство исследований было сосредоточено на устройствах для измерения пульса и методах анализа пульса и сформировало единое понимание типичных показателей пульса для обычных импульсов, таких как скользкий пульс и струноподобный пульс.

Скользкий и струноподобный пульсы.

График формы пульсовой волны регистрирует траектории сосудистой пульсации лучевой артерии на запястье и содержит данные о сердечном выбросе и процессе, в котором пульсовая волна распространяется по сосудистой системе.3

Различные физиологические и патологические состояния создают пульсовые состояния с различными формами волны. Типичные графики формы скользкого пульса и струноподобного пульса, консенсус по которым был достигнут, представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Формы пульсовых сигналов, визуализирующие характеристики состояния пульса через двумерное представление с осями X и Y, представляющими время и амплитуду соответственно: (А) Скользящий пульс с очевидной формой волны с двойным пиком и узкой ударной волной; (В) Струноподобный пульс с широким и высокой ударной волной.

Пульсовые сигналы поддерживают только качественное понимание условий пульса, поэтому для получения параметров пульса необходим количественный анализ сигналов.

Методы извлечения и анализа параметров пульса.

Чжоу Сюэхай, врач поздней династии Цин, писал, что 5 “местоположение, частота, форма и сила должны быть уточнены, чтобы понять все условия пульса”.

Эта классическая цитата означает, что идентификация состояния пульса в основном осуществляется с помощью четырех аспектов: местоположения, частоты, формы и силы. Параметры пульса должны быть извлечены, чтобы отразить четыре аспекта условий пульса, используя различные аналитические методы. Из четырех аспектов форма пульса может быть определена количественно с помощью метода анализа во временной области и гемодинамического метода.6-8

Метод временной области 9 является интуитивным методом, который в основном количественно определяет характеристики формы пульсовой волны за один сердечный цикл (рисунок 2).

Рисунок 2. График формы пульса в одном сердечном цикле с осями X и Y, представляющими время и амплитуду соответственно.

h1: высота ударной волны; h2: высота каньона между ударной волной и приливной волной; h3: высота приливной волны; h4: высота дикротической выемки; h5: высота дикротической волны; t1: расстояние по времени между начальной точкой пульсовой диаграммы и ударной волной; t4: расстояние по времени между начальной точкой диаграммы пульса и дикротической выемкой; t5: расстояние по времени между дикротической выемкой и конечной точкой формы пульсовой волны; t: расстояние по времени между начальной точкой и конечной точкой; w: ширина ударной волны в ее положении 1/3 высоты

Параметры формы пульсовой волны, включая h2/h1, h3/h1, h4/h1, h5/h1, As/Ad, t1/t, t1/t4 и t5/t4, могут отражать морфологию различных форм волны и иметь различную физиологическую значимость (таблица 1).

Целью анализа пульса в гемодинамическом методе является анализ факторов, влияющих на формы пульсовой волны. Согласно принципу гемодинамики, пульсовые волны могут быть разделены на прямую и отраженную составляющие. Пульсовая волна, регистрируемая в лучевой артерии, представляет собой синтез прямой и отраженной бегущих волн.9-11

Следовательно, скорость пульсовой волны (PWV) и коэффициент отражения (Rf), которые представляют свойства прохождения и отражения пульсовой волны соответственно, являются параметрами, которые могут быть использованы для объяснения морфологических изменений различных форм пульсовой волны. Графики формирования струноподобного пульса и скользкой формы пульсовой волны представлены на рисунках 3 и 4.

Рисунок 3. График формирования струноподобной формы пульсового сигнала.

Например, у пожилых людей жесткость (ригидность) артерий вызывает увеличение скорости пульсовой волны. Таким образом, раннее возвращение отраженной волны влияет на систолическую, а не диастолическую часть волны, усиливая ударную волну вторичным подъемом в конце систолы после раннего систолического пика, который создает форму струноподобного пульса.

Рисунок 4. График формирования скользкой формы пульса.

Например, в молодости хорошая эластичность артерий приводит к снижению скорости пульсовой волны. Таким образом, отраженная волна воздействует на диастолическую, а не на систолическую часть волны, вызывая вторичные колебания в диастолу и формируя двухпиковую волну скользкого пульса.

Рисунки 3 и 4 показывают, что PWV и Rf являются факторами, влияющими на формирование пульсовых сигналов, которые помогают интерпретировать различия в форме сигнала между скользким пульсом и струноподобным пульсом. Используя гемодинамический метод для извлечения физиологической информации из условий пульса НКМ,12 мы получили значения PWV и Rf скользких пульсов и струноподобных пульсов.

Дополняющие определения двух пульсов.

Для проведения вычислений, мы использовали методы временной области и гемодинамики для анализа 247 образцов скользкого пульса и 622 образцов струноподобного пульса и рассчитали параметры временной области (h2/h1, h3/h1, h4/h1, h5/h1, As/Ad, t1/t, t1/t4, t5/t4 и w/t), PWV и Rf этих импульсов. Для анализа параметров импульса использовался SPSS 25.0 (IBM Corp, Армонк, Нью-Йорк).

U-критерий Манна-Уитни для непараметрического метода был применен для сравнения параметров пульса, которые обычно не распределены, и распределения параметров пульса описываются медианой, наивысшим и наименьшим квадратами, как M (QL, QH). Результаты представлены в таблицах 2-4.

Таблица 2

Сравнение параметров временной области двух групп пульсов M (QL, QH).

*представляет собой значительную разницу по сравнению со скользким импульсом, Р <0.001

Таблица 3

Сравнение параметров временной области двух групп пульсов M (QL, QH).

*представляет собой значительную разницу по сравнению со скользким импульсом, Р <0.001

Таблица 4

Сравнение PWV и Rf двух групп пульсов M (QL, QH).

*представляет собой значительную разницу по сравнению со скользким импульсом, Р <0.001

В образцах пульсов значения параметров временной области h2/h1, h3/h1, h4/h1, h5/h1, t1/t, t1/t4 и w/t в струноподобных пульсах были выше, чем в скользких пульсах (P <0,001), и значение t5/t4 было ниже, чем у скользких пульсов (Р <0,001). PWV и Rf струноподобных пульсов были выше, чем у скользких пульсов (Р <0,001). Эти различия между двумя группами пульсов были статистически значимыми.

Экспериментальные результаты показывают, что параметры пульса позволяют различать формы скользких пульсов и струноподобных пульсов.

Принцип гемодинамики указывает на то, что артериальная жесткость и периферическое сопротивление могут быть отражены по форме волны пульса, а артериальная жесткость и периферическое сопротивление могут быть охарактеризованы PWV и Rf. 

Наше исследование показывает, что струноподобный пульс с более высоким PWV и Rf указывает на высокое артериальное напряжение и соответствует описанию того, что “струноподобный пульс подобен музыкальным струнам и жесток под усилием пальцев”. 13

Скользкий пульс с более низким PWV и Rf представляет хорошую податливость артерий и соответствует описанию 14 “скользкий пульс приходит и уходит плавно. Его форма похожа на жемчужины, перекатывающиеся по тарелке”.

Следовательно, параметры временной области, PWV и Rf условий пульса могут количественно определять различия в форме струноподобного пульса и скользкого пульса с точки зрения морфологии и механизма формирования сигналов. Как показано в приведенных выше примерах, эти параметры используются в дополнение к определению двух типов пульсов.

Выводы.

Во-первых, устройство для измерения пульса с однозондовым датчиком давления, чаще всего используется в клинических условиях для получения информации о пульсе и отображения динамических сигналов пульса лучевой артерии пациента. Исследователи добились прогресса в получении объективных условий пульса путем извлечения и анализа параметров пульса.17,22

Однако информация, полученная от устройства, использующего однозондовый датчик давления, далека от исчерпывающей, отражающей четыре аспекта состояния пульса. Поэтому позже были разработаны новые измерительные приборы на основе фотоплетизмограммы, которые, как ожидалось, будут собирать гораздо более полную информацию, отражающую “местоположение, частоту, форму, силу” условий пульса.

Во-вторых, режим позиционирования устройств для измерения пульсов тока, производимых некоторыми компаниями, по-прежнему зависит от ручного позиционирующий. Датчик необходимо вручную переместить в положение лучевой артерии, а давление необходимо отрегулировать вручную, чтобы получить оптимальную форму пульсовой волны. Эти ручные операции приводят к получению ненадежных данных, что влияет на точность получения пульсовых сигналов и параметров. Таким образом, методы автоматического позиционирования и повышения давления являются важными проблемами, которые необходимо решить в будущем.

Традиционный подход к пульсовой диагностике (НКМ) основан на чувствительной пальпации пальцев врача, с помощью которой врач получает информацию о пульсе в 3D. Новые датчики и технология цифровой обработки сигналов должны применяться в устройствах измерения пульсов для получения 3D-сигналов пульсовых состояний. Использование 3D-пульсовых сигналов может максимально упростить моделирование процесса диагностики пульса TCM и получить более надежную информацию о пульсе. 

Развитие сенсорных технологий, искусственного интеллекта и больших данных может способствовать информатизации и оцифровке пульсовой диагностики, в конечном счете гарантируя, что теоретическая система пульсовой диагностики может быть улучшена для будущих поколений. 

В заключение, стандартизированные методы оцифровки и количественной оценки состояния пульса на основе искусственного интеллекта могут предоставить объективные данные для субъективного определения пульсов, тем самым улучшая диагностику заболеваний и лечение, а также обучение.