A SCN4ALL rendszer megbízhatóságának vizsgálata
Az alábbi, tudományos folyóiratban közölt cikkben az “Okos Pulzoxi” mögött álló elemző algoritmus megbízhatóságát vizsgálták a rendszert fejlesztő kutatók. A könnyebb érthetőség jegyében készítettünk belőle egy magyar nyelvű, kicsit laikusabb nyelvezetű kivonatot. Fogadják szeretettel:
Dr. Kulin Dániel
A cikk eredeti címe: “Preclinical, Multi-Aspect Assessment of the Reliability of a Photoplethysmography-Based Telemonitoring System to Track Cardiovascular Status” – hivatkozást ld. a cikk alján.
A személyre szabott orvoslás nagyszerű eszköze a telemedicina, melynek fontosságát a világ talán még csak most érti meg igazán. Létjogosultságát mi sem bizonyíthatja jobban, mint a SARS-CoV-2 okozta világjárvány, mely során az igazán beteg páciensek, a veszélyeztetett csoportok nem tudtak biztonságos módon orvoshoz járni. Betegségek megelőzésében is új lehetőségeket nyújt a telemedicina, s így egy jobb minőségű életet kínál. SCN4ALL telemedicina rendszerünk megbízhatóságát most tapasztalt kutatókkal vizsgáltuk, hogy a bizonyítékokon alapuló orvoslás új, elismert eszközévé válhasson.
A világ vezető halálokai között a kardiovaszkuláris rendszer betegségei ma is élen járnak. Bár igyekszik az orvostudomány különféle egészségügyi szervezetekkel karöltve ezt a tendenciát visszafogni, átütő sikert még nem értek el. Úgy gondoljuk, hogy a szív- és érrendszer rendszeres, laikusok számára is otthonról könnyen elvégezhető, gyors és fájdalommentes mérése, az eredmények értékelése és nyomon követése lehet a megoldás a fenti problémára. Az általunk fejlesztett rendszer pont ebben jelent újdonságot.
A SCN4ALL működési elve a következő: A pulzoximéter LED forrásból fényt bocsájt az ujj szöveteibe, s az erek tulajdonságai alapján változó fényintenzitást egy fotodióda érzékeli. Ezt az információt Bluetooth segítségével kapja meg a telefonos applikáció, mely egy online adatbázissal kommunikál és az általunk megírt algoritmusokkal való elemzés után, kiértékelve jelenik meg az orvosok számára fejlesztett felületen. Működésének megbízhatóságát most 3 irányból vizsgáltuk. Először azt vizsgáltuk, hogy megfelelően mér-e a rendszer (1), majd, hogy különféle embereket vizsgálva pontos adatokat kapunk-e (2). Végül teszteltük, hogy a különböző ujjakon végzett mérések eredménye között van-e eltérés (3). Milyen tapasztalatokat szereztünk?
A rendszer mérésének megbízhatósága.
Egy magas minőségű pulzus szimulátorral egészséges, magas szívfrekvenciájú, illetve gyenge, alacsony intenzitású jeleket generáltunk. 5 különböző, de ugyanazon kiadású pulzoximéterrel, 5-5 alkalommal végeztünk méréseket mindhárom beállításon. Először az egészséges jelent vizsgáltuk, ahol azt találtuk, hogy nagy pontossággal ismeri fel a rendszer az artériás pulzushullámokat, és megbízhatóan analizálja az adatokat. Ezután a magas pulzusszámú, illetve az alacsony intenzitású jel értékelését vizsgáltuk, ahol a vizsgált 9 paraméter közül 7-et a rendszer az egészséges jelhez hasonlóan, megbízhatóan ismert fel és analizált, kettőnél azonban pontatlanságokat fedeztünk fel.
Az emberi pulzushullám-mérés megbízhatósága standard körülmények között.
Egységes körülmények között egészséges egyéneket vizsgálva a kardiovaszkuláris rendszer természetes változásait minimalizálhatjuk – bár sosem csökkenthetjük nullára. A standard állapot kritériumai, melyek tartását a felhasználóink méréseihez is ajánljuk, a következők: a mérés csendes szobában, szobahőmérsékleten, reggel, legalább 2 órával étkezés és kávé után történjen. A mérést ülve, nyugodt pozícióban végezzük, a kezet az asztalon (vagy a combunkon – de lehetőleg mindig ugyanúgy) pihentetve. A mérés napján az alkohol, illetve energiaitalok fogyasztását és a megerőltető fizikai mozgást is kerülték alanyaink ebben a kutatásban. 10 fiatal, egészséges önkéntesen végeztünk 10 egymást követő, 2 perc hosszúságú mérést. A paraméterek többsége nem ingadozott a standardizált környezetben végzett ismételt mérések során, ám voltak paraméterek, melyek nagyobb variabilitást mutattak. A 10 különböző ember méréseit egymáshoz viszonyítva és az egyén saját méréseit összehasonlítva is stabil mintázatot láthatunk, egyedül 3 paraméter (az aging index, a d/a és a c-d pont érzékelés) mutat egyéni és csoportos változatosságot.
Left index finger | Left ring finger | Right index finger | Right ring finger | ICC | |
n=25 | n=25 | n=25 | n=25 | ||
Pulse contour variables | Mean[CI] | Mean[CI] | Mean[CI] | Mean[CI] | |
Aging index | -1.29[ -1.46; -1.13] | -1.30[-1.47; -1.13] | -1.34[-1.15; -1.12] | -1.47[-1.17; -1.25] | 0.81 |
b/a | -1.21[-1.26; -1.152] | -1.22[-1.29; -1.16] | -1.25[-1.312; -1.20] | -1.24[-1.30; -1.17] | 0.83 |
c;d point detection ratio (%) | 33.8[25.3; 42.4] | 31.3[23.1; 39.5] | 31.9[22.9; 40.8] | 32.3[23.9; 40.78] | 0.90 |
d/a | -0.15[-0.24; -0.06] | -0.16[-0.26; -0.07] | -0.17[-0.29; -0.06] | -0.10[-0.21; -0.01] | 0.82 |
Left ventricular ejection time index (ms) | 148[56; 240] | 148[57; 240] | 147[56; 238] | 147[56; 237] | >0.99 |
Heart rate (1/min) | 70.6[67.1; 74.2] | 71.0[67.5; 74.2] | 70.9[67.4; 74.4] | 71.0[67.4; 74.5] | >0.99 |
Interbeat interval (ms) | 862[817; 906] | 862[818; 908] | 862[816; 907] | 861[817; 907] | >0.99 |
Reflection index (%) | 62.2[59.2; 65.1] | 60.8[57; 64.6] | 61.5[58.4; 64.5] | 61.3[57.6; 65.0] | 0.81 |
Stiffness index (ms) | 7.74[7.37; 8.10] | 7.71[7.32; 8.10] | 7.58[7.20; 7.97] | 7.59[7.13; 8.05] | 0.90 |
- Az ujjak közötti mérési különbségek tisztázása.
4 pulzoximétert helyeztünk az alany 4 ujjára (jobb és bal mutató- és gyűrűs ujjak) és egyszerre végeztük mind a négy eszközön a 2 perces mérést. Ezt kétszer végeztük el 25 egészséges önkéntesen, majd a két mérést egyénenként átlagoltuk. Az adatokból kiderült, hogy nincs számottevő különbség az ujjak között. Az itt kapott adatokat összevetve az előző ponttal azt látjuk, hogy a vizsgált személy különböző ujjain végzett mérések különbsége kisebb, mint a csoport egyes egyéneinek a variáció.
Összességében azt látjuk, hogy a fotopletizmográfián alapuló (pulzoximéteres) telemedicina rendszerünk, a SCN4ALL, megbízhatóan méri a mesterségesen előállított artériás pulzusgörbe jellemzőit, és emberekben is pontos és releváns adatokat kapunk a kardiovaszkuláris rendszer aktuális állapotáról. Így megbízhatóan elemezhetjük ezen jellemzőket, és rendszeres mérések során akár a kisebb eltéréseket is észrevehetjük, így ez igazán alkalmassá teszi a SCN4ALL-t a szív- és érrendszer otthoni monitorozására. Természetesen a további részletek, irányelvek kidolgozásához nagyobb elemszámú csoporton, továbbá meghatározott betegcsoportokon is fontos méréseket végezni – mely vizsgálataink folyamatban vannak. Illetve a két pontatlannak ítélt paraméter (aging index és d/a) további elemzést, fejlesztést igényel.
Kulin, D.; Antali, F.; Kulin, S.; Wafa, D.; Lucz, K.I.; Veres, D.S.; Miklós, Z. Preclinical, Multi-Aspect Assessment of the Reliability of a Photoplethysmography-Based Telemonitoring System to Track Cardiovascular Status. Appl. Sci. 2020, 10, 7977.
Olvassa el a többi cikkünket is!
Okos pulzoximéter: az orvoslás okostelefonja?
Az E-Med4All Europe Kft. orvos-mérnök csapata által fejlesztett pulzoximétert főleg szív-érrendszeri betegeknek fejlesztettük.