М.А. Янгиров1, Муджиб Аль Харош2, С.И. Щукин3

1–3 Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (Москва, Россия)
1yangirovma@student.bmstu.ru, 2alharosh@bmstu.ru, 3schookin@bmstu.ru

Постановка проблемы. Для прогнозирования состояния сердечно-сосудистых заболеваний золотым стандартом стала артериальная жесткость. Измерение жесткости в режиме реального времени позволяет оценивать ее вариабельность и повысить точность диагностики.

Скорость пульсовой волны и артериальное давление – ключевые параметры, используемые для определения артериальной гипертензии и жесткости крупных артерий. Однако существующие методы оценки артериальной жесткости, основанные на скорости распространения пульсовой волны, используют сегментарные измерения из разных точек артериального русла. Метод с построением lnDU-петли позволяет проводить локальную оценку скорости, но требует одновременной записи изменения диаметра и скорости кровотока. Для измерения данных параметров используется ультразвуковой метод, который удобен для разовых измерений.

Цель. Предложить новый метод на основе биоимпеданса, который может обеспечить непрерывный мониторинг артериальной жесткости в реальном времени. Оценку диаметра артерии предлагается производить на основе решения обратной задачи биомпеданса.

Результаты. Проведено исследование с использованием локального измерения биоимпеданса и поверхностных электродов синхронно с ЭКГ и одновременно с этим был записан сигнал скорости кровотока из той же точки исследуемой артерии.

Представленный алгоритм продемонстрировал свою способность одновременно определять волны диаметра артерии и локальную скорость пульсовой волны на основе анализа каждого сердечного цикла. Его потенциал для оценки жесткости артерий был подтвержден на четырех испытуемых.

Практическая значимость. Оценка жесткости артерий важна для понимания патофизиологии сердечно-сосудистых заболеваний. Проведение этой оценки длительно и неинвазивно дает значительные преимущества для диагностики.

Янгиров М.А., Аль Харош М., Щукин С.И. Система непрерывного мониторинга жесткости артерии на основе локальной оценки скорости пульсовой волны // Биомедицинская радиоэлектроника. 2025. T. 28. № 5. С. 173−179. DOI: https:// doi.org/10.18127/j156 04136-202505-34

1. Oliver J.J., Webb D.J. Noninvasive assessment of arterial stiffness and risk of atherosclerotic events. Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology. 2003. V. 23. № 4. P. 554–566.
2. Ogedegbe G., Pickering T. Principles and techniques of blood pressure measurement. Cardiology clinics. 2010. V. 28. № 4. P. 571–586.
3. Ding X.R. et al. Continuous blood pressure measurement from invasive to unobtrusive: Celebration of 200th birth anniversary of Carl Ludwig. IEEE journal of biomedical and health informatics. 2016. V. 20. № 6. P. 1455–1465.
4. Negoita M. et al. Non-invasive technique for determining local pulse wave velocity in humans ascending aorta. 2017 Computing in Cardiology (CinC). IEEE. 2017. P. 1–4.
5. Al-Harosh M. et al. Bio-impedance sensor for real-time artery diameter waveform assessment. Sensors. 2021. V. 21. № 24. P. 8438.
6. Seo J. et al. Noninvasive arterial blood pressure waveform monitoring using two-element ultrasound system. IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control. 2015. V. 62. № 4. P. 776–784.
7. Pomella N. et al. Common carotid artery diameter, blood flow velocity and wave intensity responses at rest and during exercise in young healthy humans: a reproducibility study. Ultrasound in Medicine & Biology. 2017. V. 43. № 5. P. 943–957.
8. Mugeb A., Belsheva M., Smirnova A. Influence of Arterial Blood Flow on Impedance Plethysmography. 2022 Ural-Siberian Conference on Computational Technologies in Cognitive Science, Genomics and Biomedicine (CSGB). IEEE. 2022. P. 140–145.
9. Nabeel P.M., Joseph J., Sivaprakasam M. A magnetic plethysmograph probe for local pulse wave velocity measurement. IEEE transactions on biomedical circuits and systems. 2017. V. 11. № 5. P. 1065–1076.
10. Smirnova A., Belsheva M., Mugeb A. Applicability assessment of electrical impedance plethysmography for vascular diseases diagnosis. 2023 Systems and Technologies of the Digital HealthCare (STDH). IEEE. 2023. P. 118–122.
11. Sugawara M. et al. Relationship between the pressure and diameter of the carotid artery in humans. Heart and vessels. 2000. V. 15. P. 49–51.
12. Nabeel P. M. et al. Bi-modal arterial compliance probe for calibration-free cuffless blood pressure estimation. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2018. V. 65. № 11. P. 2392–2404.
13. Wang P. et al. Monitoring of the central blood pressure waveform via a conformal ultrasonic device. Nature biomedical engineering. 2018. V. 2. № 9. P. 687–695.
14. Mukkamala R. et al. Toward ubiquitous blood pressure monitoring via pulse transit time: theory and practice. IEEE transactions on biomedical engineering. 2015. V. 62. № 8. P. 1879–1901.
15. Callaghan F.J. et al. Relationship between pulse-wave velocity and arterial elasticity. Medical and Biological Engineering and Computing. 1986. V. 24. P. 248–254.
16. Li Y. Propagation and reflection of pulse waves in flexible tubes and relation to wall properties : Дис. 2011.
17. Smirnova A., Mugeb A., Kudashov I. Visualization Bio-Impedance-Based Module for Automated Venepuncture Robotic Device. 2023 Systems and Technologies of the Digital HealthCare (STDH). IEEE, 2023. P. 114–117.
18. Al-Harosh M., Chernikov E., Shchukin S. Patient specific numerical modeling for renal blood monitoring using electrical bio-impedance. Sensors. 2022. V. 22. № 2. P. 606.