Publication details
Abstracts and keywords
Podstawowym celem pracy było przeprowadzenie badań prowadzących do zwiększenia wiarygodności diagnozowania stanu obwodowego krążenia krwi. Cel ten osiągnięto poprzez udoskonalenie metod rejestracji promieniowania optycznego oraz zastosowanie odpowiednich środków analizy informacji fotopletyzmograficznej. Wyniki badań rozprawy doktorskiej rozwiązały pilne zadanie zwiększenia dokładności i wiarygodności klasyfikacji systemu informacyjnego do diagnostyki mikrokrążenia tkankowego. Osiągnięcie celu badań składało się z następujących etapów. Pierwszym z nich była analiza metod wykorzystania światłowodów w czujnikach światłowodowych w biomedycynie. Kolejnym krokiem była analiza rodzajów światłowodów i możliwości ich wykorzystania w czujnikach biomedycznych w celu usystematyzowania uzyskanych wyników. Kolejnym krokiem była analiza efektów propagacji promieniowania przez bioobiekt z wykorzystaniem metody Monte Carlo oraz analiza propagacji promieniowania w bioobiektach. Kolejnym krokiem było opracowanie metodologii obliczania głównych parametrów promieniowania podczas propagacji wzdłuż światłowodu nadawczego, obliczenia tłumienia promieniowania oraz zbudowanie modeli zmian charakterystyk przy przemieszczaniu światłowodu nadawczego i odbiorczego względem powierzchni bioobiektu. Kolejnym krokiem było zbadanie możliwości konstrukcyjnych i technicznych, implementacji i skuteczności optoelektronicznych środków diagnozowania stanu obwodowego krążenia krwi. Ostatnim krokiem było zaprojektowanie optoelektronicznego systemu do badania obwodowego krążenia krwi, algorytmu rejestracji, przetwarzania i przechowywania danych biomedycznych oraz implementacji w czasie rzeczywistym. W rozprawie przedstawiono również analizy błędów: błędu pierwotnego przetwornika, błędu metodycznego pomiaru oraz błędu ustawienia czujnika optoelektronicznego. Uzyskana niezawodność optoelektronicznego wielospektralnego urządzenia fotopletyzmograficznego została określona, a stan obwodowego krążenia krwi został oszacowany na poziomie 78%. Uzyskane wyniki mogą być zastosowane do poprawy jakości diagnostyki i klasyfikacji chorób z możliwością wczesnego wykrywania i leczenia choroby.
The primary goal of this study was to carry out research leading to an increase in the reliability of diagnosing the state of peripheral blood circulation. It was obtained by improving the methods of recording optical radiation and using the appropriate means of the analysis of photoplethysmographic information. The dissertation research results solved the urgent task of increasing the accuracy and reliability of the classification of the information system for the diagnosis of tissue microcirculation. Achieving the goal of the research consisted of the following steps. The first was an analysis of the methods of using optical fibers in fiber-optic sensors in biomedicine. The next step was an analysis of optical fiber types and the possibilities for their use in biomedical sensors to systematize the results obtained. The following step was analyzing the effects of radiation propagation through a bio-object using the Monte Carlo method and propagation of radiation analysis in bio-objects. The next step was developing a methodology for calculating the main parameters of radiation during propagation along a transmitting optical fiber, calculations of radiation attenuation, and building models of changes in characteristics when the emitting and receiving optical fibers are displaced relative to the surface of the bio-object. The following step was a study of structural and technical options, implementation, and efficiency of optoelectronic means of diagnosing the state of peripheral blood circulation. The final step was designing an optoelectronic system for the study of peripheral blood circulation, an algorithm for registration, processing, and storage of biomedical data and its implementation in real-time. The dissertation also presents error analyses: the primary converter error, the measurement methodical error, and the optoelectronic sensor setting error. The obtained reliability of the optoelectronic multispectral photoplethysmographic device has been determined, and the state of the peripheral blood circulation was estimated at a rate of 78%. The results obtained can be applied to improving the diagnosis quality and classification of diseases with the possibility of early detection and treatment of the disease.
