Het meten van de snelheid van bloeddrukgolven die door perifere bloedvaten bewegen
verdere verbetering en uiteindelijke validatie van de Multi Photodiode Array (MPA), het PWV-meetinstrument dat tijdens dit promotieonderzoek is ontwikkeld.
Uit literatuurstudie is gebleken dat filtertechnieken die worden gebruikt om voor analyse ongeschikte bloeddrukgolven (PW's) te elimineren vaak niet worden beschreven in artikelen die PW’s gebruiken om fysiologische parameters te bepalen voor onderzoek of diagnostische doeleinden. Het gebruik van ongefilterde PPG- data kan leiden tot afwijkingen in de berekende waarden ten opzichte van de werkelijke waarden. Om geldige PWV-waarden te verkrijgen, is het van essentieel belang om alleen PW's te gebruiken die de morfologische oriëntatiepunten bevatten waarop PWV is gedefinieerd. Een '7Step PW-filter'-algoritme is ontwikkeld om te bepalen of een PW overeenkomt met de zeven karakteristieken die vereist zijn om pulse transit time (PTT) en PWV-berekening mogelijk te maken.
Pulse transit time is de voortplantingstijd van een PW die van het hart naar de perifere vaten gaat en omvat mede de isovolumetrische samentrekkingsduur (pre- ejectieperiode, PEP). Het is bekend dat de PEP varieert met de hartvoorspanning en hartslag. Wanneer de PTT of PWV gemeten wordt met een methode waarbij de PEP wordt meegenomen, is de bijdrage van de PEP ongeveer 20% van de gemeten waarde. PTT in rust is een eenvoudige, niet-invasieve en nauwkeurige fysiologische parameter voor het monitoren van de arteriële stijfheid. Om invloed van de PEP uit te sluiten, zou een systeem dat het mogelijk maakt de PWV te meten zonder de PEP mee te nemen gunstig zijn.
PTT/PWV metingen zijn waardevol in verschillende klinische toepassingen. Voor een operatie aan de bovenste ledematen kan een axillair plexusblok gebruikt worden om de arm ongevoelig te maken en de vaatwanden te deactiveren. De blokkade beïnvloedt de sympathische zenuwen resulterend in ontspanning van de slagaderlijke wandspier en vasodilatatie, en verandert de toestand van het vasculaire systeem. Door de verandering van PTT te meten tijdens een blokkade kan veel sneller en objectiever de toestand van het vasculaire systeem gemeten worden dan met conventionele, subjectieve, sensorische tests.
Pijn wordt vaak subjectief beoordeeld door interpretaties van het gedrag en/of meldingen van patiënten. Pijn is een sensatie die zeer subjectief is, maar ook objectieve aspecten heeft. Een test op 25 vrijwilligers liet zien dat de PTT centraal daalt als gevolg van een door warmte geïnduceerde pijnpuls. Dit suggereert dat de PTT een betrouwbare parameter is voor door pijn geïnduceerde veranderingen van
vasotonus en kan worden gemeten aan de contralaterale zijde in situaties waarin het onmogelijk of onwenselijk is om direct op de aangedane extremiteit te meten. Een nieuwe sensor, genaamd “Multi Photodiode Array’’, is ontworpen voor perifere, niet-invasieve PWV metingen over een traject van 12 mm op de vinger. De MPA is een transmissie-PPG-sensor met een fotodiode-array voor PWV-metingen. De MPA kan tegelijkertijd ook de pulsfrequentie, pulsgolf-amplitude, perifere PTT en SpO2 meten. Het is aangetoond dat de MPA betrouwbare en accurate PWV metingen levert met een afwijking van minder dan 3% binnen klinische relevante bereiken Biopac en Complior zijn twee bestaande systemen die worden gebruikt om niet- invasief de PWV in de grote slagaders over een lang traject te meten. Er is een studie uitgevoerd bij gezonde vrijwilligers om te onderzoeken of vergelijkbare resultaten worden geleverd door deze systemen, die beide de PWV meten over vergelijkbare, maar verschillende trajecten. De resultaten toonden aan dat de twee systemen goed gecorreleerd zijn, maar dat de Biopac consistent lagere PWV waarden ten opzichte van de Complior leverde. Dit suggereert dat, zolang het verschil in PWV-waarde wordt meegenomen, beide systemen gebruikt kunnen worden om PWV-veranderingen over de tijd te meten.
Tijdens het onderzoek werd vastgesteld dat de positionering van de MPA op de vinger de kwaliteit van de PWV metingen sterk kon beïnvloeden. Daarom is een verkennend onderzoek uitgevoerd om de optimale gebruiksconditie van de MPA te vinden. Vier aspecten werken onderzocht: vermindering van lichtverstoring, gebruik van collimators, kortere lichtroutes tussen de LED’s en fotodiodes en de optimalisatie van de contactdruk van de MPA op de vinger. De optimale gebruiksconditie van de MPA bleek te zijn: zachte-zijdepositionering van de MPA, lokaliseren van de actieve fotodiodes over het middelste, vlezige deel van de zijkant van de vinger en gebruikmakend van lichte contactdruk. De robuustheid en gebruiksvriendelijkheid van de optimale gebruiksconditie is verder onderbouwd in een klinische validatiestudie op 30 gezonde vrijwilligers van verschillende leeftijden. Uit de studie bleek dat de MPA gemakkelijk, snel en consistent kon worden geplaatst, ongeacht de vrijwilliger.
Over het algemeen suggereren de resultaten in dit proefschrift dat de nieuwe, op PPG gebaseerde, MPA accurate en betrouwbare PWV metingen mogelijk maakt binnen een klinisch relevante bereik. Enkele belangrijke voordelen van de MPA in vergelijking met andere PWV-meetsystemen zijn dat de MPA gemakkelijk in gebruik is, niet-invasief is en objectieve informatie levert. In de toekomst kan de
MPA-sensor PWV metingen aanzienlijk vereenvoudigen en langdurige monitoring van vasculaire gezondheid mogelijk maken, wat kan bijdragen aan het verbeteren van de preventie, diagnose en behandeling van hart- en vaatziekten.
Marit van Velzen, 2019