I mer än hundra år har det varit känt att kroppen ryggar tillbaka varje gång hjärtat sprutar ut blod i artärerna. Dessa subtila kardiogena kroppsrörelser har under årens lopp mätts med allt bekvämare instrument för ballistokardiografi (BCG). En typisk BCG mätning visar flera vågor, främst "I", "J", och "K" vågor. Mekanismen för uppkomsten av dessa vågor har dock förblivit svårfångad. Vi formulerade en enkel matematisk modell av BCG-vågformen. Vi visade att modellen kunde förutsäga BCG vågor samt fysiologiska timing och amplituder av de stora vågorna. Den validerade modellen visar att den huvudsakliga mekanismen för uppkomsten av BCG-vågorna är blodtrycksgradienter i stigande och fallande aorta. Denna nya mekanistiska insikt kan utnyttjas för att låta BCG att förverkliga sin potential för diskret övervakning och diagnos av kardiovaskulär hälsa och sjukdom. Det har länge varit känt att kroppen rör sig med varje hjärtslag 1. Dessa subtila rörelser representerar kroppens rekyl till hjärtutdrivning av blod i artärerna. Olika instrument för "ballistocardiografi (BCG)" har utvecklats (från tabeller till bärbara 2-4 ) för att mäta de periodiska, reaktionära krafter som kroppen upplever. Figur 1 illustrerar ett exempel på en uppmätt BCG-vågform för ett hjärtslag. Exemplet visar flera vågor som "I", "J" och "K" vågor, som är typiska för BCG inspelningar. Nuvarande förståelse av de nyfikna BCG vågorna baseras främst på empiriska korrelationer med andra mätningar såsom elektrokardiogram, fonokardiogram och blodtryck (BP) vågform 5, 6. Teoretiska försök att förklara den underliggande mekanismen har dock varit relativt sällsynta. Vidare, medan några matematiska modeller av BCG vågform har föreslagits, dessa modeller har antingen misslyckats med att reproducera nyckel BCG vågor 7 eller var alltför komplicerat att plocka någon mekanistisk insikt 8. Därför, trots ökande intresse för BCG 9, ursprunget till BCG vågor har förblivit mystisk. I denna studie formulerade och validerade vi en enkel matematisk modell av BCG-vågformen. Modellen avslöjar den primära mekanismen för BCG vågor samt deras betydelse i termer av kardiovaskulära parametrar av klinisk signifikans. Denna upptäckt avslöjar potentialen av BCG för diskret övervakning och diagnos av kardiovaskulär hälsa och sjukdom. Enkel matematisk modell av BCG Waveform. Vi modellerade matematiskt BCG-vågformen som en momentant kraft i huvud-mot-fot-riktningen (F BCG (t)) genom att analysera jämvikten av krafter som utövas på blodet i kroppens huvudartär, aorta (se bild). 2 och Material och Metoder för detaljer). En enkel modell resulterade i följande: Här representerar A A och A D det genomsnittliga tvärsnittet av den stigande och fallande aorta; P 0 (t) representerar BP vid inloppet av den stigande aorta; P 1 (t) representerar BP vid utloppet av den stigande aorta eller inloppet av den fallande aorta; och P 2 (t) representerar BP vid utloppet av den fallande aorta. Observera att δP 01 (t) = P 0 (t) − P 1 (t) 1
Många metoder har utvecklats för att analysera BCG-signalen för pulsdetektering och pulsövervakning. REF undersöker mekanismen för uppkomsten av BCG-vågformer och verifierar den föreslagna modellen kirurgiskt, vilket ger mer teoretisk grund för diskret övervakning av hjärtfrekvens och diagnos av hjärt-kärlsjukdom.
Ballistocardiogram: Mechanism and Potential for Unobtrusive Cardiovascular Health Monitoring
{'venue': 'Scientific Reports', 'journal': 'Scientific Reports', 'mag_field_of_study': ['Medicine']}