PPG-pohjaisten pulssin kulkuaikamittausten suorituskyvyn vertailu karoottis-femoraaliseen pulssin kulkunopeuteen

Abstract

Sydän- ja verisuonitaudit ovat maailman yleisin kuolinsyy, ja ne aiheuttavat yhteiskunnille huomattavia kustannuksia sekä kuormittavat terveydenhuoltojärjestelmiä. Näiden sairauksien varhainen diagnosointi on tärkeää, sillä ajoissa aloitettu hoito parantaa huomattavasti potilaiden ennustetta sekä vähentää terveydenhuollon kuormitusta. Tämän vuoksi luotettavien, kustannustehokkaiden ja helppokäyttöisten diagnosointimenetelmien kehittäminen on tärkeää.

Valtimoiden seinämien jäykkyys on tärkeä indikaattori sydämen ja verisuoniston terveydestä sekä sairastumisriskin ennustamisessa. Valtimot jäykistyvät luonnollisesti ikääntymisen myötä, mutta jäykistymistä voi lisätä myös esimerkiksi elintavat ja sairaudet. Pulssin kulkunopeus (PWV, eng. pulse wave velocity) on yleisesti käytetty mittari valtimoiden jäykkyyden arvioimiseksi, ja sen avulla voidaan arvioida sydän- ja verisuonitautien riskiä.

PWV:tä voidaan mitata kajoavasti suoraan aortasta sekä kajoamattomasti hyödyntämällä esimerkiksi applanaatiotonometriaa tai fotopletysmografiamittauksia (PPG, eng. photoplethysmography). PPG on optinen mittausmenetelmä, joka perustuu valon absorptioon kudoksessa. Valtimoiden verimäärän vaihtelu sydämen syklien mukaisesti aiheuttaa absorptioon muutoksia, jotka pystytään PPG:n avulla havaita valtimopulssiaaltona. PPG:n käyttö on yleistynyt viime vuosina erilaisissa puettavan teknologian sovelluksissa, kuten urheilukelloissa ja älysormuksissa. PPG-mittauksilla voidaan mitata pulssin kulkuaikaa (PTT, eng. pulse transit time) tai pulssin saapumisaikaa (PAT, eng. pulse arrival time), joiden avulla on mahdollista arvioida PWV:tä.

Tässä työssä tutkittiin PPG-pohjaisesti mitattujen PTT:n sekä PAT:n avulla määritettyjen PWV-arvojen yhteyttä SphygmoCor XCEL -laitteella määritettyihin referenssiarvoihin. Työn tavoitteena oli arvioida, kuinka PPG-pohjaiset menetelmät korreloivat kliinisesti hyväksytyn mittaustavan kanssa, ja olisiko niitä mahdollista hyödyntää valtimojäykkyyden arvioimisessa.

PPG-pohjaiset mittaukset osoittivat lupaavaa korrelaatiota referenssimittaukseen nähden. Vahvin korrelaatio saatiin varpaasta mitatun PAT:n avulla (rs = 0,74, p < 0,00001), mutta myös varpaan ja korvan (rs = 0,67, p < 0,01) sekä sormen ja varpaan (rs = 0,63, p < 0,001) väliltä mitattujen PTT-arvojen avulla oli kohtalaista korrelaatiota SphygmoCor XCEL -mittauksiin. Vertailtaessa menetelmien keskivirhettä ja -hajontaa kajoamattoman valtimopulssin kulkunopeusmittauksen ohjearvoihin, yksikään menetelmistä ei kuitenkaan täyttänyt hyväksyttävän menetelmän rajoja. Tulosten perusteella PTT-mittaukset vaikuttavat potentiaalisemmilta valtimojäykkyyden arviointiin, sillä ne ovat fysiologisesti PAT-mittauksia tarkempia eikä niiden tuottamissa tuloksissa esiintynyt PAT-mittauksien tapaan proportionaalista virhettä. Luotettavampien ja yleistettävämpien tuloksien saaminen vaatisi monipuolisempaa ja suurempaa otosta menetelmien tutkimiseksi.