Влияние светового шума на погрешность оценки уровня фракционной сатурации крови многоволновым пульсовым оксиметром

В связи с развитием современных оптоэлектронных технологий и их внедрением в различные отрасли медицины актуально обеспечение эффективного функционирования устройств неинвазивной спектрофотометрической диагностики физиологических показателей в условиях влияния таких специфических внешних факторов, как световой шум естественных и искусственных источников света. Представлена математическая модель светового шума фиксированной частоты и показано, что такой шум по отношению к полезному фотоплетизмографическому сигналу канала пульсового оксиметра является аддитивной помехой. Показано, что при использовании фотоплетизмографических методов исследования параметров кислородного статуса интенсивность прошедшего сквозь биологическую ткань оптического излучения зависит от уровня насыщения артериальной крови кислородом. Разработана математическая модель фотоплетизмографического сигнала, позволяющая учитывать параметры пульсовой волны – частоты первой и второй гармоник артериальной пульсации крови, дыхательных сокращений. Уровень светового шума нормирован к уровню фотоплетизмографического сигнала с использованием отношения сигнал/шум. Установлено, что при отношении сигнал/шум, равном 10; 5; 1, соотношения постоянной и переменной составляющих фотоплетизмографического сигнала изменяются в среднем на 6,7; 11,4; 15,7 % соответственно по сравнению с отсутствием аддитивной помехи. Исследовано влияние светового шума различного уровня на оценку уровня фракционной сатурации крови и установлено, что при отношении сигнал/шум, равном 10; 5; 1, относительная погрешность данной оценки составляет соответственно 3,676; 6,115; 8,077 %. Проведён физический эксперимент с участием 30 испытуемых по определению влияния засветки на оценку уровня фракционной сатурации крови многоволновым пульсовым оксиметром. Экспериментальные данные подтвердили результаты модельных исследований для отношений сигнал/шум, равных 10 и 5. Полученные результаты можно использовать при проектировании и разработке устройств неинвазивной спектрофотометрической диагностики с целью повышения эффективности их функционирования в условиях дестабилизирующих факторов.

математическая модель, фотоплетизмографический сигнал, световой шум, биологическая ткань, уровень фракционной сатурации крови, быстрое преобразование Фурье, многоволновый пульсовый оксиметр