La relación de la edad con los componentes espectrales de las realizaciones sin ruido de señales fotopletismográficas: resultados de un enfoque de identificación no lineal / Relationship of Age with Spectral Components of Noise-Free Realizations of Photoplethysmographic Signals: Outcomes of a Nonlinear Identification Approach

Background: Age-related changes in the vascular network have been widely documented, however, nonlinear identification has been poorly applied to the analysis of cardiovascular signals. Objective: To determine the impact of age on spectral components of Noise-free realizations (NFR) obtained from photoplethysmographic signals, summarized in the Kernel Complexity Regressive Index (KCRIndex). Methods: With 190 apparently healthy participants (9 to 89 years) from Orense, Spain, Photoplethysmographic signals were recorded during 5 minutes in supine position using Nellcor-395 pulse oximeter; signals were digitized at 1000 Hz, and furtherly submitted to nonlinear identification via a kernel nonlinear autoregressive estimator. KCRIndex is defined as the average of at least three negative slope values at the NFR log-log spectrum in the 9 to 25 Hz frequency region. Results: KCRIndex decreased with age in a linear fashion and did not differ between genders. The regression line obtained was KCRIndex=-0.025*age+6.868 (r=-0.751). Conclusions: KCRIndex, is strongly correlated with age, thus opening up new possibilities for cardiovascular exploration at primary health care settings and even on open field conditions(AU)

Antecedentes: los cambios relacionados con la edad en la red vascular se han documentado ampliamente, sin embargo, la identificación no lineal solo se ha aplicado de manera esporádica al análisis de las señales cardiovasculares. Objetivo: determinar los cambios con la edad en los componentes espectrales de las realizaciones sin ruido (NFR) obtenidas a partir de señales fotopletismográficas, resumidas en el índice regresivo de la complejidad por núcleos (KCRIndex). Métodos: Con 190 participantes aparentemente sanos (de 9 a 89 años) residentes en Orense, España, se registraron señales fotopletismográficas durante 5 minutos en posición supina usando un oxímetro de pulso Nellcor-395; las señales se digitalizaron a 1000 Hz, y se sometieron a identificación no lineal a través de un estimador autorregresivo no lineal por núcleos. El KCRIndex se define como el promedio de al menos tres valores de pendiente negativos en el espectro log-log de NFR en la región de frecuencia de 9 a 25 Hz. Resultados: KCRIndex disminuyó con la edad de forma lineal y no difirió entre géneros. La línea de regresión obtenida fue KCRIndex = -0.025 * edad + 6.868 (r = -0.751). Conclusiones: Este índice propuesto está fuertemente correlacionado con la edad, lo que abre nuevas posibilidades para la exploración cardiovascular en entornos de atención primaria de salud e incluso en condiciones de campo(AU)

MÉTODO ALTERNATIVO DE CONTROL DE INTENSIDAD LUMÍNICA PARA PULSIOXIMETRÍA EN TIEMPO REAL / AN ALTERNATIVE METHOD FOR POWER CONTROL OF LUMINICINTENSITY IN PULSEOXIMETRY ON REAL TIME / MÉTODO ALTERNATIVO DE CONTROLE DE INTENSIDADE DALUZ PARÁGRAFO OXIMETRIATEMPO REAL

El pulsioxímetro es una herramienta no invasiva esencial para el monitoreo de la saturación arterial de oxígeno. Utiliza la espectrofotometría para detectar sobre la piel dos intensidades de luz (600 y 900 nm) que proporcionan información de la perfusión tisular y cantidad de oxígeno transportada. Depende de un circuito de manipulación de corriente, dos diferentes fuentes emisoras de luz, un foto-detector y una unidad de procesamiento que permiten ajustar las intensidades de luz ante tejidos de diferentes características. En el presente trabajo, se propone un método de modulación por ancho de pulso alternativo para el control de la intensidad lumínica media, cuyo principio es la conmutación on/off de la corriente aplicada a los LEDs en la etapa de emisión. Este sistema permite modificar tanto el nivel de CD como la amplitud de la señal de CA de la onda fotopletismográfica e implica la reducción del número de componentes analógicos y consumo de energía. La metodología presentada permite regular la resolución de la señal muestreada y ofrece disminuciones del 21 % y 40 % en potencia comparado con los esquemáticos propuestos por Freescale Semiconductor, Inc. y Texas Instruments Incorporated respectivamente. El uso de señales sincronizadas moduladas en ancho de pulso con frecuencias por encima de 333 kHz y pasos de 50 ns para emitir luz, permitió una reducción 41% de potencia, respecto al sistema con modulación analógica del módulo MDK pulse oximeter.

Pulse oximetry is an essential optical based non-invasive tool for monitoring blood oxygen saturation. It uses spectrophotometry to detect two light intensities (600 and 900 nm) through the skin; it provides information on tissue perfusion and quantity of transported oxygen. The process relies on a current control circuit, two light emitting sources, a photodetector, and a digital signal processor that adjusts the light intensities for different tissue characteristics. This paper proposes an alternative method of pulse width modulation for controlling the mean light intensity level, whose principle is a pulse width nodulation of the current applied to the LEDs in the emitting stage. This system allows modifying the DC level and the amplitude of the AC signal of the photopletismographic wave. The results is the reduction of the number of analog components and power consumption. The methodology presented, it allows adjusting the definition of the sample signal and offers power reductions of 21% and 40% compared to schematics given by Freescale Semiconductor, Inc. and Texas Instruments Incorporated, respectively. Thus, by using synchronized signal pulse width modulation to emit light, with frequencies above 333 kHz and steps of 50 ns, it will allow power reductions of 41%, compared to the conventional analog modulation module MDK pulse oximeter.

O oxímetro de pulso é uma ferramenta não invasiva essencial para o monitoramento da saturação de oxigênio no sangue. Usa espectrofotometria para detectar a pele duas intensidades de luz (600 nm e 900) para fornecer informações de perfusão tecidual ea quantidade de oxigênio transportado. Depende de manuseamento corrente do circuito, duas fontes diferentes emissores de luz, um fotodetector e uma unidade de processamento para ajustar a intensidade da luz nos tecidos com características diferentes. Neste trabalho, um método de modulação de largura de pulso alternativa para controlar a intensidade de luz média, o princípio é o de ligar/desligar da corrente aplicada aos LEDs no palco questão é proposto. Este sistema permite modificar tanto o nível DC e a amplitude do sinal AC da forma de onda fotoplestimográfico e envolve a redução do número de componentes analógicos e consumo de energia. A metodologia apresentada permite ajustar a resolução do sinal de amostragem e oferece reduções de 21% e 40% da potência em comparação com o esquema proposto pela Freescale Semicondutor, Inc. e Texas Instruments Incorporated, respectivamente. Sinais sincronizados usando freqüências moduladas por largura de pulso acima de 333 kHz e 50 ns passos para emitir luz, permitiu uma redução de 41% de energia em comparação com módulo de oxímetro de pulso MDK sistema de modulação analógica.

Applying the 3-element windkessel model to photoplethysmographic signals. Gender differences and age correlation

Automatically averaged photoplethysmographic (PPG) signals were fit to a 3-element windkessel model using a Gauss-Newton optimization algorithm. Data corresponded to 78 healthy subjects (ages from 8 to 87 years). Unlike other reports, two phase velocities are also estimated from the model. Gender differences were found, particularly respect to individual parameters correlation with age. When a nonlinear model was fit to the two first principal components, a high correlation with age was found for both females (r=0.69) and male subjects (r=0.77). Our results further support the idea that the PPG signal is a valuable source of information about the cardiovascular system, comparable to the much more expensive continuous pressure signal(AU)

Señales fotopletismográficas automáticamente promediadas fueron ajustadas a un modelo de bomba hidráulica de tres elementos. Para ello se utilizó un algoritmo de optimización del tipio Gauss-Newton. Los datos fueron obtenidos de 78 individuos sanos con edades entre 8 y 87 años. A diferencia de otros reportes, en el presente trabajo se estimaron dos velocidades de fase a partir del modelo. Al aplicar un modelo no lineal respecto los dos primeros componentes principales, se obtuvo una elevada correlación con la edad tanto para los sujetos femeninos (r=0.69) como para los masculinos (r=0.77). Nuestros resultados ofrecen un apoyo adicional a la idea de que la señal fotopletismográfica es una fuente importante de información acerca del sistema cardiovascular, comparable a la señal de presión continua, aun cuando esta última es mucho más costosa(AU)