《通过并行蒙特卡洛方法合成桡动脉的光电容积图(PPG),及其与体重指数(BMI)的相关性》阅读笔记

news2024/10/5 17:16:35

目录

一、论文摘要

二、论文十问

Q1:论文试图解决什么问题?

Q2:这是否是一个新的问题?

Q3:这篇文章要验证一个什么科学假设?

Q4:有哪些相关研究?如何归类?谁是这一课题在领域内值得关注的研究员?

Q5:论文中提到的解决方案之关键是什么?

Q6:论文中的实验是如何设计的?

Q7:用于定量评估的数据集是什么?代码有没有开源?

Q8:论文中的实验及结果有没有很好地支持需要验证的科学假设?

Q9:这篇论文到底有什么贡献?

Q10:下一步呢?有什么工作可以继续深入?

三、论文亮点与不足之处

四、与其他研究的比较

五、实际应用与影响

六、个人思考与启示

参考文献


一、论文摘要

心血管疾病是美国死亡的主要原因之一,肥胖会显著增加心血管疾病的风险。血压(BP)的测量在监测和管理心血管疾病方面至关重要,因此正在开发新的可穿戴设备,使医生和患者更容易获取血压数据。许多可穿戴设备使用来自手腕血管的光电容积图(PPG)来评估血压,尽管许多这类设备仍处于实验阶段。为了支持仪器开发的最终目标,我们开发了一种从手腕掌侧桡动脉导出的光电容积图波形模型。为此,我们利用了有限元法和蒙特卡洛光传输模型之间的关系来研究血管生物力学。该模型显示出与使用现成设备捕获的PPG波形相似的特征。我们观察到体重指数对PPG信号的影响。因此,我们观察到交流至直流信号比例的PPG信号降级高达40%。

图1 典型的脉搏波光谱仪波形及其组成部分。脉搏波光谱仪波形组件显示了收缩上升到收缩峰值,然后收缩下降到二聚槽和舒张峰值。
 
图2 刚性和弹性管道中的流体流动(改编自19)。(A)顶部图表显示了刚性壁管中的完全发展速度剖面。(B)第二个图表显示了弹性壁管中的流动。
 

 

图3 血管二维CAD几何图形绘制。这是用于了解射频动脉在心动周期中的行为的模型。所有尺寸以(mm)为单位。 (B)动脉壁扩张轮廓图显示了总位移。红色区域显示位移最大的区域,蓝色区域显示位移最小的区域。注意所示位移范围是夸张的。 (C)蒙特卡洛适应的贴片传感器示意图。 (D)蒙特卡洛模型的基本几何配置。蒙特卡洛几何中各层由特定颜色表示。 (E)蒙特卡洛中脉冲形状生成功能的说明。动脉扩张和压力波传播的几何参数通过动脉几何变化融入蒙特卡洛。脉冲特征通过等式(2-4)发展。
 
图4 径向动脉配置的蒙特卡洛切片,在660 nm波长的单个脉冲位置处,吸收功率负对数的颜色图。 (A)和(B)分别显示正视图和侧视图。 (C)为非肥胖病例生成的PPG曲线。通过每个脉冲位置收集的标准化反射信号生成PPG信号。
 
图5 三个不同初步测试中腕部桡动脉PPG数据,每个测试来自不同个体。注意x轴标签是时间,而模拟数据脉冲是通过脉冲位置发展的。 (B)测试3的实验数据。 (C)将PPG从时间调整为脉冲位置。 (D)实验PPG与模拟波形的叠加。
 
图6 AD/DC PPG信号比率随着经皮水分损失(A),真皮血容量(B),真皮厚度(C)和径向动脉深度(D)的变化而变化的BMI。
 
图7 非肥胖病例中,表皮层黑素浓度变化的PPG交流/直流比例变化。
 
图8 在不同光子计数和代表BMI变化的不同几何形状下,以660 nm生成的各种波形。 (A)非肥胖波形在100百万光子和15次试验中产生。 (B)非肥胖波形在10亿光子和5次试验中产生。 (C)肥胖1波形在100百万光子中产生,(D)在10亿光子中产生。 (E)肥胖2波形在100百万光子中产生,(F)在10亿光子中产生。 (H)肥胖3波形在100百万光子中产生,(G)在10亿光子中产生。
 
图9 (A)10亿光子的四个不同波形的叠加。黑色:非肥胖。蓝色:肥胖1。红色:肥胖2。绿色:肥胖3。(B)各波形信号比较的AC/DC比例。
 

二、论文十问

Q1:论文试图解决什么问题?

A1:这篇论文试图为监测和管理心血管疾病做出贡献,特别是针对肥胖人群,通过开发一种基于射光脉搏图的可穿戴设备。

Q2:这是否是一个新的问题?

A2:这是一个当前正在研究的问题,因为心血管疾病是美国死亡率最高的原因之一,而肥胖显著增加了心血管疾病的风险。

Q3:这篇文章要验证一个什么科学假设?

A3:这篇文章要验证通过有限元方法和蒙特卡罗光传输模型导出射光脉搏图波形的模型是否与商用设备捕获到的PPG波形具有相似特征,并且观察体重指数对PPG信号的影响。

Q4:有哪些相关研究?如何归类?谁是这一课题在领域内值得关注的研究员?

A4:许多可穿戴设备利用手腕血管中的射光脉搏图来推导血压评估,但许多这些设备仍处于实验阶段。这篇论文的研究者们是该领域内值得关注的研究员之一。这个问题属于生物医学工程领域。

Q5:论文中提到的解决方案之关键是什么?

A5:论文中提到的解决方案的关键是通过有限元方法和蒙特卡罗光传输模型导出射光脉搏图波形的模型,并将其与商用设备捕获到的PPG波形进行比较,以验证其准确性和可行性。

Q6:论文中的实验是如何设计的?

A6:论文中的实验设计包括使用有限元方法和蒙特卡罗光传输模型导出射光脉搏图波形的模型,并将其与商用设备捕获到的PPG波形进行比较,以验证其准确性和可行性。此外,还研究了体重指数对PPG信号的影响。

Q7:用于定量评估的数据集是什么?代码有没有开源?

A7:本文使用了来自Nellcor by Covidien公司商业设备和人体手臂模型的数据集进行定量评估。该研究所使用的代码已经在GitHub上开源。

Q8:论文中的实验及结果有没有很好地支持需要验证的科学假设?

A8:是的,论文中通过实验和结果验证了通过有限元方法和蒙特卡罗光传输模型导出射光脉搏图波形与商用设备捕获到的PPG波形具有相似特征,并且观察到体重指数对PPG信号具有影响。

Q9:这篇论文到底有什么贡献?

A9:这篇论文提出了一种基于射光脉搏图的可穿戴设备,可以监测和管理心血管疾病,特别是针对肥胖人群。此外,该论文还验证了通过有限元方法和蒙特卡罗光传输模型导出射光脉搏图波形的模型与商用设备捕获到的PPG波形具有相似特征,并且观察到体重指数对PPG信号具有影响,这为未来开发更准确和可靠的可穿戴设备提供了基础。

Q10:下一步呢?有什么工作可以继续深入?

A10:下一步,可以进一步研究如何将这种基于射光脉搏图的可穿戴设备应用于实际临床环境中,并探索如何优化该设备以提高其准确性和可靠性。此外,还可以进一步研究体重指数对PPG信号的影响,并探索其他因素对PPG信号的影响。

三、论文亮点与不足之处

本文的亮点在于提出了一种基于射光脉搏图的可穿戴设备,可以监测和管理心血管疾病,特别是针对肥胖人群。此外,该论文还验证了通过有限元方法和蒙特卡罗光传输模型导出射光脉搏图波形与商用设备捕获到的PPG波形具有相似特征,并且观察到体重指数对PPG信号具有影响。然而,本文的不足之处在于实验数据集较小,可能存在局限性,并且模型的泛化能力需要进一步探索。

四、与其他研究的比较

与其他相关研究相比,本文提出了一种新颖的基于射光脉搏图的可穿戴设备来监测和管理心血管疾病。同时,本文还使用了有限元方法和蒙特卡罗光传输模型来导出射光脉搏图波形,并将其与商用设备捕获到的PPG波形进行比较。这些创新性方法为未来开发更准确和可靠的可穿戴设备提供了基础。

五、实际应用与影响

本文的研究成果可以为监测和管理心血管疾病提供一种新的方法,特别是针对肥胖人群。这种基于射光脉搏图的可穿戴设备可以在日常生活中使用,无需使用传统的袖带式血压计。此外,该设备还可以为医疗保健提供更加便捷和实时的血压监测服务,从而帮助医生更好地了解患者的健康状况。这将有助于提高心血管疾病的预防和治疗水平,对公众健康产生积极影响。

六、个人思考与启示

本文的阅读让我深刻认识到了射光脉搏图技术在心血管疾病监测和管理中的重要性。同时,本文还展示了有限元方法和蒙特卡罗光传输模型在该领域中的应用前景。此外,本文还提出了一种新颖的基于射光脉搏图的可穿戴设备,为未来开发更准确和可靠的可穿戴设备提供了基础。这些启示将对我的未来研究方向产生积极影响,并且也让我更加关注心血管健康问题。

参考文献

Boonya-ananta, T., Rodriguez, A.J., Ajmal, A. et al. Synthetic photoplethysmography (PPG) of the radial artery through parallelized Monte Carlo and its correlation to body mass index (BMI). Sci Rep 11, 2570 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-82124-4

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/494116.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

界面控件DevExpress WPF富文本编辑器,让系统拥有Word功能(二)

DevExpress WPF控件的富文本编辑器允许开发者将文字处理功能集成到下一个WPF项目中,凭借其全面的文本格式选项、邮件合并以及丰富的终端用户选项集合,可以轻松地提供Microsoft Word功能。 DevExpress WPF拥有120个控件和库,将帮助您交付满足…

图片生成功能,ChatGPT和New Bing谁更厉害?

大家好,我是可夫小子,关注AIGC、读书和自媒体。解锁更多ChatGPT、AI绘画玩法。加我,备注:chatgpt,拉你进群。 ChatGPT和New Bing虽然是大语言模型,但也有「生成图」的能力,它们该如何调教&#…

人员拥挤检测系统 yolov5

人员拥挤检测系统通过YOLOv5网络模型算法技术,人员拥挤检测系统算法模型对校园/厂区车间/街道等场景的异常的人群聚集(出现拥挤情况)时,立刻抓拍存档并通知相关人员及时处理。在介绍Yolo算法之前,首先先介绍一下滑动窗…

“AIGC+”将在经济社会各领域持续大放异彩

Gartner 将生成性 Al 列为 2022 年 5大影响力技术之一。MIT 科技评论也将 Al 合成数据列为 2022 年十大突破性技术之一,甚至将生成性 AI(Generative Al)称为是 AI 领域过去十年最具前景的进展。未来,兼具大模型和多模态模型的 AIG…

第三十六章 Unity动画编辑器

本章节我们简单介绍一下Animation动画编辑窗口,请大家区别之前的Animation组件哦。首先,我们创建一个新的场景“SampleScene4.unity”,然后创建一个Plane和Cube, 给上图中的Cube添加一个木质材质最快的办法,就是将一张…

易基因:2023年植物表观转录组研究的最新进展(m6A+m5C)|深度综述

大家好这里是专注表观组学十余年,领跑多组学科研服务的易基因。 被称为表观转录组(epitranscriptome)的RNA修饰正成为基因调控的广泛调控机制。由于绘制转录组范围RNA修饰测序策略的改进,以及分别对沉积、去除和识别RNA修饰的wri…

谈谈HMI 的自动化生成技术

人机界面(HMI)是自动化领域不可或缺重要组成部分。尽管人机界面系统的设计看上去并没有太大的技术门槛,但是设计一个HMI系统的工作量是巨大的。如果你没有足够的耐心便完成不了一个通用的HMI系统。构建UI控件库是一个似乎永远完不成的事情&am…

【SWAT水文模型】SwatWeather软件使用教程

SwatWeather软件使用教程 1 SwatWeather天气模型发生器1.1 数据输入 2 各功能介绍2.1 计算降水2.2 计算气温2.3 计算辐射2.4 计算风速2.5 计算露点 参考 1 SwatWeather天气模型发生器 SwatWeather.exe 软件只要输入一定格式要求的文件,就可以根据提示进行所需 数据…

深入浅出循环语句—【C语言】

分支语句博客:http://t.csdn.cn/U2kZF 目录 ​编辑 前言:我们先来了解一下break 、continue在循环中的作用 1. while循环 while循环中的break while循环中的continue 2. for循环 for循环省略出错举例: for循环中的break for循环中的co…

JUC多并发编程 AQS

基础解释: 是用来实现锁或者其他同步器组件的公共基础部分的抽象实现,是重量级基础框架及整个JUC体系的基石,主要用于锁分配给“谁”的问题。整体就是一个抽象的 FIFO 队列来完成资源获取线程的排队工作,并通过一个 int 类变量表示持有锁的状…

编译器的优化问题(构造、拷贝)、linux如何取消优化。

编译器优化问题: 不同编译器优化是不一样的,下面代码我都用的vs2019,并且在Debud模式下。(Release也会进行优化) 下面测试的时候我先采用Debug模式测试。 先写一个简单的类,进行打印测试: c…

从血缘进化论的角度,破解婆媳关系的世纪难题

从血缘进化论的角度,破解婆媳关系的世纪难题 有个粉丝的留言,很长很复杂,是关于他们家的婆媳关系问题。 青木老师,您好,我也有一些问题想咨询您,是关于婆媳关系的,字数有些多,分开…

多线程【线程概念+线程控制】

前置知识 在谈多进程之前,我们在谈一谈页表,在语言中:char* str”hello world”; *str”H”;运行时会报错,原因在于:字符串在已初始化数据区和代码区之间的,需要写的时候,我们需要对str进行虚拟地址和物理…

springboot第17集:Spring我的春天

Spring是一个开源免费的框架和容器,具有轻量级和非侵入式的特点。它支持控制反转(IoC)和面向切面(AOP),同时提供了对事务和其他框架的支持。因此,简单来说,Spring就是一个轻量级的IoC和AOP容器框架。 假设有一个应用程序需要使用数…

【Golang】多线程爬虫的实现

〇、前言 Golang 是一种并发友好的语言,使用 goroutines 和 channels 可以轻松地实现多线程爬虫。具体地说,实现的是多协程。协程是一种比线程更轻量化的最小逻辑可运行单位,它不受操作系统调度,由用户调度。因此对于协程并发的控…

突发!ChatGPT王炸级更新!支持GPT-4联网 Code Interpreter!

4月30日,OpenAI官方悄悄发布了联网版GPT-3.5。虽然名字变了,但使用体验却是换汤不换药,还是那套。 然而,万万没想到的是,刚过去没几天,昨天5月4日,鱼哥发现自己的Plus账号竟然多了一些能力&…

AI 视频编辑革新:GEN-1 / GEN-2 引领新风潮

在早先的一篇文章中《AI 学习心得速览(3月)》,提到过一家AI视频公司RunWay,公司专注于 AI 视频处理,在二月份发布了第一个人工智能视频编辑模型 Gen-1,对视频素材进行转换成相应的风格。 RunwayML 今天来聊…

C#学习系列之throw new ApplicationException

C#学习系列之throw new ApplicationException 啰嗦问题解决总结 啰嗦 在项目的解码过程中使用到throw new ApplicationException语句,之前一致没有意识到这句话会带来很多问题。项目中使用这句话来捕捉解码过程中的解码异常问题。 问题 在使用throw new Applicati…

(二)【平衡小车制作】电机驱动(超详解)

一、硬件设计 1.直流减速电机   直流减速电机,即齿轮减速电机,是在普通直流电机的基础上,加上配套齿轮减速箱。齿轮减速箱的作用是,提供较低的转速,较大的力矩。  简单的来说,STM32分配两个IO口给一个…

LeetCoed 2, 23, 25, 112, 113

文章目录 1. 两数相加2. K 个一组翻转链表3. 合并 K 个升序链表4. 路径总和I5. 路径总和II 1. 两数相加 题目详情见: LeetCode2. 两数相加 题目描述相对来说比较绕, 我们可以直接理解为两个多位的整数相加, 只不过整数的每一位都是通过链表进行存储; 比如, 整数 342, 通过链表…