28643

اندازه گيري ضربان قلب با استفاده از فوتوپلتيسموگرافي مچ دست

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي- بيوالكتريك

1399

1401/12/22

ابوذر غفاري

پرديس دانشگاهي - دانشكده مهندسي برق

دستگاه‌هاي نظارت بر سلامت پوشيدني مجهز به حسگر فوتوپلتيسموگرافي (PPG ) مي‌توانند وضعيت سلامتي را در زمان واقعي نظارت كنند. فناوري PPG يك روش نوري كم‌هزينه و غيرتهاجمي است كه براي اندازه‌گيري تغيير حجمي خون در طول چرخه قلبي استفاده مي‌شود و به متخصصان پزشكي كمك مي¬كند تا اطلاعات ارزشمندي در مورد سيستم قلبي عروقي استخراج كنند. به طور سنتي، الكتروكارديوگرام (ECG ) به عنوان يك تكنيك نظارتي براي تشخيص بي نظمي در سيستم قلبي عروقي استفاده مي¬شود. با اين حال، در ECG براي نظارت بر وضعيت قلب، چندين الكترود بايد در مكان‌هاي مختلف بدن قرار داده شود، كه استفاده از آن را تحت دستيار پزشكي و در يك موقعيت ثابت محدود مي‌كند . با اين حال، دستگاه‌هاي پوشيدني مجهز به حسگر PPG به دليل آرتيفكت حركتي بسيار همراه با خطا است. بنابراين قبل از استخراج اطلاعات علائم حياتي مانند ضربان قلب با سنسور PPG، حذف كارآمد آرتيفكت حركتي بسيار مهم است. در اين پروژه هدف تخمين ضربان قلب از روي سيگنال PPGثبت شده برروي مچ دست در حال ورزش و در حالت ثابت است. در اين حالت اختلالهاي حركتي زيادي ناشي از تكان خوردن دست وجود دارد. اين اختلال ها سبب مي¬شود كه دقت روش¬ها در تخمين ضربان قلب كاهش يابد. هدف پروژه، بهبود و توسعه الگوريتم مبتي بر تحليل مولفه مستقل،به كمك فيلتر انطياقي است كه به كمك آن، آرتيفكت حركتي را تا حد زيادي بتواند كاهش دهد. اثر بخشي هر روش مربوط به تشخيص پيك ضربان قلب PPG از نظر ميانگين خطاي مطلق و درصد خطا مطلق مقايسه شد. اين پروژه به خطا مطلق 0.95 و درصد خطاي مطلق 0.77 رسيد.

1402/06/08

Heart rate measurement using wrist photoplethysmography

3/12/2024 12:00:00 AM

Wearable health monitoring devices equipped with photoplethysmography (PPG) sensors can monitor health status in real time. PPG technology is a low-cost and non-invasive optical method that is used to measure the volume change of blood during the cardiac cycle and helps medical professionals to extract valuable information about the cardiovascular system. Traditionally, electrocardiogram (ECG) is used as a monitoring technique to detect irregularities in the cardiovascular system. However, in ECG to monitor the condition of the heart, several electrodes must be placed in different places of the body, which limits its use under a medical assistant and in a fixed position. However, wearable devices equipped with a PPG sensor are highly error-prone due to motion artifact. Therefore, before extracting vital sign information such as heart rate with a PPG sensor, efficient removal of motion artifact is very important. In this project, the aim is to estimate the heart rate from the PPG signal recorded on the wrist while exercising and in a steady state. In this case, there are many movement disorders caused by hand shaking. These disturbances cause the accuracy of heart rate estimation methods to decrease. The goal of the project is to improve and develop the algorithm based on independent component analysis, with the help of an adaptive filter, which can greatly reduce the motion artifact. The effectiveness of each method related to PPG heart rate peak detection was compared in terms of mean absolute error and absolute error percentage. This project reached an absolute error of 0.95 and an absolute error percentage of 0.77.

فوتوپلتيسموگرافي , تجزيه مولفه مستقل , فيلتر انطباقي , تشخيص ضربان قلب

Photoplethysmography , Independent Component Analysis , Adaptive Filter , Heart rate detection

Parinaz Amini

Dr. Aboozar Ghaffari