Η ανίχνευση καρδιακού παλμού σε σήματα smartwatch κερδίζει το βραβείο καλύτερου χαρτιού Physiological Measurement – ​​Physics World

Μια μελέτη για τους αλγόριθμους φωτοπληθυσμογραφίας (PPG) κέρδισε στους συγγραφείς της το βραβείο Martin Black, το οποίο απονέμεται στην καλύτερη εργασία που δημοσιεύτηκε στο Φυσιολογική Μέτρηση κατά το προηγούμενο έτος.

Η PPG είναι μια οπτική τεχνική που χρησιμοποιείται συνήθως σε έξυπνα ρολόγια, ιχνηλάτες φυσικής κατάστασης και παλμικό οξύμετρα για την παρακολούθηση φυσιολογικών παραμέτρων. Ένα βασικό βήμα στην ανάλυση του σήματος PPG, ένα μέτρο του παλμού, είναι η ανίχνευση μεμονωμένων καρδιακών παλμών στο σήμα. Στη βραβευμένη έρευνά τους, Πίτερ Τσάρλτον από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ και οι συνεργάτες αξιολόγησαν την απόδοση των διαφορετικών αλγορίθμων που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση καρδιακών παλμών σε σήματα PPG.

Το χαρτί, Ανίχνευση παλμών στο φωτοπληθυσμόγραμμα: συγκριτική αξιολόγηση αλγορίθμων ανοιχτού κώδικα, περιγράφει ένα πλαίσιο για τη δοκιμή αλγορίθμων ανίχνευσης παλμών PPG. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αυτήν την προσέγγιση για να αξιολογήσουν 15 αλγόριθμους ανοιχτού κώδικα σε σχέση με τους παλμούς αναφοράς από σήματα ηλεκτροκαρδιογραφήματος σε οκτώ ελεύθερα διαθέσιμα σύνολα δεδομένων. Διερεύνησαν επίσης πώς η απόδοση του αλγορίθμου επηρεάζεται από τα δημογραφικά στοιχεία των ασθενών και κατά τη διάρκεια αρρυθμιών (μη φυσιολογικοί καρδιακοί ρυθμοί όπως η κολπική μαρμαρυγή).

«Ήμουν πρόθυμος να καταλάβω πώς να ανιχνεύσω καλύτερα τους καρδιακούς παλμούς στο PPG και να καταλάβω πόσο καλά μπορούσαν να ανιχνευθούν σε διαφορετικά περιβάλλοντα, όπως κατά τη διάρκεια της άσκησης και στα μωρά», λέει ο Charlton.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι οι περισσότεροι ανιχνευτές παλμών είχαν καλή απόδοση απουσία κίνησης, αν και η απόδοσή τους ήταν φτωχότερη κατά τη διάρκεια της άσκησης, στα νεογνά (που έχουν υψηλότερους καρδιακούς παλμούς από τους ενήλικες) και κατά τη διάρκεια της κολπικής μαρμαρυγής. Συγκεκριμένα, τα αποτελέσματα εντόπισαν δύο αλγόριθμους ανοιχτού κώδικα που είχαν καλύτερη απόδοση σε ένα εύρος περιπτώσεων χρήσης. Ο Τσάρλτον προτείνει ότι η χρήση αλγορίθμων ανοιχτού κώδικα από την ομάδα μπορεί να είναι το κλειδί για την επιτυχία της μελέτης, καθώς οι άνθρωποι μπορούν εύκολα να χρησιμοποιήσουν τους προτεινόμενους αλγόριθμους ανίχνευσης παλμών απλά κατεβάζοντας τους και βλέποντας τον πηγαίο κώδικα.

Η μελέτη θα πρέπει να αποδειχθεί πολύτιμη για ακαδημαϊκούς ερευνητές που πρέπει να διασφαλίσουν ότι οι αναλύσεις σήματος PPG είναι ακριβείς, καθώς και να επιτρέπουν στους σχεδιαστές συσκευών να επιλέξουν τον καταλληλότερο αλγόριθμο για χρήση σε μια συσκευή. Ο Τσάρλτον λέει ότι τα ευρήματα θα είναι επίσης χρήσιμα για τους κλινικούς γιατρούς. «Ας ελπίσουμε ότι η χρήση των αλγορίθμων με την καλύτερη απόδοση θα οδηγήσει σε πιο ακριβείς αναλύσεις – όπως η αξιολόγηση του καρδιακού ρυθμού και η ανίχνευση αρρυθμιών από το PPG», εξηγεί. «Τελικά, θα είναι χρήσιμο για τους ασθενείς, καθώς οι μετρήσεις που λαμβάνονται από αυτούς θα είναι πιο ακριβείς, οδηγώντας σε καλύτερα ενημερωμένες κλινικές αποφάσεις».

Ο Τσάρλτον και οι συνεργάτες του διεξάγουν αυτήν τη στιγμή Μελέτη Ασφαλέστερων Wearables να διερευνήσει την απόδοση και την αποδοχή φορητών συσκευών για την ανίχνευση της κολπικής μαρμαρυγής, της πιο κοινής αρρυθμίας. Η κολπική μαρμαρυγή αυξάνει τον κίνδυνο εγκεφαλικού επεισοδίου και συχνά δεν αναγνωρίζεται επειδή μπορεί να εμφανιστεί χωρίς συμπτώματα. Μόλις διαγνωστεί, ωστόσο, υπάρχουν καθιερωμένες παρεμβάσεις για τη μείωση του κινδύνου εγκεφαλικού.

«Η ανίχνευση της κολπικής μαρμαρυγής είναι μια από τις πιο υποσχόμενες εφαρμογές συσκευών που βασίζονται σε PPG», λέει ο Charlton. «Σε αυτή τη μελέτη αξιολογούμε εάν οι συσκευές που βασίζονται σε PPG αποδίδουν αρκετά καλά ώστε να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο για κολπική μαρμαρυγή στο γενικό πληθυσμό. Αν ναι, αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει στη βελτίωση της ανίχνευσης της κολπικής μαρμαρυγής και τελικά να συμβάλει στην πρόληψη των εγκεφαλικών επεισοδίων».

Η επιστήμη και οι επιστήμονες του Μην ψάχνετε, η χαμηλού κόστους οπτική τεχνική βελτιώνει την υγειονομική περίθαλψη

λέει ο Τσάρλτον Κόσμος Φυσικής ότι ήταν στην ευχάριστη θέση να λάβει το βραβείο Martin Black καθώς ελπίζουμε ότι δείχνει ότι η έρευνα της ομάδας είναι χρήσιμη. Επισημαίνει ότι η ανίχνευση παλμών έχει λάβει λιγότερη προσοχή από άλλους αλγόριθμους, όπως αυτοί που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση της αρτηριακής πίεσης από το PPG. «Πιστεύω ότι η κοινότητα πιθανώς εκτιμούσε ιδιαίτερα την αξιολόγηση αυτού του τύπου αλγορίθμων, καθώς ήταν συγκριτικά λιγότερα γνωστά για την απόδοσή τους από άλλους τύπους αλγορίθμων».

«Είμαι ευγνώμων για τη συμβολή των μελών της ομάδας και εκείνων που ανέπτυξαν αρχικά τους αλγόριθμους, χωρίς τους οποίους αυτή η εργασία δεν θα ήταν δυνατή», προσθέτει. «Με ενδιαφέρει να διερευνήσω γιατί μας απονεμήθηκε αυτό το βραβείο, γιατί η κατανόηση αυτού μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τους πιο πολύτιμους τομείς στους οποίους θα μπορούσαμε να εργαστούμε στο μέλλον».

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/heartbeat-detection-in-smartwatch-signals-wins-physiological-measurement-best-paper-award/