Hartslagdetectie in smartwatch-signalen wint Physiological Measurement Best Paper Award – Physics World

Hartslagdetectie in smartwatch-signalen wint Physiological Measurement Best Paper Award – Physics World

Tijdstempel: 28 september 2023 4:30 uur

Peter Charlton draagt ​​een activiteitstracker
Analyseren van activiteitsgegevens Het prijswinnende onderzoek van Peter Charlton en zijn team identificeerde de beste algoritmen voor het detecteren van hartslagen in fotoplethysmografische signalen van apparaten zoals draagbare fitnesstrackers. (Met dank aan: CC BY 4.0/PH Charlton et al. Physiol. Meas. 10.1088/1361-6579/acead2)

Een onderzoek naar algoritmen voor fotoplethysmografie (PPG) heeft de auteurs de Martin Black-prijs opgeleverd, toegekend aan het beste artikel gepubliceerd in Fysiologische meting in het voorgaande jaar.

PPG is een optische techniek die vaak wordt gebruikt in smartwatches, fitnesstrackers en pulsoximeters om fysiologische parameters te monitoren. Een belangrijke stap bij het analyseren van het PPG-signaal, een maatstaf voor de hartslag, is de detectie van individuele hartslagen in het signaal. In hun bekroonde onderzoek Peter Charlton van de Universiteit van Cambridge en medewerkers evalueerden de prestaties van de verschillende algoritmen die worden gebruikt om hartslagen in PPG-signalen te detecteren.

De krant, Het detecteren van beats in het fotoplethysmogram: benchmarking van open-sourcealgoritmen, beschrijft een raamwerk voor het testen van PPG-slagdetectie-algoritmen. De onderzoekers gebruikten deze aanpak om 15 open-source-algoritmen te vergelijken met referentieslagen van elektrocardiogramsignalen in acht vrij beschikbare datasets. Ze onderzochten ook hoe de prestaties van algoritmen worden beïnvloed door de demografische gegevens van patiënten en tijdens aritmieën (abnormale hartritmes zoals atriale fibrillatie).

“Ik wilde graag begrijpen hoe hartslagen het beste in de PPG konden worden gedetecteerd en hoe goed ze in verschillende omgevingen konden worden gedetecteerd, zoals tijdens inspanning en bij baby’s”, zegt Charlton.

Het team ontdekte dat de meeste hartslagdetectoren goed presteerden bij afwezigheid van beweging, hoewel hun prestaties slechter waren tijdens inspanning, bij pasgeborenen (die een hogere hartslag hebben dan volwassenen) en tijdens atriale fibrillatie. De resultaten identificeerden met name twee open-sourcealgoritmen die het beste presteerden in een reeks gebruiksscenario's. Charlton suggereert dat het gebruik van open source-algoritmen door het team de sleutel kan zijn tot het succes van het onderzoek, omdat mensen gemakkelijk de aanbevolen beatdetectie-algoritmen kunnen gebruiken door ze simpelweg te downloaden en de broncode te bekijken.

Het onderzoek zou waardevol moeten zijn voor academische onderzoekers die ervoor moeten zorgen dat hun PPG-signaalanalyses accuraat zijn, en apparaatontwerpers in staat moeten stellen het meest geschikte algoritme voor gebruik in een apparaat te selecteren. Charlton zegt dat de bevindingen ook nuttig zullen zijn voor artsen. “Hopelijk zal het gebruik van de best presterende algoritmen resulteren in nauwkeurigere analyses – zoals het beoordelen van het hartritme en het detecteren van aritmieën via de PPG”, legt hij uit. "Uiteindelijk zal het nuttig zijn voor patiënten, omdat de metingen die van hen worden afgenomen nauwkeuriger zullen zijn, wat zal leiden tot beter geïnformeerde klinische besluitvorming."

Charlton en collega's voeren momenteel de VEILIGER Wearables-onderzoek om de prestaties en aanvaardbaarheid te onderzoeken van draagbare apparaten voor het detecteren van atriale fibrillatie, de meest voorkomende aritmie. Boezemfibrilleren verhoogt het risico op een beroerte en wordt vaak niet herkend omdat het zonder symptomen kan optreden. Als de diagnose eenmaal is gesteld, bestaan ​​er echter gevestigde interventies om het risico op een beroerte te verminderen.

“Detectie van atriale fibrillatie is een van de meest veelbelovende toepassingen van op PPG gebaseerde apparaten”, zegt Charlton. “In deze studie beoordelen we of op PPG gebaseerde apparaten goed genoeg presteren om te worden gebruikt voor het screenen op atriale fibrillatie in de algemene bevolking. Als dat zo is, zou dit de detectie van atriumfibrilleren kunnen helpen verbeteren en uiteindelijk kunnen bijdragen aan het voorkomen van beroertes.”

Charlton vertelt Natuurkunde wereld dat hij blij was met het ontvangen van de Martin Black-prijs, omdat dit hopelijk aangeeft dat het onderzoek van het team nuttig is. Hij wijst erop dat hartslagdetectie minder aandacht heeft gekregen dan andere algoritmen, zoals de algoritmen die worden gebruikt om de bloeddruk te schatten met behulp van de PPG. “Ik denk dat de gemeenschap een beoordeling van dit soort algoritmen waarschijnlijk vooral op prijs stelde, omdat er relatief minder bekend was over hun prestaties dan andere typen algoritmen.”

“Ik ben dankbaar voor de inbreng van de teamleden en degenen die de algoritmen oorspronkelijk hebben ontwikkeld, zonder wie dit werk niet mogelijk zou zijn”, voegt hij eraan toe. “Ik wil graag onderzoeken waarom we deze prijs hebben gekregen, omdat het begrijpen hiervan ons kan helpen de meest waardevolle gebieden te begrijpen waar we in de toekomst aan kunnen werken.”

Tijdstempel:

Meer van Natuurkunde wereld