Detekcja błędów segmentacji sygnału fotopletyzmograficznego

• Autorzy: Bołtrukiewicz M.

Warianty tytułu

EN

The detection of segmentation errors in a photoplethysmographic signal

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tematyka pracy związana jest z analizą zmienności rytmu serca, a dotyczy w szczególności detekcji błędów powstających podczas segmentacji procedury wyznaczającej zbiór okresów przebiegu. W artykule omówiono i zilustrowano podstawowe przyczyny błędów segmentacji. Zaproponowano dwa algorytmy detekcyjne wykorzystujące statystyczne przedziały tolerancji, które następnie przetestowano i oceniono przy użyciu posiadanego zbioru 5-minutowych przebiegów sygnału fotopletyzmograficznego.

EN

The paper concerns the detection of segmentation errors in a photoplethysmographic signal (PPG). In the paper, the causes of segmentation errors are considered. The technical causes are presented in Figs. 1 and 2 while the biological causes are shown in Fig. 3. Two algorithms of detection of errors are proposed. Both algorithms use statistical tolerance ranges, which are described by Eq. 1. The principles of operation of these algorithms are given in Eqs. 2 and 3. In the study the efficiency of these algorithms was evaluated using the factor of errors defined by Eq. 4. For both algorithms the sensitivity (SE), specificity (SP) and positive prediction value (PPV) and negative prediction value (NPV) were calculated, too. In the experiments real photoplethysmographic signals were analyzed. Time duration of each signal was equal to 5 min. The coefficients of errors obtained for both algorithms are presented in Fig. 4. The comparison of the sensitivity and the positive prediction value is shown in Fig. 5. The causes of differences between the obtained values of the coefficients are considered. The possibility of improvement of SE and PPV is also analyzed.

Słowa kluczowe

PL

błąd segmentacji; wskaźnik błędów; sygnał fotopletyzmograficzny; zmienność rytmu serca; przedziały tolerancji; czułość; specyficzność

EN

error of segmentation; factor of errors; photoplethysmographic signal; PPG; heart rate variability; HRV; ranges of tolerance; sensitivity; specificity

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 60, nr 8
• Strony: 541--543
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., wykr.

Twórcy

autor

Bołtrukiewicz M.

• Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, ul. Piotrowo 3a, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] Traczyk W.Z., Trzebski A., (red): Fizjologia człowieka z elementami fizjologii klinicznej. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1980.
• [2] Allen J.: Photoplethysmography and its application in clinical physiological measurement, Physiological Measurement 2007; 28: R1-R39.
• [3] Elgendi M.: On the Analysis of Fingertip Photoplethysmogram Signals. Current Cardiology Reviews, 2012; 8: 14-25.
• [4] Nałęcz M. (red): Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna. Biopomiary; Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2001.
• [5] Lu S., Zaho H., Ju K., Shin K., Lee M., Shelly K., Chon K.: Can Photoplethysmography variability serve as an alternative approach to obtain heart rate variability information? Journal Clinical Monitoring and Computing, 2008; 22 (1): 23-29.
• [6] Bołtrukiewicz M.: Zastosowanie wariancji Allana do badania zmienności rytmu serca. Pomiary Automatyka Kontrola, nr 12/2011, s. 1486-1488.
• [7] Bołtrukiewicz M., Cysewska-Sobusiak A.: Algorytmy kondycjonowania sygnału fotopletyzmograficznego. Pomiary Automatyka Kontrola, nr 9/2005, s. 22-25.
• [8] Nakajima K., Tamura T., Miike H.: Monitoring of heart and respiratory rate by plethysmography using a digital filtering technique, Medical Engineering and Physics; 18: 365-372.
• [9] Elgendi M., Jonkman M., De Boer F.: Heart Rate Variability Measurement Using the Second Derivative Photoplethysmogram. The 3rd International Conference on Bio-inspired Systems and Signal Processing (BIOSIGNALS 2010) 2010; Spain.
• [10] Fu T., Liu S., Tang K.: Heart Rate Extraction from Photoplethysmogram Waveform Using Wavelet Multi-resolution Analysis. Journal of Medical and Biological Engineering 2008; 28 (4): 229-232.
• [11] Bobrowski D., Maćkowiak-Łybacka K.: Wybrane metody wnioskowania statystycznego. Wyd. Politechniki Poznańskiej 1990.
• [12] Zieliński R.: Tablice statystyczne. Wyd. PWN, 1972.
• [13] Weinstein S., Obuchowski N.A., Lieber M.: Clinical Evaluation of Diagnostic Tests, American Journal of Roentgenology, 2005; 184: 14-19.