Title (eng): HRV.Ox

Author: Paßecker, M. (Markus)

Description (deu): Masterarbeit, Fachhochschule St. Pölten, Studiengang Digital Healthcare, 2018

Description (deu): Die Photoplethysmographie (PPG) ist eine einfache und kostengünstige optische Methode, mit der Volumenänderungen im mikrovaskulären Gewebe der Haut bestimmt werden können. Die Methode basiert auf der Verwendung einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor, wobei von der Haut reflektiertes oder absorbiertes Licht gemessen wird. Dadurch können sowohl Informationen über das Herz-Kreislauf-System als auch über die Sauerstoffsättigung einer Person gewonnen werden. Ziel dieser Arbeit ist der Untersuchung und Evaluation eines in dieser Arbeit entwickelten Prototypen zur Messung der Herzrate, der Herzratenvariabilität sowie der Sauerstoffsättigung. Die gemessenen Daten wurden mit dem goldenen Standard, der Elektrokardiographie sowie mit einem handelsüblichen Pulsoxymeters verglichen. Fünf Testpersonen wurden mit den oben genannten Geräten ausgestattet und deren Körperwerte für fünf Minuten sowohl während einer Ruhephase als auch in einer Phase moderater körperlicher Belastung aufgezeichnet, algorithmisch analysiert und ausgewertet. Die berechneten RR-Intervalle als auch die Sauerstoffsättigung der Testpersonen wurde danach mithilfe des Bland-Altman-Diagramms interpretiert. Die evaluierten Daten des entwickelten PPG-Prototypen verglichen mit denen des ECG Gerätes führten zu einer guten Übereinstimmung in Ruhephasen der Testpersonen. Aufgrund von Bewegungsartefakten sank in Phasen der moderaten körperlichen Anstrengung die Übereinstimmung. Beim Vergleich der Sauerstoffsättigung der Probanden und Probandinnen konnte moderate Übereinstimmung mit dem handelsüblichen Fingerpulsoxymeters erzielt werden. Für zukünftige Weiterentwicklungen des Prototyps, sollten Verbesserungen, beispielsweise durch beschleunigungssensorbasierende Reduktion der Bewegungsartefakte oder durch klinische Kalibrierung hinsichtlich der Messung der Sauerstoffsättigung, in Betracht gezogen werden.

Description (eng): Photoplethysmography (PPG) is a simple and low-cost optical technique which can be used to determine blood volume changes in the microvascular bed of tissue. This technique is based on the use of one light source and a light detector, operating in light transmission or reflection mode. This device allows to determine information on the cardiovascular system, and can be used to derive blood oxygen saturation measurements operating with red and infrared light. The aim of this work is to test and compare the performance of a developed low-cost PPG prototype to current devices used for the detection of RR-intervals during heartbeat and blood oxygen saturation measurements, respectively Electrocardiography (ECG) and Pulse Oximeter. Five subjects have been equipped with the above-mentioned devices and their data have been recorded for five minutes during “rest” and “moderate exertion” phases. The results of the measurements have been algorithmically processed and analysed in order to obtain the variables of interest, namely the RR-intervals and blood oxygen saturation. The tool selected for the interpretation of the results of RR-intervals measurements is the Bland-Altman plot. ECG and PPG devices have shown a good agreement for datasets acquired during the rest phase. Nevertheless, the level of agreement decreases for datasets related to “moderate exertion” phases, probably because of motion artefacts which affect the operation of both devices. Pulse oximeter and PPG devices showed a moderate agreement, even though the measured values were within a reasonable range. Further developments of the prototype, e.g. through acceleration based motion artefacts reduction, as well as clinical calibration might be considered to improve the performances of the device in both measurements, respectively RR-intervals and blood oxygen saturation.

Object languages: English

Date: 2018

Rights: © All rights reserved

Classification: Photoplethysmographie ; Kardiovaskuläres System

Permanent Identifier