Optimizing Estimates of Instantaneous Heart Rate from Pulse Wave Signals with the Synchrosqueezing Transform
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: With recent advances in sensor and computer technologies, the ability to monitor peripheral pulse activity is no longer limited to the laboratory and clinic. Now inexpensive sensors, which interface with smartphones or other computer-based devices, are expanding into the consumer market. When appropriate algorithms are applied, these new technologies enable ambulatory monitoring of dynamic physiological responses outside the clinic in a variety of applications including monitoring fatigue, health, workload, fitness, and rehabilitation. Several of these applications rely upon measures derived from peripheral pulse waves measured via contact or non-contact photoplethysmography (PPG). As technologies move from contact to non-contact PPG, there are new challenges. The technology necessary to estimate average heart rate over a few seconds from a noncontact PPG is available. However, a technology to precisely measure instantaneous heat rate (IHR) from non-contact sensors, on a beat-to-beat basis, is more challenging. OBJECTIVES: The objective of this paper is to develop an algorithm with the ability to accurately monitor IHR from peripheral pulse waves, which provides an opportunity to measure the neural regulation of the heart from the beat-to-beat heart rate pattern (i.e., heart rate variability). METHODS: The adaptive harmonic model is applied to model the contact or non-contact PPG signals, and a new methodology, the Synchrosqueezing Transform (SST), is applied to extract IHR. The body sway rhythm inherited in the non-contact PPG signal is modeled and handled by the notion of wave-shape function. RESULTS: The SST optimizes the extraction of IHR from the PPG signals and the technique functions well even during periods of poor signal to noise. We contrast the contact and non-contact indices of PPG derived heart rate with a criterion electrocardiogram (ECG). ECG and PPG signals were monitored in 21 healthy subjects performing tasks with different physical demands. The root mean square error of IHR estimated by SST is significantly better than commonly applied methods such as autoregressive (AR) method. In the walking situation, while AR method fails, SST still provides a reasonably good result. CONCLUSIONS: The SST processed PPG data provided an accurate estimate of the ECG derived IHR and consistently performed better than commonly applied methods such as autoregressive method.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».