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Enregistrement W3045074988 · doi:10.2196/17355

Measuring Heart Rate Variability in Free-Living Conditions Using Consumer-Grade Photoplethysmography: Validation Study

2020· article· en· W3045074988 sur OpenAlexafffundvenue
Emily Lam, Shahrose Aratia, Julian Wang, James Tung

Notice bibliographique

RevueJMIR Biomedical Engineering · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueNon-Invasive Vital Sign Monitoring
Établissements canadiensUniversity of WaterlooMcMaster UniversityUniversity of TorontoHolland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésPhotoplethysmogramHeart rate variabilityMedicineHeart rateComputer scienceInternal medicineBlood pressureComputer visionFilter (signal processing)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background Heart rate variability (HRV) is used to assess cardiac health and autonomic nervous system capabilities. With the growing popularity of commercially available wearable technologies, the opportunity to unobtrusively measure HRV via photoplethysmography (PPG) is an attractive alternative to electrocardiogram (ECG), which serves as the gold standard. PPG measures blood flow within the vasculature using color intensity. However, PPG does not directly measure HRV; it measures pulse rate variability (PRV). Previous studies comparing consumer-grade PRV with HRV have demonstrated mixed results in short durations of activity under controlled conditions. Further research is required to determine the efficacy of PRV to estimate HRV under free-living conditions. Objective This study aims to compare PRV estimates obtained from a consumer-grade PPG sensor with HRV measurements from a portable ECG during unsupervised free-living conditions, including sleep, and examine factors influencing estimation, including measurement conditions and simple editing methods to limit motion artifacts. Methods A total of 10 healthy adults were recruited. Data from a Microsoft Band 2 and a Shimmer3 ECG unit were recorded simultaneously using a smartphone. Participants wore the devices for >90 min during typical day-to-day activities and while sleeping. After filtering, ECG data were processed using a combination of discrete wavelet transforms and peak-finding methods to identify R-R intervals. P-P intervals were edited for deletion using methods based on outlier detection and by removing sections affected by motion artifacts. Common HRV metrics were compared, including mean N-N, SD of N-N intervals, percentage of subsequent differences >50 ms (pNN50), root mean square of successive differences, low-frequency power (LF), and high-frequency power. Validity was assessed using root mean square error (RMSE) and Pearson correlation coefficient (R2). Results Data sets for 10 days and 9 corresponding nights were acquired. The mean RMSE was 182 ms (SD 48) during the day and 158 ms (SD 67) at night. R2 ranged from 0.00 to 0.66, with 2 of 19 (2 nights) trials considered moderate, 7 of 19 (2 days, 5 nights) fair, and 10 of 19 (8 days, 2 nights) poor. Deleting sections thought to be affected by motion artifacts had a minimal impact on the accuracy of PRV measures. Significant HRV and PRV differences were found for LF during the day and R-R, SDNN, pNN50, and LF at night. For 8 of the 9 matched day and night data sets, R2 values were higher at night (P=.08). P-P intervals were less sensitive to rapid R-R interval changes. Conclusions Owing to overall poor concurrent validity and inconsistency among participant data, PRV was found to be a poor surrogate for HRV under free-living conditions. These findings suggest that free-living HRV measurements would benefit from examining alternate sensing methods, such as multiwavelength PPG and wearable ECG.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,012

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,033
Tête enseignante GPT0,257
Écart entre enseignants0,225 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations33
Publié2020
Routes d'admission3
Résumé présentoui

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