АЛГОРИТМ АВТОМАТИЧНОГО ВИЯВЛЕННЯ ЕКСТРЕМУМІВ ФОТОПЛЕТИЗМОГРАФІЧНИХ СИГНАЛІВ
Ключові слова:
алгоритм, екстремуми, пульсова хвиля, фотоплетизмографічний сигналАнотація
Запропоновано алгоритм виявлення екстремумів фотоплетизмографічних сигналів, який використовує локальні максимуми і мінімуми. Цей тип алгоритмів необхідний в багатьох клінічних і науково-дослідних програмах, зокрема для аналізу варіабельності серцевого ритму та морфологічних параметрів пульсової хвилі. Алгоритм перевірений на загальнодоступних та зареєстрованих фотоплетизмографічних сигналах, чутливість алгоритму рівна 99,91 %, прогностичність позитивного результату — 99,89 %. Запропонований алгоритм простий в обчисленні та може бути реалізований в апаратних засобах обробки в режимі реального часу.
Посилання
1. Advances in estimating baroreflex function / M. D. Rienzo, P. Castiglioni, G. Mancia, A. Pedotti, G. Parati // IEEE Eng. Med. Biol. Mag. — 2001. — V. 20, I. 2. — Pp. 25—32.
2. Hlimonenko I. Waveform analysis of peripheral pulse wave detected in the fingertip with photoplethysmograph / I.Hlimonenko, K.Meigas, R.Vahisalu // Measurement Science Review. — 2003. — V. 3, S. 2. — Pp. 49—52.
3. Bilateral photoplethysmography studies of leg arterial stenosis / R. Erts, J. Spigulis, I. Kukulis, M. Ozols // Physiol. Meas. — 2005. — № 26 (5). — Pp. 865—874.
4. Pulse transit time as a derived non-invasive mean to monitor arterial distensibility changes in children / J. Y. A. Foo,
S. J. Wilson, G. Williams, M. A. Harris, D. Cooper // Journal of Human Hypertension. — 2005. — № 19. — Pp. 723—729.
5. Allen J. Photoplethysmography and its application in clinical physiological measurement // Physiological measurement. — 2007. — Pp. R1—R39.
6. Contour analysis of the photoplethysmographic pulse measured at the finger / S. C. Millasseau, J. M. Ritter, K. Takazawa, P. J. Chowienczyk // J Hypertens. — 2006. — № 24 (8). — Pp. 1449—1456.
7. Relation between respiratory variations in pulse oximetry plethysmographic waveform amplitude and arterial pulse pressure in ventilated patients / M. Cannesson, C. Besnard, P. G. Durand, J. Bohé, D. Jacques // Crit Care. — 2005. — № 9 (5). — Pp. R562— R568.
8. Пат. US 2014/0187884 A1. Systems and methods for ensemble averaging in pulse oximetry / Paul S. Addison, Scotland (GB); James N. Watson, Scotland (GB); правонаступник Covidien LP, Mansfield, MA (Us) — № 13/730,415; заявл. 28 грудня 2012; опубл. 3 липня 2014.
9. Малиновский Е. Л. Учебно-методическое пособие по использованию пальцевой фотоплетизмографии [Електронний ресурс] : Научная библиотека — Режим доступу : http://www.tokranmed.ru/metod/fpg.htm.
10. An automatic beat detection algorithm for pressure signals / M. Aboy, J. McNames, T. Thong, D. Tsunami,
M. S. Ellenby, B. Goldstein // IEEE Trans. on Biomed. Eng. — 2005. — № 52 (10). — Pp. 1662—1670.
11. A Real-Time Pulse Peak Detection Algorithm for the Photoplethysmogram / D. G. Jang, S. Park, M. Hahn, S. H. Park // International Journal of Electronics and Electrical Engineering. — 2014. — V. 2, № 1. — Pp. 45—49.
12. Li B. N. On an automatic delineator for arterial blood pressure waveforms / B. N. Li, M. C. Dong, M. I. Vai // Biomedical Signal Processing and Control. — 2010. — № 5. — Pp. 76—81.
13. Systolic peak detection in acceleration photoplethysmograms measured from emergency responders in tropical conditions / M. Elgendi, I. Norton, M. Brearley, D. Abbott, D. Schuurmans // PLoS One. — 2013. — № 8 (10). — e76585.
14. Automated beat onset and peak detection algorithm for field-collected photoplethysmograms : 31st Annual International Conference of the IEEE EMBS / Minneapolis, Minnesota, USA. — 2009. — Pp. 5689—5692.
15. Nara S. Novel Notch Detection Algorithm for Detection of Dicrotic Notch in PPG Signals / S. Nara, M. Kaur,
K. L. Verma // International Journal of Computer Applications. — 2014. — V. 86, № 17. — Pp. 36—39.
16. Zong W. An open-source algorithm to detect onset of arterial blood pressure pulses / W. Zong, T. Heldt, G. Moody,
R. Mark // Computers in Cardiology. — 2003. — № 30. — Pp. 259—262.
17. Kuntamal S. An Efficient and Automatic Systolic Peak Detection Algorithm for Photoplethysmographic Signals /
S. Kuntamalla, L. Ram Gopal Reddy // International Journal of Computer Applications. — 2014. — V. 97, № 19. — Pp. 18—23.
18. Billauer E. Peak detection using MATLAB [Електронний ресурс] — Режим доступу: http://billauer.co.il/peakdet.html (aсcessed Jul 20, 2012).
19. Association for the Advancement of Medical Instrumentation. Recommended Practice /American National Standard. [Електронний ресурс] — Режим доступу: http://www.aami.org.
2. Hlimonenko I. Waveform analysis of peripheral pulse wave detected in the fingertip with photoplethysmograph / I.Hlimonenko, K.Meigas, R.Vahisalu // Measurement Science Review. — 2003. — V. 3, S. 2. — Pp. 49—52.
3. Bilateral photoplethysmography studies of leg arterial stenosis / R. Erts, J. Spigulis, I. Kukulis, M. Ozols // Physiol. Meas. — 2005. — № 26 (5). — Pp. 865—874.
4. Pulse transit time as a derived non-invasive mean to monitor arterial distensibility changes in children / J. Y. A. Foo,
S. J. Wilson, G. Williams, M. A. Harris, D. Cooper // Journal of Human Hypertension. — 2005. — № 19. — Pp. 723—729.
5. Allen J. Photoplethysmography and its application in clinical physiological measurement // Physiological measurement. — 2007. — Pp. R1—R39.
6. Contour analysis of the photoplethysmographic pulse measured at the finger / S. C. Millasseau, J. M. Ritter, K. Takazawa, P. J. Chowienczyk // J Hypertens. — 2006. — № 24 (8). — Pp. 1449—1456.
7. Relation between respiratory variations in pulse oximetry plethysmographic waveform amplitude and arterial pulse pressure in ventilated patients / M. Cannesson, C. Besnard, P. G. Durand, J. Bohé, D. Jacques // Crit Care. — 2005. — № 9 (5). — Pp. R562— R568.
8. Пат. US 2014/0187884 A1. Systems and methods for ensemble averaging in pulse oximetry / Paul S. Addison, Scotland (GB); James N. Watson, Scotland (GB); правонаступник Covidien LP, Mansfield, MA (Us) — № 13/730,415; заявл. 28 грудня 2012; опубл. 3 липня 2014.
9. Малиновский Е. Л. Учебно-методическое пособие по использованию пальцевой фотоплетизмографии [Електронний ресурс] : Научная библиотека — Режим доступу : http://www.tokranmed.ru/metod/fpg.htm.
10. An automatic beat detection algorithm for pressure signals / M. Aboy, J. McNames, T. Thong, D. Tsunami,
M. S. Ellenby, B. Goldstein // IEEE Trans. on Biomed. Eng. — 2005. — № 52 (10). — Pp. 1662—1670.
11. A Real-Time Pulse Peak Detection Algorithm for the Photoplethysmogram / D. G. Jang, S. Park, M. Hahn, S. H. Park // International Journal of Electronics and Electrical Engineering. — 2014. — V. 2, № 1. — Pp. 45—49.
12. Li B. N. On an automatic delineator for arterial blood pressure waveforms / B. N. Li, M. C. Dong, M. I. Vai // Biomedical Signal Processing and Control. — 2010. — № 5. — Pp. 76—81.
13. Systolic peak detection in acceleration photoplethysmograms measured from emergency responders in tropical conditions / M. Elgendi, I. Norton, M. Brearley, D. Abbott, D. Schuurmans // PLoS One. — 2013. — № 8 (10). — e76585.
14. Automated beat onset and peak detection algorithm for field-collected photoplethysmograms : 31st Annual International Conference of the IEEE EMBS / Minneapolis, Minnesota, USA. — 2009. — Pp. 5689—5692.
15. Nara S. Novel Notch Detection Algorithm for Detection of Dicrotic Notch in PPG Signals / S. Nara, M. Kaur,
K. L. Verma // International Journal of Computer Applications. — 2014. — V. 86, № 17. — Pp. 36—39.
16. Zong W. An open-source algorithm to detect onset of arterial blood pressure pulses / W. Zong, T. Heldt, G. Moody,
R. Mark // Computers in Cardiology. — 2003. — № 30. — Pp. 259—262.
17. Kuntamal S. An Efficient and Automatic Systolic Peak Detection Algorithm for Photoplethysmographic Signals /
S. Kuntamalla, L. Ram Gopal Reddy // International Journal of Computer Applications. — 2014. — V. 97, № 19. — Pp. 18—23.
18. Billauer E. Peak detection using MATLAB [Електронний ресурс] — Режим доступу: http://billauer.co.il/peakdet.html (aсcessed Jul 20, 2012).
19. Association for the Advancement of Medical Instrumentation. Recommended Practice /American National Standard. [Електронний ресурс] — Режим доступу: http://www.aami.org.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 65
Переглядів анотації: 135
Опубліковано
2015-12-18
Як цитувати
[1]
М. А. Свередюк, «АЛГОРИТМ АВТОМАТИЧНОГО ВИЯВЛЕННЯ ЕКСТРЕМУМІВ ФОТОПЛЕТИЗМОГРАФІЧНИХ СИГНАЛІВ», Вісник ВПІ, вип. 5, с. 98–103, Груд. 2015.
Номер
Розділ
Інформаційні технології та комп'ютерна техніка
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
