Método para estimação da frequência cardíaca e variabilidade cardíaca com base em fotopletismografia por vídeo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Pedro Henrique de Brito
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/36789
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2019.
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spelling Souza, Pedro Henrique de BritoRocha, Adson Ferreira da2020-02-04T13:38:29Z2020-02-04T13:38:29Z2020-02-042019-06-27SOUZA, Pedro Henrique de Brito. Método para estimação da frequência cardíaca e variabilidade cardíaca com base em fotopletismografia por vídeo. 2019. 154 f., il. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica)—Brasília, 2019.https://repositorio.unb.br/handle/10482/36789Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2019.A frequência cardíaca (FC) e a sua variabilidade (VFC) são marcadores indispensáveis para o monitoramento cardiorrespiratório e o controle de cardiopatias. Além disso, a análise detalhada dos índices da VFC possibilita quantificar a atividade do sistema nervoso autônomo na frequência de disparo do nodo sinoatrial. Em geral, os instrumentos de aquisição dos sinais, a partir dos quais são estimadas estas variáveis fisiológicas, necessitam de uma superfície de contato para instalação e posicionamento dos sensores, criando restrição e/ou obstrução ao movimento e ergonomia do usuário. Este trabalho tem como objeto de estudo o desenvolvimento e a avaliação de um monitor cardiovascular multiparamétrico, chamado HRVCam (Heart Rate Variability by Camera). Ele é capaz de medir a FC e os índices da VFC no domínio do tempo e da frequência por meio do sinal fotopletismográfico (em inglês, photoplethysmographic – PPG) obtido por uma câmera, ou seja, sem a utilização de sensores em contato com a pele. Os experimentos realizados neste trabalho foram conduzidos em 109 adultos saudáveis, na faixa etária de 18 a 60 anos e com diferentes fototipos de pele na Escala de Fitzpatrick. As variáveis fisiológicas foram obtidas simultaneamente pelo HRVCam e três instrumentos de referência: o eletrocardiograma, o frequencímetro Polar® S810i e um medidor de pulso PPG com contato. Foram avaliadas as variáveis FC, iR-R, SDNN, rMSSD, AF, BF e BF/AF. O teste de Kolmogorov–Smirnov foi aplicado para testar a hipótese de normalidade dos dados das variáveis obtidas pelos quatro instrumentos de aquisição. O método de Bland-Altman foi utilizado para verificar a concordância dos dados por meio de gráficos, mostrando os vieses e os limites de concordância entre o HRVCam e os três instrumentos de referência. O nível de significância estabelecido para as análises foi de p < 0,05. O coeficiente de correlação de Pearson (r) foi utilizado para verificar as associações das variáveis. Os resultados das comparações do HRVCam com os três instrumentos de referência apresentaram uma correlação de moderada (r = 0,59) a boa (r = 0,88) para os índices da VFC no domínio da frequência (AF, BF e BF/AF) e correlação forte (0,93 ≤ r ≤ 1) para os índices da VFC no domínio do tempo (iR-R, SDNN e rMSSD) e para a FC. As medidas do HRVCam tiveram concordâncias acima de 91% em relação às medidas do ECG e do frequencímetro Polar® S810i e acima de 92% em relação ao medidor de pulso PPG, considerando o limite de concordância de 95% (±1,96 × desvio padrão). Este estudo apresenta contribuições que permitem viabilizar a utilização da fotopletismografia sem contato, pelo uso do HRVCam como medidor da FC e VFC.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Heart rate (HR) and its variability (HRV) are indispensable markers for cardiorespiratory monitoring and the control of heart diseases. In addition, the detailed analysis of the HRV indexes allows quantifying the activity of the autonomic nervous system over the sinoatrial node. In general, the instruments of signal acquisition, from which these physiological variables are estimated, require a contact surface for the sensor's installation and positioning, creating restriction and/or obstruction to the users' movement and ergonomics. This project aims to study the development and evaluation of a multiparametric cardiovascular monitor, called HRVCam (Heart Rate Variability by Camera). The HRVCam can measure HR and HRV indices in time and frequency domain by analyzing the photoplethysmographic (PPG) signal obtained by a camera, i.e. without the use of sensors in contact to the skin. The experiments carried out in this study were conducted in 109 healthy adults, in the age group of 18 to 60 years and with different skin phototypes in the Fitzpatrick Scale. Physiological variables were measured simultaneously by HRVCam and three reference instruments: the electrocardiogram, the Polar® S810i FC monitor, and a contact-type PPG pulse meter. The HR, R-R mean, SDNN, rMSSD, HF, LF, and LF/HF variables were evaluated. The Kolmogorov-Smirnov test was used to test the hypothesis of data normality of the variables obtained by the four acquisition instruments. The Bland- Altman method was used to verify the data agreement in graphs, showing the biases and limits of agreement between HRVCam and the three reference instruments. The significance level established for the analyzes was p < 0.05. The Pearson correlation coefficient (r) was used to verify the variables association. The comparison between the HRVCam measurements and the three reference instruments presented a moderate (r = 0.59) to good (r = 0.88) correlation for HRV indexes in frequency domain (HF, LF and LF/HF) and a strong correlation (0.93 ≤ r ≤ 1) for HRV indexes in time domain (R-R mean, SDNN and rMSSD) and for HR. The HRVCam measurements had concordances above 91% in relation to the ECG and Polar® S810i monitor measurements and above 92% in relation to the PPG pulse meter, considering the limits of agreement of 95% (± 1.96 × standard deviation). This study presents contributions that allow the use of non-contact photoplethysmography by using the HRVCam as an HR and HRV meter.Faculdade UnB Gama (FGA)Programa de Pós-Graduação em Engenharia BiomédicaA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessMétodo para estimação da frequência cardíaca e variabilidade cardíaca com base em fotopletismografia por vídeoMethod for estimating heart rate and heart variability based on video photoplethysmographyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisVariabilidade da freqüência cardíacaFotopletismografiaMonitoramento cardiovascularporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain671http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/36789/2/license.txtbacfee268cc5d4f6aaa2e6e0066d38f5MD52open accessORIGINAL2019_PedroHenriquedeBritoSouza.pdf2019_PedroHenriquedeBritoSouza.pdfapplication/pdf21369725http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/36789/1/2019_PedroHenriquedeBritoSouza.pdfdf1885c2669a95e05e28d862846157f8MD51open access10482/367892024-02-08 18:15:41.111open accessoai:repositorio2.unb.br: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Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestopendoar:2024-02-08T21:15:41Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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