Analýza dat ze zařízení Finapres

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá měřením a následnou analýzou dat získaných pomocí zařízení Finapres NOVA a chytrého telefonu. V teoretické části jsou popsány parametry a možnosti Finapres NOVA a jím měřené kardiovaskulární parametry. Praktická část práce zahrnuje měření fotopletysmografických (PPG), elektrokardiografických (EKG) a fonokardiografických (PCG) signálů během různých aktivit a vytvoření detektoru peaků v PPG pomocí derivační metody. Z nadetekovaných peaků byla vypočítána tepová frekvence a v rámci hodnocení byla srovnána s referencí. Jako reference slouží tepová frekvece vypočítaná z peaků v EKG nadetekované pomocí poskytnutého detektoru BUT_ECG_QRSdet_LML kombinující tři medoty detekce QRS komplexů. Výsledky jsou interpretovány jako průměrná chyba (MAE). Pro PPG měřený pomocí Finapres NOVA je MAE 0,53 tepů/min a pro experimentální signály extrahované z videa chytrého telefonu je MAE 1,62 tepů/min pro červený kanál a 1,87 tepů/min pro zelený kanál. V další části práce byla analyzována variabilita tří průběhů Valsalvových manévrů pro každou měřenou osobu pomocí křížové korelace. Nejvyšší podobnost byla nalezena mezi druhým a třetím manévrem, kde průměrná hodnota korelačního koeficientu činila 0,818. Také byly porovnány hodnoty krevního tlaku a tepové frekvence před a po Valsalvově manévru a byly statisticky vyhodnoceny pomocí párových t-testů a párových Wilcoxonových testů v závislosti na normalitě dat. U prvního Valsalvova manévru došlo ke statisticky významné změně u průměrného systolického krevního tlaku (p = 0,02162), maxima systolického krevního tlaku (p = 0,04669) a tepové frekvence (p = 0,00037), u druhého manévru u rozsahu diastolického tlaku (p = 0,00430) a tepové frekvence (p = 0,00025) a u třetího rovněž u rozsahu diastolického tlaku (p = 0,00165), maxima diastolického krevního tlaku (p = 0,01289) a tepové frekvence (p = 0,00000). Na závěr jsou výsledky všech analýz diskutovány.This bachelors thesis focuses on the measurement and subsequent analysis of data obtained using the Finapres NOVA and a smartphone. The theoretical section describes the parameters and capabilities of the Finapres NOVA as well as the cardiovascular parameters it measures. The practical part of the thesis involves measuring PPG, ECG, and PCG signals during various activities and creating a peak detector for PPG using the derivative method. Heart rate was calculated from the detected peaks and compared to a reference. The heart rate, which was calculated from peaks in ECG detected using the provided BUT_ECG_QRSdet_LML detector that combines three QRS complex detection methods, was used as the reference. The results are interpreted as the mean absolute error (MAE). For PPG measured using Finapres NOVA, the MAE is 0.53 beats/min, and for experimental signals extracted from smartphone video, the MAE is 1.62 beats/min for the red channel and 1.87 beats/min for the green channel. In the next part of the thesis, the variability of three Valsalva maneuver trials was analyzed for each subject using cross-correlation. The highest similarity was found between the second and third maneuvers, with an average correlation coefficient of 0.818. Additionally, blood pressure and heart rate values before and after each Valsalva maneuver were compared and statistically evaluated using paired t-tests and Wilcoxon signed-rank tests, depending on the normality of the data. A statistically significant change was observed in the mean systolic blood pressure (p = 0.02162), maximum systolic blood pressure (p = 0,04669) and heart rate (p = 0.00037) after the first maneuver, in the range of diastolic blood pressure (p = 0.00430) and heart rate (p = 0.00025) after the second maneuver and in the range of diastolic blood pressure (p = 0.00165), maximum diastolic blood pressure (p = 0,01289) and heart rate (p = 0.00000) after the third maneuver. Finally, the results of all analyses are discussed.