Kalp aritmisinin çift dalgaboylu PPG sinyalleri kullanılarak belirlenmesi

Abstract

Fotopletismogram (PPG) sinyalleri kılcal damarlarda meydana gelen hacimsel değişikliklerin optiksel olarak ölçülmesi sonucunda elde edilen sinyallerdir. Kılcal damarlardaki hacimsel değişiklikler de kalbin çalışmasına bağlıdır. Yeni yapılan araştırmalar sonucunda PPG sinyallerinin kişinin fizyolojik ve biyolojik durumu ile ilgili birçok bilgi içerdiği görülmüştür. Yapılan bu çalışmaların çoğu tek dalgaboyu ile elde edilen PPG sinyallerinin zaman ve frekans uzaylarındaki karakteristiklerinin, dalga şekillerinin incelenmesine dayanmaktadır. Elektrokardiyogram (EKG) sinyalleri ise kalbin elektriksel aktivitesi sonucunda elde edilen sinyallerdir. Kalp aritmileri de dahil birçok kalp rahatsızlığının tespitinde kullanılan EKG sinyalleri hastane ortamında, bir sağlık personeli gözetiminde, vücuda elektrotlar yapıştırılarak elde edilmektedir. Buradan da anlaşılacağı üzere EKG sinyallerinin elde edilmesi zahmetli bir iştir. Ancak PPG sinyallerinin elde edilmesi kolay ve giyilebilir teknolojilere kolayca entegre edilebilirdir. Yapılan bu tezde çift dalgaboylu PPG sinyalleri kullanılarak kalp aritmisinin tespiti için yeni bir yaklaşım sunulmuştur. Geliştirilen donanım yardımıyla kalp aritmisi olan kişiler ve sağlıklı kişiler üzerinden alınan çift dalgaboylu PPG sinyallerine ait tepeler arasındaki zaman farkları kullanılarak öznitelikler çıkarılmıştır. Çıkarılan bu özniteliklerle yapılan sınıflandırmada yüksek bir oranda doğruluk elde edilmiştir. Bu durum kullanılan zaman farkı özniteliğinin kalp aritmisinin tespitinde ne kadar güçlü durduğunu göstermiştir. Photoplethysmogram (PPG) signals are the signals obtained as a result of optical measurement of volumetric changes in the capillaries. The volumetric changes in capillaries are also dependent on the activation of the heart. As a result of recent investigations, it has been found that PPG signals contain a lot of information about the physiological and biological state of the person. Most of these studies are based on examining the waveforms of the characteristics of time and frequency spaces of PPG signals obtained by single wavelength. Electrocardiogram (ECG) signals are signals obtained as a result of electrical activity of the heart. ECG signals used in the detection of many cardiac arrhythms, including heart arrhythmias, are obtained by adhering electrodes to the body under the supervision of a health personnel in the hospital environment. Obviously, obtaining ECG signals is a laborious activity. However, the acquisition of PPG signals can be easily integrated into easy and wearable technologies. In this thesis, a new approach to the detection of cardiac arrhythmia is presented using dual-wavelength PPG signals. With the help of the hardware, attributes were extracted by using time differences between the peaks of dual-wavelength PPG signals taken from people with heart arrhythmia and healthy persons. A high degree of accuracy has been achieved in the classification made by these extracted features. This demonstrates how powerful the time difference feature is in detecting heart arrhythmia.