Измерение вариабельности сердечного ритма человека с помощью камеры смартфона

Abstract

In this article authors conduct a research targeting a possibilities of heart rate variability (HRV) measurement using smartphone camera. Factors strongly influencing the photoplethysmogram signal registered with smartphone camera are described. An algorithm for HRV signal measurement using photoplethysmogram is proposed. In order to perform simultaneous photoplethysmogram and electrocardiogram registration an experiment has been settled. Comparative analysis between HRV signals measured from photoplethysmogram and electrocardiogram is performed. Relying on such analysis quantitative estimates of quality of HRV signal measured from photoplethysmogram have been acquired. Demonstrated that proposed method has high accuracy. Results of this research will be used while developing an application that is capable of processing HRV signals in real time mode.

В статье представлены результаты исследования возможности измерения вариабельности сердечного ритма (ВСР) при помощи камеры смартфона. Рассмотрены факторы, оказывающие сильное влияние на сигнал при регистрации фотоплетизмограммы с использованием камеры смартфона. Предложен алгоритм измерения сигнала ВСР по данным фотоплетизмограммы позволяет существенно уменьшить влияние описанных факторов, искажающих сигнал. Поставлен эксперимент, в ходе которого производилась одновременная регистрация фотоплетизмограммы (ФПГ) с использованием камеры смартфона и специального разработанного программного обеспечения, и электрокардиограммы (ЭКГ) с использованием электроэнцефалографа-анализатора. Проведен сравнительный анализ полученных сигналов ВСР ФПГ с данными измерений ВСР ЭКГ. По результатам сравнительного анализа приведены количественные оценки качества получаемого сигнала ВСР ФПГ. Показано, что предложенный алгоритм обработки ВСР ФПГ имеет высокую точность. Результаты исследования будут использованы при создании приложения, способного регистрировать и обрабатывать сигналы ВСР ФПГ в режиме реального времени.