EFFECT OF HEMOGLOBIN LEVEL ON HEART RATE ESTIMATION WITH NON-CONTACT PHOTOPLETHYSMOGRAPHY

Abstract

It is important to study possible artifact sources in non-contact photoplethysmography in order to use them as a cheaper alternative to pulse oximeters. Most of the work on noncontact heart rate estimation performed experiments with healthy volunteers and focused to solve motion artifacts. We performed experiments with patients in pediatric intensive care units and investigated whether hemoglobin level is a corruption factor or not in non-contact estimation of heart rate. Our previously reported heart rate estimation from face videos method is used. Our method involves a Wavelet Transform based denoising algorithm to reduce estimation errors. We did not observe a meaningful correlation between estimation errors and hemoglobin levels. Our results revealed that our method can provide acceptable accuracy to estimate mean heart rate of anemic patients

Keywords

• Non-contact PPG, Hemoglobin, Oximeter

TEMASSIZ FOTOPLETİSMOGRAFİ İLE NABIZ KESTİRİMİNDE HEMOGLOBİN SEVİYESİNİN ETKİSİ

Abstract

Temassız fotopletismografinin oksimetrelere daha ucuz bir alternatif olarak kullanılabilmesi için olası hata kaynaklarının araştırılması önemlidir. Temassız nabız tahmini yapan çalışmaların pek çoğu sağlıklı gönüllüler üzerinde gerçekleştirmiş ve hareket kaynaklı sorunların çözümüne odaklanmıştır. Çalışmamızda çocuk yoğun bakım ünitesindeki hastalar ile deneyler gerçekleştirilmiş ve temassız nabız kestiriminde hemoglobin seviyesinin etkisinin olup olmadığı araştırılmıştır. Daha önce yayınladığımız yüz görüntülerinden nabız kestirimi yapan yöntem kullanılmıştır. Yöntem kestirim hatasını azaltmak için dalgacık dönüşümü tabanlı bir gürültü atma algoritması içermektedir. Kestirim hata oranları ile hemoglobin seviyeleri arasında anlamlı bir ilişki gözlemlenmemiştir. Sonuçlar yöntemin, anemik hastaların ortalama nabız tahmininde kabul edilebilir doğruluk sağlayabileceğini göstermiştir

Keywords

• Temassız PPG, Hemoglobin, Oksimetre

References

1. Cook S vd. High Heart Rate: A Cardiovascular Risk Factor?, European Heart Journal, Cilt. 27, No. 20, 2006, s.2387-2393.
2. Kamal AAR vd. Skin Photoplethysmography-A Review, Computer Methods and Programs in Biomedicine, Cilt. 28, No. 4, 1989, s.257-269.
3. Allen J. Photoplethysmography and Its Application in Clinical Physiological Measurement, Physiol Meas., Cilt. 28, No. 3, 2007, s.R1-39.
4. Ming-Zher P, McDuff DJ, Picard RW. Advancements in Noncontact, Multiparameter Physiological Measurements Using a Webcam, IEEE Trans. on Biomedical Engineering, Cilt. 58, No. 1, 2011, s.7-11.
5. Bousefsaf F, Maaoui C, Pruski A. Continuous Wavelet Filtering on Webcam Photoplethysmographic Signals to Remotely Assess Tte Instantaneous Heart Rate, Biomedical Signal Processing and Control, Cilt 8, No. 6, 2013, s.568-574.
6. Sun Y vd. Noncontact Imaging Photoplethysmography to Effectively Access Pulse Rate Variability, Journal of Biomedical Optics, Cilt. 18, No. 6, 2013, s.061205.
7. Lewandowska M vd. Measuring Pulse Rate With A Webcam; A Non-Contact Method for Evaluating Cardiac Activity, Federated Conference on Computer Science and Information Systems (FedCSIS), 2011.
8. Sun Y. Motion-Compensated Noncontact Imaging Photoplethysmography to Monitor Cardiorespiratory Status During Exercise, Journal of Biomedical Optics, Cilt. 16, No. 7, 2011, s.077010-077010-9.

9. Bal U. Non-Contact Estimation of Heart Rate and Oxygen Saturation Using Ambient Light, Biomedical Optics Express, Cilt. 6, No. 1, 2015, s.86-97.
10. Marks GB. “Approach to Anemia in the Adult and Child, in Hematology: Basic Principles and Practice”, (Ed.) B. E. Hoffman, S. J. Shattil, 2009, s.439-46.