Comparison of Pulse Arrival Time and Pulse Transit Time for Continuous Blood Pressure Estimation
avoin
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
High blood pressure, also known as hypertension, is one of the leading global risk factors for premature mortality, causing approximately 10.4 million premature deaths yearly. It is dangerous due to its asymptomatic nature, allowing progressive damage to occur before the disease is diagnosed. Continuous and non-invasive blood pressure measurement implemented in wearable devices could provide valuable information about blood pressure variation throughout the day and support earlier detection of elevated blood pressure levels. Technologies using photoplethysmography (PPG) and electrocardiogram (ECG) have shown promising results in continuous and noninvasive blood pressure estimation.
In this thesis, the effect of the pre-ejection period (PEP) on continuous blood pressure estimation is investigated by comparing blood pressure estimation based on pulse arrival time (PAT) and pulse transit time (PTT). A human study involving six participants was conducted. ECG, PPG, and continuous blood pressure signals were recorded simultaneously. Pulse propagation metrics were calculated from the recorded signals and analyzed using correlation-based methods.
The strongest relationship varied depending on the participant and the selected measurement approach. The findings did not provide clear evidence that excluding PEP consistently improves blood pressure estimation. The results suggest that the relationships between PTT, PAT, and blood pressure are highly dependent on measurement conditions and individual variation. Further studies with improved synchronization, improved stability in sensor placement, and larger participant groups would be necessary to better evaluate the potential of PAT and PTT methods for continuous and non-invasive blood pressure estimation.
Korkea verenpaine eli hypertensio on maailmanlaajuisesti yksi merkittävimmistä ennenaikaisen kuolleisuuden riskitekijöistä, ja sen arvioidaan aiheuttavan vuosittain noin 10 miljoonaa kuolemaa. Hypertension vaarallisuus perustuu sen oireettomaan luonteeseen, minkä vuoksi elimistöön voi aiheutua vaurioita jo ennen sairauden diag-nosointia. Puettaviin mittalaitteisiin perustuva jatkuva ja ei-invasiivinen verenpai-neen mittaus voisi mahdollistaa verenpaineen vaihtelun seurannan ympäri vuoro-kauden ja näin tukea hypertension tunnistamista jo varhaisessa vaiheessa. Fotople-tysmografiaa (PPG) ja elektrokardiografiaa (EKG) hyödyntävät teknologiat ovat osoittaneet lupaavia tuloksia jatkuvassa ja ei-invasiivisessa verenpaineen arvioinnis-sa.
Tässä diplomityössä tutkittiin sydämen supistusta edeltävän vaiheen (pre-ejection period, PEP) vaikutusta jatkuvaan verenpaineen arviointiin vertaamalla pulse arrival time (PAT)- ja pulse transit time (PTT) -menetelmiä. Tutkimusta varten to-teutettiin ihmiskoe, johon osallistui kuusi henkilöä. Osallistujilta mitattiin samanai-kaisesti EKG, PPG ja jatkuva verenpaine. Kerätyistä signaaleista laskettiin pulssin etenemiseen perustuvia suureita, joiden yhteyttä verenpaineeseen analysoitiin kor-relaatioanalyysillä.
Vahvin yhteys riippui osallistujasta ja valitusta mittausmenetelmästä. Tulokset eivät antaneet selkeää näyttöä siitä, että PEP:n poistaminen parantaisi johdonmukaisesti verenpaineen ja pulssin etenemiseen perustuvien suureiden välistä yhteyttä. Tulokset viittaavat siihen, että PTT:n, PAT:n ja verenpaineen välinen yhteys on voimakkaasti riippuvainen mittausolosuhteista ja yksilöllisestä vaihtelusta. Jatkotutkimuksia, jois-sa mittausten synkronointia parannetaan, sensoreiden sijoittelun vakautta lisätään ja osallistujamäärää kasvatetaan, tarvitaan PAT- ja PTT-menetelmien potentiaalin arvioimiseksi jatkuvassa ja ei-invasiivisessa verenpaineen arvioinnissa.