Springer Science and Business Media LLC

Tần suất hô hấp có thể cung cấp thông tin hỗ trợ về những thay đổi sinh lý bên trong cơ thể con người, như căng thẳng về thể chất và cảm xúc. Trong môi trường lâm sàng, tần suất hô hấp bất thường có thể biểu hiện sự suy giảm tình trạng của bệnh nhân. Hầu hết các thuật toán hiện có cho việc ước lượng tần suất hô hấp bằng cách sử dụng phép đo quang học (PPG) đều nhạy cảm với tiếng ồn bên ngoài và có thể yêu cầu lựa chọn một số tham số cụ thể của thuật toán, thông qua phương pháp thử và sai.

Bài báo này đề xuất một thuật toán mới để ước lượng tần suất hô hấp bằng cách sử dụng tín hiệu cảm biến PPG cho giám sát sức khỏe. Thuật toán có khả năng chống chịu sự mất tín hiệu và có thể xử lý các tín hiệu kém chất lượng từ cảm biến. Nó kết hợp lựa chọn cửa sổ, tiền xử lý và điều kiện tín hiệu, lọc Welch sửa đổi và xử lý hậu kỳ để đạt được độ chính xác cao và độ bền chống lại tiếng ồn.

Lỗi tuyệt đối trung bình và lỗi bình phương trung bình của thuật toán đề xuất, với kích thước cửa sổ tín hiệu tối ưu, được xác định lần lượt là 2.05 nhịp thở mỗi phút và 2.47 nhịp thở mỗi phút, khi được thử nghiệm trên một tập dữ liệu công khai. Các kết quả này cho thấy sự cải thiện đáng kể về độ chính xác so với các phương pháp đã được báo cáo trước đó. Thuật toán đề xuất đã đạt được kết quả tương tự như các thuật toán hiện có trong tài liệu trên tập dữ liệu BIDMC (chứa dữ liệu của 53 đối tượng, mỗi đối tượng được ghi nhận trong 8 phút) cho các kích thước cửa sổ tín hiệu khác nhau.

Các kết quả củng cố rằng việc tích hợp thuật toán đề xuất vào một thiết bị đo SpO2 (đường dẫn ôxy) thương mại sẽ mở rộng chức năng của nó từ việc đo lường mức độ bão hòa ôxy và nhịp tim đến việc đo lường liên tục tần suất hô hấp với hiệu suất tốt tại nhà và trong môi trường lâm sàng.