Υπολογισμός μεταβλητότητας καρδιακού ρυθμού σε πραγματικό χρόνο μέσω φωτοπληθυσμογραφίας

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τον υπολογισμό της μεταβλητότητας του καρδιακού ρυθμού (HRV) σε πραγματικό χρόνο μέσω της χρήσης φωτοπληθυσμογραφίας (PPG) κόκκινης ακτινοβολίας. Η HRV είναι ένας σημαντικός βιοδείκτης της λειτουργίας του αυτόνομου νευρικού συστήματος, καθώς και της σωματικής και ψυχικής υγείας. Χαρακτηρίζεται από τις χρονικές διακυμάνσεις μεταξύ των καρδιακών παλμών και μπορεί να παρέχει πληροφορίες για την ισορροπία του συμπαθητικού και παρασυμπαθητικού συστήματος, συνδέοντας έτσι τον καρδιακό ρυθμό με τη συναισθηματική κατάσταση ενός ατόμου. Η εργασία εστιάζει στην ανάπτυξη μίας εφαρμογής για έξυπνα ρολόγια (smartwatches) που χρησιμοποιεί σήματα PPG για τους υπολογισμούς δεικτών της HRV και των επιπέδων άγχους. Οι δείκτες HRV, όπως οι SDNN, RMSSD και pNN50, υπολογίζονται με βάση τα διαστήματα RR, τα οποία εξάγονται από το PPG σήμα μέσω αλγορίθμων όπως ο Automatic Multiscale Peak Detection (AMPD). Επιπρόσθετα, φίλτρα όπως το Butterworth χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση θορύβου και τη βελτίωση της ακρίβειας των μετρήσεων. Η εφαρμογή επιτρέπει την πραγματοποίηση μετρήσεων διάρκειας 60 ή 120 δευτερολέπτων, προσφέροντας γρήγορη αξιολόγηση των επιπέδων άγχους σε καθημερινές συνθήκες. Τα δεδομένα που συλλέγονται συγκρίνονται με βασικές τιμές για την εκτίμηση του στρες, χρησιμοποιώντας βάσεις δεδομένων όπως αυτή της EliteHRV, αλλά και δείγματος συμμετεχόντων. Συμπερασματικά, μετά από έρευνα για την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων, καταλήγει ότι η HRV μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αξιόπιστος δείκτης της ψυχικής ευεξίας και ότι εφαρμογές όπως αυτή που αναπτύχθηκε μπορούν να προσφέρουν ουσιαστική βοήθεια στον έλεγχο του άγχους στην καθημερινότητα ενός ατόμου.