Analyse und Anwendungen von Photoplethysmogrammen: Ein integrativer Überblick

Über die Verwendung in einer klinischen Umgebung hinaus, Photoplethysmogramm (PPG) wird zunehmend zur Messung des physiologischen Zustands einer Person im täglichen Leben verwendet. In dieser Übersichtsarbeit sollen die bestehenden Forschungsarbeiten zum Photoplethysmogramm in Bezug auf dessen Erzeugungsmechanismen, Messprinzipien, klinische Anwendungen, Rauschdefinition, Vorverarbeitungstechniken, Techniken zur Erkennung von Merkmalen und Nachverarbeitungstechniken für die Verarbeitung von Photoplethysmogrammen untersucht werden, insbesondere aus technischer Sicht. Wir führten eine umfassende Suche in den Datenbanken PubMed, Google Scholar, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), ScienceDirect und Web of Science durch. Zu den Ausschlussbedingungen gehörte nicht das Jahr der Veröffentlichung, aber Artikel, die nicht in englischer Sprache veröffentlicht wurden, wurden ausgeschlossen. Auf der Grundlage von 118 Artikeln identifizierten wir vier Hauptthemen der PPG: (A) PPG-Wellenform, (B) PPG-Merkmale und klinische Anwendungen, einschließlich grundlegender Merkmale auf der Basis der ursprünglichen PPG-Wellenform, kombinierter PPG-Merkmale und abgeleiteter PPG-Merkmale, (C) PPG-Rauschen, einschließlich Bewegungsartefakt, Basislinienwanderung und Hypoperfusion, und (D) PPG-Signalverarbeitung, einschließlich PPG-Vorverarbeitung, PPG-Spitzenwert-Erkennung und Signalqualitätsindex. Das Anwendungsgebiet des Photoplethysmogramms hat sich von der klinischen auf die mobile Umgebung ausgeweitet. Obwohl es keine standardisierte Vorverarbeitungspipeline für die PPG-Signalverarbeitung gibt, da PPG-Daten auf unterschiedliche Weise erfasst und akkumuliert werden, dürfte die kürzlich vorgeschlagene, auf maschinellem Lernen basierende Methode eine vielversprechende Lösung darstellen.