Ученые ЛЭТИ обучили нейросети быстро и точно измерять давление по данным ЭКГ с помощью смартфона

Ученые ЛЭТИ обучили нейросети быстро и точно измерять давление по данным ЭКГ с помощью смартфона

Разработка может настраиваться под пользователя индивидуально, она позволит быстро измерять артериальное давление в любом месте, не используя манжету и стетоскоп (прибор для измерения давления), при этом точность системы составляет около 96%.

10.05.2022 1043

Артериальное давление один из важнейших параметров, характеризующих работу кровеносной системы. Стойкое повышение или понижение артериального давления может быть симптомами различных опасных сердечно-сосудистых заболеваний, таких как ишемия, инфаркт миокарда, стенокардия и проч.

Наиболее распространенным и простым устройством для регулярного измерения артериального давления является сфигмоманометр устройство со специальной манжетой и стетоскопом. Однако для измерения давления с помощью такого устройства требуется много времени, кроме того точность измерений относительно невысока.

«Мы разработали систему, которая автоматически определяет артериальное давление человека по данным фотоплетизмограммы, собранных с помощью датчика, встроенного в чехол смартфона. Такие датчики сегодня активно используются и производятся различными компаниями. Для работы системы мы обучали «ансамбль» нейросетей на основе данных, собранных датчиком российской компании “CardioQVARK”. Устройство имеет сертификацию». 

Аспирант кафедры биотехнических систем (БТС) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Никита Антипов

Сначала ученые сформировали базу данных информации для обучения нейросети. Для этого они с помощью чехла с датчиком получали сигналы ЭКГ и ФПГ у одного пациента. Всего было сделано около 500 записей человека в различных условиях (например, при физической нагрузке или в состоянии покоя). Данные, полученные с датчика, содержали большое количество помех, поэтому исследователям потребовалось провести большую работу по предварительной обработке сигналов.

Ученые работали с двумя типами нейронных сетей полносвязной сетью прямого распространения и сверточной. Оказалось, что их уровень точности различался в зависимости от ситуаций, в которых проводилось измерение. Поэтому для улучшения точности системы было принято решение применить оба варианта нейросетей в виде “ансамбля”.

«Полученная система может быть настроена на параметры организма конкретного пользователя. Сам процесс не требует манжеты и больших затрат времени, может проводиться в любом месте и в любое время, а система работает автоматически. Для ее работы необходим только чехол с датчиком, а информация об измерении будет выводиться на смартфон пользователя. По нашим данным, точность измерения артериального давления составляет около 96%», добавляет Никита Антипов.

Сейчас ученые работают над расширением базы данных для обучения нейросети. Эта работа позволит повысить точность системы.