ウェアラブルアームバンドを使用して、心電図由来の呼吸速度

3つのペアの乾燥（ヒドロゲルなし）電極を使用して3チャンネルの心電図（ECG）を記録する腕帯から呼吸速度を導出する方法が示されています。アームバンドデバイスは、閉塞性鉛やヒドロゲル/接着剤を使用しないため、長期（月）モニタリングに特に便利です。QRS勾配とR波角アプローチの呼吸関連の変調に基づくECG由来の呼吸（EDR）が使用されました。さらに、EDRアルゴリズムを変更して計算コストを削減しました。呼吸速度は、アームバンド-ECGおよび参照プレチスモグラフィベースの呼吸シグナルで推定され、5つの呼吸型（0.1、0.2、0.3、0.4、および0.5 Hz）と自発的な1段階の呼吸の5つの段階（0.1、0.2、0.3、0.4、および0.5 Hz）で構成される呼吸実験を受けた15人の被験者が推定されました。呼吸。腕章からの呼吸速度は、固定および自発呼吸のすべての段階で中央値または四分位範囲（IQR）で2.26％以下ではなかった参照（プレチスモグラフィベースの呼吸信号から推定される呼吸速度）に関して相対誤差を得ました。、および低い計算コストアルゴリズムが適用された場合の中央値またはIQRで3.57％以下。これらの結果は、ECG形態の呼吸関連の変調が腕帯ECGデバイスにも存在することを示しています。さらに、これらの結果は、呼吸に関連する変調が、QRS勾配とR波角に基づくEDR法によって活用され、呼吸速度を得ることができることを示唆しています。呼吸速度は、慢性呼吸器疾患、てんかん発作の検出患者を監視するなど、幅広い用途を持っている可能性があります。、ストレス評価、睡眠研究など。

A method for deriving respiratory rate from an armband, which records three-channel electrocardiogram (ECG) using three pairs of dry (no hydrogel) electrodes, is presented. The armband device is especially convenient for long-term (months-years) monitoring because it does not use obstructive leads nor hydrogels/adhesives, which cause skin irritation even after few days. An ECG-derived respiration (EDR) based on respiration-related modulation of QRS slopes and R-wave angle approach was used. Moreover, we modified the EDR algorithm to lower the computational cost. Respiratory rates were estimated with the armband-ECG and the reference plethysmography-based respiration signals from 15 subjects who underwent breathing experiment consisting of five stages of controlled breathing (at 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5 Hz) and one stage of spontaneous breathing. The respiratory rates from the armband obtained a relative error with respect to the reference (respiratory rate estimated from the plethysmography-based respiration signal) that was not higher than 2.26% in median nor interquartile range (IQR) for all stages of fixed and spontaneous breathing, and not higher than 3.57% in median nor IQR in the case when the low computational cost algorithm was applied. These results demonstrate that respiration-related modulation of the ECG morphology are also present in the armband ECG device. Furthermore, these results suggest that respiration-related modulation can be exploited by the EDR method based on QRS slopes and R-wave angles to obtain respiratory rate, which may have a wide range of applications including monitoring patients with chronic respiratory diseases, epileptic seizures detection, stress assessment, and sleep studies, among others.