Stroke is an enormous global burden, six and a half-million people die fromstroke annually [1]. Effectively monitoring blood hemodynamic parameters suchas blood velocity and volume flow permits to help and cure people. This projectaimed to calibrate a custom-made wearable system for measuring cerebral bloodflow (CBF) using a photoplethysmography (PPG) sensor. The measurementswere validated using Doppler ultrasound as a reference method. Five (N=5)subjects (age = 24±1.41 years) were selected for the project. The PPG and Dopplerultrasound probe were placed above the left and right common carotid arteries(CCA), respectively. Measurements were taken simultaneously for 12 secondseach, with six consecutive measurements per subject and 2 time-synchronizedECG recordings. Subsequently, using an extraction algorithm the velocityenvelope (TAMEAN) was extracted from the Doppler image to obtain the bloodvolume flow (ml/min). After synchronization, the PPG signal output expressedin volts was calibrated to the corresponding volume, and a calibration curve wascreated.The extraction algorithm achieved remarkable results, with almost perfectcorrelation with the Doppler image reference, rT AM EAN =0.951 and rvolume=0.975demonstrating its reliability. Challenges encountered during postprocessingand synchronization highlighted the need for careful refinement in the projectframework. Despite successful signal processing and alignment techniques,calibration results were suboptimal due to synchronization difficulties andmotion artifacts. Limitations included impractical measurement locations andsusceptibility to movement artifacts. The calibration process did not yield theexpected outcomes and the project aim was not achieved. All the linear regressionmodels for each subject failed to accurately predict the volume flow based on themeasured voltages. Future work could focus on refining calibration procedures,improving synchronization methods, and expanding studies to include largercohorts. Although the wearable device was tested, the project’s goal was onlypartially achieved, underscoring the complexity of accurately measuring cerebralblood flow using PPG sensors. / Stroke är en enorm global börda, sex och en halv miljon människor dör av strokeårligen [1]. Effektiv övervakning av hemodynamiska blodparametrar såsomblodflödeshastighet och volymflöde gör det möjligt att hjälpa och bota människor.Detta projekt syftade till att kalibrera ett specialtillverkat bärbart system föratt mäta cerebralt blodflöde (CBF) med hjälp av en fotopletysmografisensor(PPG). Mätningarna validerades med Doppler-ultraljud som referensmetod. Fem(N=5) försökspersoner (ålder = 24±1.41 år) valdes ut för projektet. PPG- ochDoppler-ultraljudssonden placerades över vänster respektive höger gemensamhalsartär (CCA). Mätningar togs samtidigt i 12 sekunder vardera, med sexpå varandra följande mätningar per försöksperson och 2 tids-synkroniseradeEKG-inspelningar. Därefter användes en extraktionsalgoritm för att extraherahastighetskuvertet (TAMEAN) från Doppler-bilden för att få blodvolymflödet(ml/min). Efter synkronisering kalibrerades PPG-signalens utgång uttryckt i volttill motsvarande volym, och en kalibreringskurva skapades.Extraktionsalgoritmen uppnådde anmärkningsvärda resultat, med nästan perfektkorrelation med Doppler-bildreferensen, rT AM EAN =0.951 och rvolume=0.975,vilket visar dess tillförlitlighet. Utmaningar som uppstod under efterbearbetningoch synkronisering betonade behovet av noggrann förfining av projektetsramverk. Trots framgångsrik signalbehandling och justeringstekniker varkalibreringsresultaten suboptimala på grund av synkroniseringssvårigheteroch rörelseartefakter. Begränsningar inkluderade opraktiska mätplatser ochkänslighet för rörelseartefakter. Kalibreringsprocessen gav inte de förväntaderesultaten och projektmålet uppnåddes inte. Alla linjära regressionsmodellerför varje försöksperson misslyckades med att noggrant förutsäga volymflödetbaserat på de uppmätta spänningarna. Framtida arbete kan fokusera på att förfinakalibreringsprocedurer, förbättra synkroniseringsmetoder och utöka studier tillatt omfatta större kohorter. Även om den bärbara enheten testades, uppnåddesprojektets mål endast delvis, vilket understryker komplexiteten i att noggrantmäta cerebralt blodflöde med hjälp av PPG-sensorer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-348699 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Spadolini, Vittorio |
| Publisher | KTH, Medicinteknik och hälsosystem |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2024:096 |
Page generated in 0.003 seconds