پروژه آموزشی محاسبه نرخ ضربان قلب به صورت دیجیتال و تحلیل آن با متلب

با پیشرفت ابزارهای پوشیدنی، به ارزیابی سلامت افراد به صورت بیدرنگ توجه ویژهای میشود. یکی از علائم حیاتی افراد، که میتواند نشانگر سلامت یا مشکل باشد، نرخ ضربان قلب است. به دست آوردن و تحلیل این متغیر میتواند در بررسی سلامت افراد و به خصوص پیشگیری مفید باشد.  برای مطالعه بیشتر میتوانید به این لینک مراجعه کنید.

روشهای مختلفی برای محاسبه نرخ ضربان قلب به صورت دیجیتال وجود دارد که گزیدهای از آنها به شرح زیر است:

•       HR = 1000 * 60 / (RR interval in milliseconds)

•       HR = 60 / (RR interval in seconds)

•       HR = 300 / number of “large” squares between successive R waves.

میتوان با استفاده از یکی از این روشها و اعمال آن بر روی سیگنال ورودی، ضربان قلب را به دست آورد .

یکی از روشهای متداول برای به دست آوردن سیگنال ضربان قلب از بدن، استفاده از روش پالساکسیمتری است. پالساکسیمتری یک روش غیرتهاجمی برای اندازه گیری سطح اکسیژن در بافت یا خون است .میدانیم سطح اکسیژن در خون با رنگ آن ارتباط دارد و چگالی رنگ قرمز در خون برگشتی به قلب بیشتر و خون رسیده به بافت روشنتر است.  بنابر این میتوان با تاباندن نور به بافت و ریکورد کردن بارتاب یا نور رد شده از بافت با یک سنسور نور یا دوربین، ضربان قلب را به دست آورد. برای مطالعه بیشتر در مورد پالساکسیمتری میتوانید به این لینک مراجعه کنید. پروژه آماده متلب

شرح پروژه:

قدم اول: 

ابتدا با استفاده از دوربین موبایل یا لپتاپ، یک ویدئوی حداقل 60ثانیهای از یکی از انگشتان خود تهیه کنید.  برای اینکه بتوان خروجی واضحی داشت، باید نور محیط به اندازه کافی باشد. در صورت کافی نبودن نور محیط میتوان از یک منبع نور مانند چراغ قوه موبایل استفاده نمود.

قدم دوم: 

در نرم افزار Matlab یا با استفاده از زبان پایتون، ویدئوی ضبط شده را باز کنید و فریمهای آن را خوانده و میانگین (یا جمع) کانال قرمز آنها را در یک آرایه ذخیره میکنیم. این آرایه را بر حسب زمان رسم میکنیم.

قدم سوم:

با استفاده از دستورات آماده، یا توابعی که خودتان مینویسید ،تعداد قلههای سیگنال )که برابر تعداد مجموعههای QRS است را در نمونه بیابید و با ضربان قلب اولیه مقایسه کنید. در صورت استفاده از توابع آماده حتما به آنها رفرنس دهید .

قدم چهارم:

با توجه به نویزی بودن داده ورودی، تضمینی برای کیفیت خروجی وجود ندارد. فیلترهای فرکانسی لازم را( مانند فیلتر میانگذر، میاننگذر، بالاگذر، پایینگذر) روی داده اعمال نمودیم