Fotopletismografi İşaretleri Kullanılarak Kişinin Boyunun Belirlenmesi


KORKMAZ O. E. , AYDEMİR Ö. , ÖZTÜRK M.

International Conference on Advanced Engineering Technologies, Bayburt, Türkiye, 21 - 23 Eylül 2017, ss.737-740

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Bayburt
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.737-740

Özet

İnsanlar üzerinden elde edilen elektroensefalogram, elektrokardiyogram, magnetoensefalogram ve fotopletismografi (Photoplethysmography, PPG) gibi biyolojik işaretler analiz edilerek kişiler hakkında tıbbi birçok bilgi elde edilebilmektedir. Bu bilgiler tıpta hastalıkların teşhis ve tedavisinde kullanılmaktadır. Biyolojik işaretlerden PPG, mikrovasku¨ ler doku yatağındaki kan hacmi değişikliklerini saptamak için kullanılabilen acı vermeyen, basit, düşük maliyetli ve müdahalesiz optik tekniktir. Bu çalışmada Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği bünyesinde 20’si bayan 46’sı erkek olmak üzere toplam 66 katılımcının PPG verileri sağ işaret parmağından kaydedilmiş ve bu biyolojik işaretlerden örüntü tanıma ve makine öğrenmesi yaklaşımları ile kişilerin boy bilgileri tahmin edilmeye çalışılmıştır. Katılımcılardan örnekler alınmadan önce boy-kilo bilgileri alınarak kayıt işlemi gerçekleştirilmiştir. İşaretler bilgisayarın ses kartı kullanılarak 60 saniye boyunca 8000 Hz örnekleme frekansıyla kaydedilmiştir. Yapılan çalışmada hesaplama karmaşıklığını azaltmak için örnekleme frekansı 1000 Hz’e düşürülmüştür. Böylece 66x60000 boyutlu veri kümesi elde edilmiştir. Veri kümesi rastgele olarak iki parçaya bölünerek yarı eğitim, diğer yarısı da test kümesi olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada bir kişiye ait verilerin tamamı (60 saniyelik veri) ile verilerin 6 parçaya bölünmüş (10 saniyelik veri) uzunlukları ile iki ayrı test yapılmıştır. Böylece kişilerin boylarını tahmin etmek için kısa PPG verisinin yeterli olabileceği gösterilmeye de çalışılmıştır. İşaretin tamamı (60 saniye) kullanılarak 5.3 cm ortalama toplam hata ve 5.1 standart sapma değeri elde edilmiştir. Bir koşum için geçen süre ise 7.5 saniye olarak hesaplanmıştır. İşaretin 10 saniyelik parçası kullanılarak 5.4 cm ortalama toplam hata ve 4.3 standart sapma değeri elde edilmiştir. Bu durumda ise bir koşum için geçen süre ise 6.1 saniye olarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre PPG işaretlerinin 10 saniyelik kısmının kişilerin boy tahmininde bulunmak için yeterli olabileceğini göstermiştir. Diğer taraftan şu da belirtilmelidir ki PPG ile yapılmış literatür çalışmaları incelendiğinde bu çalışmaya benzer bir çalışmanın bulunmaması çalışmanın özgünlüğünü ortaya koymaktadır. Gelecek çalışmalarda yeni öznitelikler ile elde edilen
ortalama hatanın düşürülmesi hedeflenmektedir.

A lot of medical information can be attained with analyzing biological signal which are electroencephalogram, electrocardiogram, magnetoencephalogram and photoplethysmography (PPG). This information is used for the diagnosis and treatment of diseases. Photoplethysmography is a painless, simple, inexpensive and noninvasive
optical technique that can be used to detect blood volume changes in microvascular tissue bed. In this study, 66 participants’ which is 46 of whom were male and 20 of whom were female from Karadeniz Technical University Electrical and Electronics Engineering, PPG data were recorded using the right forefinger and attempts have been made to estimate the height of people from these biological markers with pattern recognition and machine learning approaches. Recorded by taking height-weight information before samples are taken from participants. Signs were recorded with a sampling frequency of 8000 Hz for 60 seconds using the computer's sound card. In order to reduce
computational complexity, the sampling frequency is reduced to 1000 Hz. Thus, a data size of 66x60000 was obtained. The dataset was divided into two parts at random and its half was used as training and the other half was used as a test set. Two separate tests which is all of the data belongs to a person ( 60 seconds ) and the lengths of the data divided into 6 parts ( 10 seconds ) were conducted in this study. Thus, it has been tried to show that short PPG data may be enough to estimate the height of people.
Using the entire signal (60 seconds), an average total error of 5.3 cm and a 5.1 standard deviation value were obtained. It was calculated as 7.5 seconds for one loop. Using a 10 second piece of signal, an average total error of 5.4 cm and a standard deviation of 4.3 were obtained. In this case, it was calculated as 6.1 seconds for one loop. According to the obtained results, it has been shown that 10 seconds of the PPG signals may be sufficient to predict the height of the persons. When literature studies made with PPG are examined, the absence of a study similar to this study reveals the originality of the study. In future studies, it is aimed to reduce the average error with new features.