В ЛЭТИ обучили нейросети быстро измерять давление по данным ЭКГ и ФПГ с помощью смартфона

Разработка может настраиваться под пользователя индивидуально, позволит быстро измерять артериальное давление в любом месте, не используя манжету и стетоскоп (прибор для измерения давления). Точность системы — около 96 процентов.

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

Наиболее распространенное и простое устройство для регулярного измерения артериального давления — это сфигмоманометр, прибор 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», — рассказывает разработчик системы, 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.

«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, 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 процентов», — добавляет Никита Антипов. Сейчас ученые трудятся над расширением базы данных для обучения нейросети. Это позволит повысить точность работы системы.