تخمین نرخ‌تنفس با استفاده از ترکیب ویژگی‌های سیگنال فوتوپلتیسموگرافی و مدل fcm-anfis

نرخ‌تنفس یکی از علائم حیاتی بدن است که اندازه‌گیری آن با روشهای معمول محدودیت‌هایی دارد. تکنیک فوتوپلتیسموگرافی (ppg) می‌تواند جایگزین مناسبی برای روشهای معمول باشد. اطلاعات مربوط به تنفس بر روی سیگنال ppg به صورت دامنه و فرکانس مدوله می‌شود که می‌توان با آنالیز آن، نرخ‌تنفس را از سیگنال ppg استخراج نمود. این پژوهش روش جدیدی را برای تخمین نرخ‌تنفس با استفاده از ترکیب ویژگی‌های فرکانسی، زمان – فرکانسی و غیرخطی و مدل fcm-anfis ارائه می‌کند. روش پیشنهادی شامل 4 مرحله است: آماده سازی داده، فیلتراسیون، استخراج و انتخاب ویژگی و تخمین زننده انفیس. با استفاده از تکنیک wrapper چهار ویژگی بارز از تحلیل‌های fft، ویولت، emd و آنتروپی شانون نرمالیزه به عنوان بهترین ویژگیها انتخاب شدند. عملکرد مدل پیشنهادی را بر روی دیتاست bidmc در پنج محدوده تنفسی شامل: زیر 12، 16-12، 18-17، 24-19 و بالای 24 تنفس در دقیقه بررسی کردیم. میانگین خطای مطلق (mae) در مدل پیشنهادی برای پنج محدوده تنفسی به ترتیب 32/0±71/0، 29/0±77/0، 19/0±55/0، 31/0±68/0 و 39/0±97/0 تنفس در دقیقه بدست آمد، که نسبت به استاندارد طلایی (2 تنفس در دقیقه) مقدار ایده‌آلی می‌باشد. روش پیشنهادی ساده، دقیق، غیرتهاجمی و مقرون به‌صرفه‌ است و می‌توان از آن بعنوان جایگزین روشهای معمول استفاده کرد.