Open-Source-Software zur Analyse der Herzfrequenzvariabilität (HRV)

Die Herzratenvariabilität (HRV), die Änderung der Zeitintervalle zwischen benachbarten Herzschlägen, ist eine aufstrebende Eigenschaft voneinander abhängiger Regulationssysteme, die auf unterschiedlichen Zeitskalen arbeiten, um sich an Herausforderungen anzupassen und optimale Leistung zu erzielen ( Shaffer et al., 2014 ).

Laienhaft ausgedrückt ist die HRV ein Maß für Anstrengung und Anstrengung, entweder körperlich oder geistig. Die Zeitintervalle zwischen benachbarten Herzschlägen, die auch als RR-Intervalle, NN-Intervalle oder InterBeat-Intervalle (IBI) bezeichnet werden, werden basierend auf Spitzenwerten in physiologischen Signalen bestimmt. Der IBI kann entweder mit Elektrokardiogramm (EKG) und Photoplethysmographie (PPG; Madea et al., nd ; siehe Abbildung 1) bestimmt werden. Abbildung 1: EKG- (oben) und PPG- (unten) Muster und die markierten Intervalle.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Mit diesen IBIs können verschiedene Metriken der HRV berechnet werden. Diese Metriken können in den Zeitbereich (z. B. mittlere RR, SDRR), den Frequenzbereich (z. B. Hoch- und Niederfrequenz oder HF/LF) und nichtlineare Metriken unterteilt werden (für eine Übersicht siehe Shaffer et al., 2004) . Die Analyse ist jedoch nicht einfach, sondern erfordert einige komplexe Berechnungen.

Welche frei verfügbaren Softwarepakete ermöglichen eine einfache Berechnung dieser Metriken?

Verweise

Yuka Maeda, Masaki Sekine, Toshiyo Tamura, Koichi Mizutani (nd). Bewertung von grünem Licht PPG in Herzfrequenzvariabilitätsparametern.

Shaffer, F., McCraty, R., & Zerr, CL (2014). Ein gesundes Herz ist kein Metronom: ein integrativer Überblick über die Anatomie des Herzens und die Herzfrequenzvariabilität. Grenzen in der Psychologie, 5, 1040.

Antworten (1)

Es gibt eine Vielzahl von Paketen, die die Berechnung dieser Metriken ermöglichen. Ich werde diese Pakete nach Kategorien beschreiben:

Software

  • Kubios ist ein Programm aus Finnland, das eine schöne GUI hat, in die Sie sowohl EKG-Daten als auch IBI (nicht PPG) importieren können, um alle Metriken zu berechnen. Sie unterstützen einige verschiedene Dateiformate, aber Sie können jede andere Textdatei mit einigen zusätzlichen Spezifikationen (zB den Zeitindizes) importieren. Die Software ermöglicht verschiedene Einstellungen zum Filtern, zB und erlaubt Ihnen, die Daten einfach zu segmentieren und zu analysieren. Batch-Analysen sind jedoch nicht möglich, daher müssen alle Schritte für jeden Probanden wiederholt werden.
    NB. Die Website ist erst diese Woche offline gegangen. Die Software (sowohl für Mac OS als auch für Windows) kann jedoch weiterhin heruntergeladen werden. Pingen Sie mich im Axon Terminal an und ich schicke Ihnen die Links.
    *NNB. Kubios verlinkt jetzt auf eine Facebook-Seite . Sie arbeiten derzeit an einer neuen Version. *
  • gHRV ist in Python implementiert und arbeitet mit einer GUI ( Website ). Einige typische Formate werden akzeptiert, einschließlich IBIs in einem ASCII-Textformat. Es kann jedoch die Zeitindizes nicht lesen. Daher weiß das Programm nicht, ob oder wann R-Peaks und anschließend IBIs übersehen wurden (vergleiche echte Daten in Kubios vs. gHRV geladen ). Interpolation und Zeit-, Frequenz- und nichtlineare Analysen sind möglich.

Python

  • gHRV kann mit dem Quellcode auch in Python selbst verwendet werden. Dies gibt Ihnen mehr Flexibilität und ermöglicht Ihnen die Batch-Analyse Ihrer Daten. Dies konnte ich allerdings nicht testen.
  • hrv ist ein Modul, das derzeit von Rhenan Bartels entwickelt wird. Derzeit sind nur einfache Zeitbereichsanalysen möglich, was mit vollständigen IBI-Datensätzen gut funktioniert. Im Moment der Eingabe entwickelt Rhenan eine Frequenzbereichsanalyse und wird eine Möglichkeit implementieren, fehlende Daten zu interpolieren. Er ist auch offen für Vorschläge, wenn Sie eine bestimmte Funktionalität benötigen.

R

  • RHRV ist ein komplettes R-Paket, das die Daten strukturiert organisiert. Sie müssen die IBIs oder Zeitindizes der Beats (oder einige gerätespezifische Dateien) importieren, danach können alle Metriken berechnet werden. Es gibt auch Filtermethoden und ermöglicht bei Bedarf eine einfache manuelle Entfernung von Ausreißern in der GUI. Das Paket ist gut dokumentiert und es gibt einige Video-Tutorials.

Matlab

  • HRV-Analyse-Software (HRVAS)

    ist ein Analysetool für die Herzfrequenzvariabilität (HRV), das mit MATLAB entwickelt wurde. HRVAS kann IBI detrenden und filtern und Zeitbereichs-, Frequenzbereichs-, Zeitfrequenz-, Poincare- und nichtlineare HRV-Analysen durchführen (von der Website) .

Eine weitere ausgezeichnete Frage und Antwort Robin!
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