Método para estimação da frequência cardíaca e variabilidade cardíaca com base em fotopletismografia por vídeo

Abstract

A frequência cardíaca (FC) e a sua variabilidade (VFC) são marcadores indispensáveis para o monitoramento cardiorrespiratório e o controle de cardiopatias. Além disso, a análise detalhada dos índices da VFC possibilita quantificar a atividade do sistema nervoso autônomo na frequência de disparo do nodo sinoatrial. Em geral, os instrumentos de aquisição dos sinais, a partir dos quais são estimadas estas variáveis fisiológicas, necessitam de uma superfície de contato para instalação e posicionamento dos sensores, criando restrição e/ou obstrução ao movimento e ergonomia do usuário. Este trabalho tem como objeto de estudo o desenvolvimento e a avaliação de um monitor cardiovascular multiparamétrico, chamado HRVCam (Heart Rate Variability by Camera). Ele é capaz de medir a FC e os índices da VFC no domínio do tempo e da frequência por meio do sinal fotopletismográfico (em inglês, photoplethysmographic – PPG) obtido por uma câmera, ou seja, sem a utilização de sensores em contato com a pele. Os experimentos realizados neste trabalho foram conduzidos em 109 adultos saudáveis, na faixa etária de 18 a 60 anos e com diferentes fototipos de pele na Escala de Fitzpatrick. As variáveis fisiológicas foram obtidas simultaneamente pelo HRVCam e três instrumentos de referência: o eletrocardiograma, o frequencímetro Polar® S810i e um medidor de pulso PPG com contato. Foram avaliadas as variáveis FC, iR-R, SDNN, rMSSD, AF, BF e BF/AF. O teste de Kolmogorov–Smirnov foi aplicado para testar a hipótese de normalidade dos dados das variáveis obtidas pelos quatro instrumentos de aquisição. O método de Bland-Altman foi utilizado para verificar a concordância dos dados por meio de gráficos, mostrando os vieses e os limites de concordância entre o HRVCam e os três instrumentos de referência. O nível de significância estabelecido para as análises foi de p < 0,05. O coeficiente de correlação de Pearson (r) foi utilizado para verificar as associações das variáveis. Os resultados das comparações do HRVCam com os três instrumentos de referência apresentaram uma correlação de moderada (r = 0,59) a boa (r = 0,88) para os índices da VFC no domínio da frequência (AF, BF e BF/AF) e correlação forte (0,93 ≤ r ≤ 1) para os índices da VFC no domínio do tempo (iR-R, SDNN e rMSSD) e para a FC. As medidas do HRVCam tiveram concordâncias acima de 91% em relação às medidas do ECG e do frequencímetro Polar® S810i e acima de 92% em relação ao medidor de pulso PPG, considerando o limite de concordância de 95% (±1,96 × desvio padrão). Este estudo apresenta contribuições que permitem viabilizar a utilização da fotopletismografia sem contato, pelo uso do HRVCam como medidor da FC e VFC.