Kalp hızı değişkenliği ölçüm sistemi
Heart rate variability measurement system
Yazar: FATMA UYSAL
Danışman: DOÇ. DR. MAHMUT TOKMAKÇI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Elektrokardiyografi = Electrocardiography ; Kalp hızı = Heart rate ; Osilometri = Oscillometry ; Otonom sinir sistemi = Autonomic nervous system

Özet:
Vücuttaki pek çok sistemde olduğu gibi kalp de otonom sinir sistemi tarafından kontrol edilir. Otonom sinir sistemi düzenleme işini kalpteki atımdan atıma meydana gelen farklılıkları dinamik olarak kontrol eden sempatik ve parasempatik dallar vasıtasıyla gerçekleştirir. Kalp hızında meydana gelen değişimler kalp hızı değişkenliği olarak adlandırılır ve KHD atımdan atıma aralıkların değişimidir. KHD ya zaman ekseni analizleri ya da güç spektral yoğunluğu analizlerini içeren frekans ekseni analizleri ile değerlendirilir. Her iki metotta da ilk olarak başarılı  atımlar arası zaman aralıkları belirlenir ve normal olmayan atımlar analiz sırasında elimine edilir. KHD analizlerinde elektrokardiyogram (EKG) altın standart olarak kabul edilmekle birlikte pletismograf, arteryel basınç takibi vb. yöntemler de geçerlidir.
Bu çalışmada kalp atım sinyalleri osilometrik tabanlı ölçüm sistemi ile elde edilmiştir. Kalp atımları sırasında meydana gelen osilasyonlar basınç sensörü tarafından tespit edilmiş ve kalp atım bilgisini içeren bu sinyaller arduino ile bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Osilometrik tabanlı bu sistemin doğruluğunu kontrol etmek için Biopac MP36 ölçüm sistemi üzerinden Ekg sinyalleri eş zamanlı olarak kaydedilmiştir. 10 sağlıklı gönüllüden dinlenme , stroop renk kelime testi ve mental işlem olmak üzere 3 durum altında sinyal alınmıştır. Sinyaller alınıp Matlab ortamında analiz edildikten sonra istatistiksel analiz gerçekleştirilmiştir. Korelasyon analizine göre osilometric tabanlı sistemden alınan sinyaller ile Ekg sinyalleri arasında yüksek bir ilişki gözlenmiştir. Test durumları arasında anlamlı bir fark olup olmadığını gözlemlemek için eşleştirilmiş t testi uygulanmış ve bazı KHD parametrelerinde durumlar arasında anlamlı fark görülmüştür.

Abstract:
As in many systems in the body, heart is controlled by the autonomic nervous system. The autonomic nervous system performs the regulation of the heart by sympathetic and parasympathetic branches which dynamically control the beat to beat differences of the heart. The changes that occur at heart rate are called heart rate variability (HRV) and  HRV is the variation of  beat to beat time interval. HRV is assessed either by time domain analysis or by frequency domain analysis including power spectral density analysis. In both methods, the time intervals between successful heart beats are first determined and abnormal beats are eliminated during the analysis. In HRV analysis electrocardiogram (ECG) measurements accepted gold standard but other measurement techniques like photpletismograph, arterial pressure tracing etc. are valid. 
In this study, to acquisition of heart beat signals acquired an oscillometric based mesurement system. Oscillations that occur during the heartbeat are detected by a pressure sensor and oscillation signals  which contains this heart beat information transmitted to the computer via arduino.  To validate this oscillometric based system ECG signal acquisition is performed simultaneously by biopac MP36 measurement system. Signals were collected 10 volunteer healty participants under 3 different situation; relaxation, stroop color/word test and mental process. After signals are taken and analyzed in Matlab, statistical analysis was performed. According to correlation analysis between osillometric based measurement system and ECG signals, a high correlation was observed. Paired sample t test was used to determine whether there was a significant difference or not  between test cases and some HRV parameters showed a meaningful difference between situations.