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Passive Heart Rate Monitoring During Smartphone Use in Everyday Life

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저자

Shun Liao, Paolo Di Achille, Jiang Wu, Silviu Borac, Jonathan Wang, Xin Liu, Eric Teasley, Lawrence Cai, Yuzhe Yang, Yun Liu, Daniel McDuff, Hao-Wei Su, Brent Winslow, Anupam Pathak, Shwetak Patel, James A. Taylor, Jameson K. Rogers, Ming-Zher Poh

개요

본 논문은 심장 건강 및 사망률의 중요한 바이오마커인 안정시 심박수(RHR)를 웨어러블 기기 없이 스마트폰의 얼굴 영상 기반 광용적맥파측정술(photoplethysmography, PPG)을 이용하여 측정하는 딥러닝 시스템인 PHRM을 제시합니다. 495명의 참가자로부터 얻은 225,773개의 영상을 사용하여 개발되었고, 205명의 참가자로부터 얻은 185,970개의 영상으로 실험실 및 일상 환경에서 검증되었습니다. 이는 동종 연구 중 가장 큰 규모의 검증 연구입니다. 심전도(ECG)와 비교하여 세 가지 피부색 그룹(밝음, 중간, 어두움) 모두에서 심박수 측정의 평균 절대 백분율 오차(MAPE)가 10% 미만이었으며, 각 피부색 그룹 간의 MAPE는 동등했습니다. 웨어러블 심박수 추적기와 비교하여 PHRM으로 측정한 일일 RHR은 평균 절대 오차가 5 bpm 미만이었으며, 알려진 위험 요소와 연관성이 있었습니다. 이러한 결과는 스마트폰을 이용한 수동적이고 공정한 심장 건강 모니터링의 가능성을 보여줍니다.

시사점, 한계점

시사점:
스마트폰 카메라를 이용한 비침습적이고 편리한 안정시 심박수 측정 가능성 제시
다양한 피부색에 대한 측정 정확도의 공정성 확인
웨어러블 기기에 대한 접근성 제한 없이 심혈관 건강 모니터링 가능성 제시
안정시 심박수와 알려진 위험 요소 간의 연관성 확인
한계점:
연구 참가자의 다양성이 더욱 확장될 필요가 있음 (연령, 성별, 인종 등)
실제 임상 환경에서의 장기간 검증 필요
조명 변화, 얼굴 각도 등 환경적 요인에 대한 추가적인 연구 필요
스마트폰 카메라의 해상도 및 성능에 따른 측정 정확도 차이에 대한 고찰 필요
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