Feasibility of Continuous Respiratory Volume Monitoring with Indirect Measurements

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2016-10-25
Department
Major/Subject
Lääketieteellisen tekniikan pääaine
Mcode
F3001
Degree programme
Teknillisen fysiikan ja matematiikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
37
Series
Abstract
Respiratory rate is a routinely monitored vital parameter in hospitals. Despite the change in respiratory rate often being the first sign of patient deterioration, it is not always a sufficient indicator of patient’s ventilatory status. A number of adverse events could be reacted to earlier if also the respiratory volume was monitored. In this work, feasibility of indirect respiratory volume measurements was assessed. Impedance pneumography (IP) and respiratory inductance plethysmography (RIP) measurement data from 15 measurement sessions with voluntary test subjects were analyzed. Signal amplitude was used to track relative minute volume values. Furthermore, a signal quality indicator was developed to detect sections of signal where the relative volume estimate was unreliable. The average coefficient of determination, R2, for the best RIP signal evaluation method was 0.71 while it was 0.53 for IP. RIP is more accurate than IP, but requires an extra sensor whereas IP can be measured simultaneously with ECG using the same electrodes. The developed signal quality index method improved coefficient of determination between the reference method and IP measurement to R2 = 0.66. The relative volume information is lost with patient posture change, but this change could be detected using other methods. These results show that IP and RIP can detect trends in respiratory volume.

Hengitystiheyttä seurataan sairaaloissa rutiininomaisesti. Vaikka muutos hengitystiheydessä usein kertoo potilaan tilan heikentymisestä, se ei yksin riitä kuvaamaan potilaan hengityksen tilaa. Useisiin haitallisiin tilanteisiin voitaisiin reagoida aiemmin jos seurattaisiin myös hengitystilavuutta. Tässä työssä tutkittiin hengitystilavuuden seurannan toteutettavuutta epäsuorin mittausmenetelmin. Impedanssipneumografia- (IP) ja induktanssipletysmografiasignaalit (RIP) mitattiin ja analysoitiin 15 mittauksesta vapaaehtoisilta koehenkilöiltä. Signaalin amplitudin perusteella laskettiin suhteellisia minuuttivolyymiarvoja. Myös signaalin laadun mittari kehitettiin havaitsemaan signaalin sellaiset osiot, joissa arvioitu suhteellinen minuuttitilavuus oli epäluotettava. Selitysasteen, R 2, keskiarvo parhaalle RIP-menetelmälle oli 0.71 ja IP- menetelmälle 0.53. RIP on tarkempi kuin IP, mutta RIP vaatii oman sensorin, kun taas IP voidaan mitata yhdenaikaisesti EKG:n kanssa samoista elektrodeista. Kehitetty signaalin laadun mittari paransi IP-menetelmän selitysastetta arvoon R2 = 0.66. Tieto suhteellisesta hengitystilavuudesta menetetään potilaan asennon muutoksen myötä, mutta asennon muutos voidaan havaita muilla menetelmillä. Tulokset osoittavat, että IP ja RIP havaitsevat hengitystilavuuden suhteelliset muutokset.
Description
Supervisor
Parkkonen, Lauri
Thesis advisor
Uutela, Kimmo
Keywords
monitoring, respiration volume, indirect measurement, respiratory inductance plethysmography, impedance pneumography
Other note
Citation