Blood pressure measurement through a wearable device : development and validation of a cuffless method

The aim of the present thesis is to develop and validate a cuffless method for blood pressure measurement through a wearable device. The goal has been achieved through the “time delay” method, with the underlying principle of the time relation it takes for a blood volume to travel from the heart to a peripheral site. This time, inversely proportional with the blood pressure, is obtained as the time occurring between the R peak of the electrocardiographic signal and a marker point on the photoplethysmographic wave. Such physiological signals are recorded by using a L.I.F.E. Italia S.r.l. wearable device, made of a sensorized shirt and wristband. From the obtained time delay and other features of the photoplethysmographic wave, a liner regression model has been implemented in order to estimate the corresponding blood pressure variations. Then, according to the international standards, model performances have been assessed comparing the estimates with the measurements provided by a certified digital sphygmomanometer. The results obtained during this study are notable according to the standards, requiring the 85% of the errors lower than 10 mmHg and a mean absolute error lower than 7 mmHg.

Il presente progetto di tesi si pone l’obiettivo di identificare e validare un metodo cuffless di monitoraggio della pressione arteriosa per mezzo di un dispositivo indossabile. Allo scopo, si è utilizzato un metodo di “time delay”, basato sul tempo che un volume di sangue impiega per propagarsi dal cuore fino alle periferie del corpo. Questo ritardo, inversamente proporzionale alla pressione arteriosa, viene calcolato come il tempo che intercorre tra il picco R del segnale elettrocardiografico e un punto caratteristico dell’onda pletismografica registrata al polso. Tali segnali fisiologici sono stati acquisiti per mezzo di un dispositivo indossabile sviluppato da L.I.F.E. Italia S.r.l., costituito da una maglia ed un polsino sensorizzati. Calcolati il ritardo temporale desiderato ed altre caratteristiche dell’onda pletismografica, si è costruito un modello di regressione lineare in grado di restituire le corrispondenti variazioni di pressione arteriosa. A questo punto, in accordo con gli standard internazionali, si sono valutate le performance del modello confrontando le stime da esso restituite con le misure fornite da uno sfigmomanometro digitale certificato. A fronte dei risultati ottenuti, si può concludere che il metodo proposto risulta soddisfare i requisiti posti dagli standard che richiedono almeno l’85% degli errori di stima inferiori ai 10 mmHg ed un errore medio assoluto inferiore ai 7 mmHg.