Measurement of cardiac related biosignals in wearables during real life

This thesis presents the results of the comparison of three devices for the validation study of continuous Pulse Rate (PR) measurements performed by the PR Algorithm on EmbracePlus data. In the study we compare them to signals obtained with a gold standard electrocardiography (ECG) system and an additional device (PPG). The PR Algorithm was tested on a diverse population of about 30 healthy adults with heterogeneous demographic characteristics (age, gender, skin tone) during a free living condition protocol. It lasts 24 hours of continuous recording and includes different activities typical of daily life. The main goal of this thesis is to define an ecient protocol that allows to obtain data in a real-life scenario with the three devices, and to use them for the algorithm validation. Participants wore an EmbracePlus device which recorded wrist sensor data, used as input to the PR Algorithm. The device that monitors the ECG was the Polar H10 and the additional device was the AppleWatch, another bracelet that monitors cardiac activity with the same technology as the EmbracePlus. The results are not definitive. This study highlighted that the PR algorithm is accurate in no-motion conditions and achieves good performance also in more challenging cases if we consider the motion information and the quality of the signal. However, these forces us to exclude a great part of the data gathered, so more aspects need to be investigated.

Questa tesi presenta i risultati del confronto di tre dispositivi per la validazione dell’algoritmo di Pulse Rate (PR) dell’EmbracePlus. Il confronto è stato fatto considerando un ECG, ”golden standard” per la misurazione del segnale cardiaco, e un altro dispositivo che misura la PPG. L’algoritmo è stato testato su circa 30 adulti sani con caratteristiche demografiche eterogenee (età, sesso, tono della pelle) durante un protocollo di condizioni di vita reale. Il protocollo comprende 24 ore di monitoraggio continuo e prevede diverse attività tipiche della vita quotidiana. Il focus principale di questa tesi è quello di definire un protocollo adeguato per consentire di ottenere dati registrati in condizione di vita reali con tre dispositivi e usarli nella validazione dell’algoritmo. I partecipanti hanno indossato un EmbracePlus che registrava i dati per l’algoritmo di PR. Il dispositivo usato per rilevare l’ECG è la Polar H10 e il dispositivo aggiuntivo è l’AppleWatch, un altro braccialetto che monitora l’attività cardiaca con la stessa tecnologia dell’ EmbracePlus. I risultati non sono definitivi. Questo studio ha evidenziato che l’algoritmo fino ad ora utilizzato è accurato in condizioni di assenza di movimento. Esso raggiunge buone prestazioni anche in casi più dicili se si considerano le informazioni sul movimento e la qualità del segnale. Tuttavia, queste considerazioni aggiuntive costringono ad escludere una gran parte dei dati raccolti, quindi altri aspetti devono essere indagati prima di poter concludere questo studio.