Adquisición de información relativa a los niveles de colesterol en sangre mediante el análisis morfológico de la señal PPG: Estudio de factibilidad
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Date
2024
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Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
The detection of cholesterol is carried out through an invasive procedure that involves the extraction of blood through venipuncture, which allows the analysis and measurement of lipids through enzymatic methods, for its part, this technique involves pain, emotional distress and risk of infection. Therefore, this study investigated whether the information provided by the morphology of the PPG signal can predict existing cholesterol levels. 160 features of the morphological parameters of the PPG signal were extracted from forty-six records of people with high (n=12), medium-high (n=18) and optimal (n=16) cholesterol levels. In addition, the correlation analysis, Relief, mRMR and F-test were used to reduce dimensionality and redundancy in the characteristics, implementing the more optimal ones in the different families of models such as regression trees, support vector machines and Gaussian processes. The combination of the selection method and model, which showed the best performance was the Relieff and Rational Quadratic GPR respectively, achieving a root mean square error (RSME) of 2,710 mg/dL and a mean absolute error (MAE) of 1,372 mg/dL. Likewise, a large part of the implemented models obtained better performance with the previous method. Acquiring information on cholesterol levels is feasible using the study of the morphology of the PPG signal, in turn, these results could be useful due to the great contribution of PPG characteristics that were significantly correlated with lipid concentration in blood
Description
La detección de colesterol se realiza mediante un procedimiento invasivo que implica la extracción de sangre mediante punción venosa, la cual permite el análisis y medición de lípidos a través de métodos enzimáticos, por su parte, esta técnica implica dolor, angustia emocional y riesgo de infección. Con base en esto, el presente estudio investigó si la información proporcionada por la morfología de la señal PPG puede predecir los niveles de colesterol que existen. Se extrajeron 160 características de los parámetros morfológicos de la señal PPG a partir de cuarenta y seis registros de personas con niveles de colesterol alto (n=12), medio alto(n=18) y óptimo (n=16). Además, se empleó el análisis de correlación, Relieff, mRMR y F-test para lograr reducir dimensionalidad y redundancia en las características, implementando las óptimas en las diferentes familias de modelos como árboles de regresión, máquinas de soporte vectorial y procesos Gaussianos. La combinación del método de selección y modelo, que mejor desempeño mostró fue el Relieff y Rational Quadratic GPR respectivamente, logrando una raíz del error cuadrático medio (RSME) de 2.710 mg/dL y un error absoluto medio (MAE) de 1.372 mg/dL. Así mismo, de los modelos implementados gran parte obtuvo mejor rendimiento con el anterior método. Esto sugiere que adquirir información de los niveles de colesterol es factible empleando el estudio de la morfología de la señal PPG, a su vez, estos resultados podrían ser útiles debido a la gran contribución de las características de PPG que estuvieron significativamente correlacionadas con la concentración del lípido en sangre.
Keywords
Fotopletismografía, colesterol, análisis morfológico, modelos de aprendizaje, perfil lipídico
Citation
Villota Ojeda, A. V., & Villota Ojeda, M. Y. (2024). Adquisición de información relativa a los niveles de colesterol en sangre mediante el análisis morfológico de la señal PPG: Estudio de factibilidad. Universidad Santiago de Cali.