Bewertung der Präzision der kontaktlosen Herzfrequenzüberwachung

In dieser Pilotstudie wird die Genauigkeit der Video-Photoplethysmografie (vPPG) im Gesicht untersucht, die in der Technologie der Shen KI zur Messung der Herzfrequenz (HR) nur mit einer Smartphone-Kamera verwendet wird.

Da die kontaktlose Überwachung in der Telemedizin und im digitalen Gesundheitswesen immer wichtiger wird, ist die Bewertung der Leistung von vPPG über verschiedene Zeitfenster hinweg von entscheidender Bedeutung, insbesondere seine Fähigkeit, zuverlässige, quasi-sofortige (schnell reagierende) Messungen durchzuführen. Im Rahmen der Studie wurden die vPPG-Ergebnisse von Shen AI unter kontrollierten Bedingungen mit dem EKG, dem klinischen Goldstandard, verglichen.

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Wichtige Erkenntnisse: Beispiellose Genauigkeit in kurzen Zeitfenstern

Die Studie bestätigt das vPPG von Shen AI als hochgenaues Instrument für die berührungslose Herzfrequenzüberwachung und zeigt eine außergewöhnliche Leistung über lange und kurze Messfenster hinweg:

• Benchmark-Herzfrequenz von 60 Sekunden: Mit einem mittleren absoluten Fehler (MAE) von nur 0,1 Schlägen pro Minute wurde eine nahezu perfekte Genauigkeit erreicht. 100% der Messungen lagen innerhalb von 1 bpm vom Referenz-EKG.
• Zuverlässige 10-Sekunden-Herzfrequenz: Für Durchschnittswerte mit kurzen Zeitfenstern lag der MAE nur bei 0,2 Schlägen pro Minute, wobei 99,8% der Werte innerhalb von 1 Schlägen pro Minute lagen.
• Validierung der quasi-augenblicklichen (4 Sekunden) Herzfrequenz: Dies ist die erste vPPG-Studie, die die Leistung bei dieser Geschwindigkeit validiert. Selbst bei diesen schnell reagierenden Werten lag der MAE-Wert bei 0,4 Schlägen pro Minute, wobei 94,5% der Ergebnisse innerhalb von 1 Schlägen pro Minute lagen.
• Hohe Korrelation: Die Korrelationskoeffizienten überstiegen in allen Zeitfenstern 0,99.

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Zusammenfassung der Forschung

Im Folgenden finden Sie einen Auszug aus dem Artikel „Videophotoplethysmographie im Gesicht zur Messung der durchschnittlichen und quasi-momentanen Herzfrequenz: eine Pilotvalidierungsstudie“.

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Hintergrund: Die Videophotoplethysmographie (vPPG) ist eine berührungslose optische Technik zur Aufzeichnung von Blutpulsationen in den Blutgefäßen der Haut mit einer Digitalkamera, die zunehmend zur Messung oder Schätzung verschiedener physiologischer Parameter eingesetzt wird. In dieser Studie untersuchten wir die Genauigkeit von Messungen der durchschnittlichen und quasi augenblicklichen Herzfrequenz (HR), die mithilfe der Gesichts-vPPG-Technologie Shen.AI Vitals und einer Smartphone-Kamera durchgeführt wurden.

Methoden: Wir untersuchten 35 gesunde Probanden in sitzender Position (Durchschnittsalter 25 Jahre, 17 Frauen). Videoaufnahmen der Gesichter der Teilnehmer wurden mit der Frontkamera eines auf einem Stativ montierten Smartphones aufgenommen. Parallel dazu wurde ein 1-Kanal-Brust-Elektrokardiogramm (EKG) aufgezeichnet, um Referenzwerte für die Herzfrequenz zu erhalten (Durchschnittswert aus der gesamten 60-sekündigen Messung und mehrere Werte, gemittelt über Zeiträume von 10 s oder 4 s während der Messung).

Ergebnisse: Die mittleren absoluten Fehler betrugen 0,1, 0,2 und 0,4 Schläge pro Minute (bpm) für die Herzfrequenz, die über einen Zeitraum von 60 s, 10 s bzw. 4 s gemittelt wurden. Die Fehler überstiegen in 100,0%, 99,8% bzw. 94,5% der Fälle 1 Schläge pro Minute nicht. In letzterem Fall umfasste unsere Stichprobe fast 1.900 HR-Werte aus einem relativ weiten Bereich (46—117 Schläge pro Minute). Unabhängig vom Zeitpunkt der Mittelung der Herzfrequenz war die Korrelation zwischen den VPPG-Werten und den Referenzwerten sehr stark (r > 0,99, P < 0,001).

Fazit: Bei überwiegend jungen, weißen, sitzenden Probanden lieferte die getestete vPPG-Technologie hochgenaue HR-Messungen, sowohl wenn die Werte über 60 s gemittelt wurden, als auch bei kurzfristigen Werten, die über 10 s gemittelt wurden, oder quasi-momentanen Werten, die über 4 s gemittelt wurden. Unseres Wissens ist dies die erste Studie zur vPPG-Technologie, die quasi-sofortige HR-Messungen (gemittelt über Zeiträume von weniger als 5 s) untersucht. Die Ergebnisse sollten in einer größeren Studie mit größerer Vielfalt in Bezug auf Alter, Hautton und Lichtverhältnisse bestätigt werden.

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Einzelheiten zur Recherche

Titel: Videophotoplethysmografie im Gesicht zur Messung der durchschnittlichen und quasi-momentanen Herzfrequenz: eine Pilotvalidierungsstudie
Autoren: Leszek Pstras, Tymoteusz Okupnik, Beata Ponikowska, Bartlomiej Paleczny
Institutionen: Nalecz-Institut für Biokybernetik und Biomedizintechnik, Polnische Akademie der Wissenschaften und Medizinische Universität Wroclaw
Veröffentlicht am 24. September 2025

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Lesen Sie die vollständige Studie hier.

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