Calcolo della frequenza cardiaca e analisi di segnali ECG da dispositivi wireless in movimento

The analysis of physiological signals is crucial in the fields of health and science of sport, especially for the prevention and diagnosis of diseases, such as sport-related sudden cardiac death (SCD). The electrocardiogram (ECG) plays a key role, being the main tool for detecting cardiovascular disease, which remains the leading cause of mortality. This study proposes a method for identifying the key points of an ECG, particularly when acquired via wearable devices. The analysis was conducted on signals recorded by the Zephyr BioHarness 3.0 device, used as a reference, and by a new wireless ECG device called WECG, used as a test device. From the results obtained, the parameters of most interest, such as P- and T-waves and the QRS complex, were calculated in order to conduct a statistical analysis with which to compare the reliability of the test device against the gold-standard. In addition, a heart rate (HR) analysis was performed in order to integrate further information on the health of the test subjects. The results showed a good reliability of both devices, with an average deviation of -0.01 bpm and only small variations in specific parameters; a strong concordance was also observed, confirmed by a Pearson correlation coefficient value of 0.99. Thus, the implementation of these advanced methods for ECG analysis could significantly improve patient monitoring and subsequent outcomes in both clinical and sports settings: in the clinical setting, high accuracy is essential for diagnosing arrhythmias or other cardiac conditions, while in the sports setting, slightly lower accuracy may be sufficient for monitoring cardiac performance and fatigue.

L’analisi dei segnali fisiologici è cruciale nei campi della sanità e della scienza dello sport, soprattutto per la prevenzione e diagnosi di patologie, come la morte cardiaca improvvisa correlata allo sport (Sport-Related Sudden Cardiac Death, SCD). L’elettrocardiogramma (ECG) svolge un ruolo fondamentale, essendo il principale strumento per rilevare le malattie cardiovascolari, che rimangono la causa principale di mortalità. Questo studio propone un metodo per l’identificazione dei punti chiave di un ECG, in particolare quando acquisito tramite dispositivi indossabili. L’analisi è stata condotta su segnali registrati dal dispositivo Zephyr BioHarness 3.0, utilizzato come riferimento, e da un nuovo dispositivo ECG wireless denominato WECG, impiegato come dispositivo di test. Dai risultati ottenuti sono stati calcolati i parametri di maggior interesse, quali le onde P e T e il complesso QRS, al fine di condurre un’analisi statistica con la quale confrontare l’affidabilità del dispositivo di prova rispetto al gold-standard. Inoltre, è stata svolta un’analisi della frequenza cardiaca (Heart Rate, HR) per poter integrare ulteriori informazioni sulla salute dei soggetti testati. I risultati hanno mostrato una buona affidabilità di entrambi i dispositivi, con una media degli scarti pari a -0,01 bpm e solo piccole variazioni in specifici parametri; si è osservata inoltre una forte concordanza, confermata da un valore del coefficiente di correlazione di Pearson pari a 0,99. Dunque, l’implementazione di questi metodi avanzati per l’analisi dell’ECG potrebbe significativamente migliorare il monitoraggio dei pazienti e i conseguenti esiti, sia in ambiti clinici che sportivi: in ambito clinico risulta essenziale una precisione elevata per diagnosticare aritmie o altre condizioni cardiache, mentre in ambito sportivo può essere sufficiente un’accuratezza leggermente inferiore per il monitoraggio delle prestazioni e della fatica cardiaca.