Numeerisen derivointimenetelmän vaikutus valtimopuuston kunnosta kertovan Aging index -parametrin arvoon
Jahkola, Juuso (2023)
2023
Bioteknologian ja biolääketieteen tekniikan kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Biotechnology and Biomedical Engineering
Lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunta - Faculty of Medicine and Health Technology
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-11-15
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202311099522
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202311099522
Tiivistelmä
Fotopletysmografia (engl. Photoplethysmography, PPG) on optinen mittausmenetelmä, jonka avulla voidaan määrittää useita henkilön terveydentilasta kertovia parametreja. Eräs PPG-mittauksella määritettävä parametri, Aging index (AGI), kertoo valtimopuuston jäykkyydestä. Valtimopuuston jäykkyys lisääntyy iän myötä ja voi aiheuttaa terveysongelmia, kuten systolisen verenpaineen nousua. AGI:n määrittämiseen tarvitaan numeerisen derivoinnin menetelmiä, joita on useita. Tässä työssä vertaillaan näitä derivointimenetelmiä AGI:n laskennassa. Työn tarkoituksena on selvittää, onko derivointimenetelmän valinnalla vaikutusta AGI-parametrin arvoon, eli poikkeavatko eri menetelmin määritetyt tulokset toisistaan. Vastaavia vertailuita on kirjallisuudessa hyvin vähän tai mahdollisesti ei ollenkaan, mikä toimi motivaationa työn tekemiselle.
Työ jakautuu teoriaosuuteen ja kokeelliseen osuuteen. Teoriaosuudessa esitellään valtimojäykkyyden syitä ja seurauksia sekä valtimojäykkyyden määrittämistä PPG-mittauksen avulla. Lisäksi teoriaosuudessa käsitellään numeerisen derivoinnin teoriaa ja esitellään työn kannalta tärkeimpiä numeerisen derivoinnin sekä signaalinkäsittelyn menetelmiä. Kokeellisessa osuudessa määritetään AGI-arvoja mittausdatasta käyttäen kuutta erilaista kohinaisen datan derivointimenetelmää ja selvitetään tilastollisen analyysin avulla, onko derivointimenetelmien välillä eroavaisuuksia AGI:n laskennassa. Mittausdatana käytettiin avoimesti saatavilla olevaa 29:n henkilön PPG-mittausdatasta koostuvaa aineistoa.
Tutkimuksen tulos on, että numeerisella derivointimenetelmällä on vaikutusta AGI-parametrin arvoon. Menetelmien väliltä löydettiin tilastollisesti merkitseviä eroja yhden prosentin riskitasolla. Tilastollisen merkitsevyyden määrityksen lisäksi tehtiin efektikokotestejä, joiden tulokset tukivat tilastollisten testien tuloksia. Työ ei ota kantaa derivointimenetelmien keskinäiseen paremmuuteen AGI:n määrittämisessä, vaan ainoastaan osoittaa, että derivointimenetelmän valinnalla voi olla vaikutusta lopputulokseen. Tuloksen myötä voidaan sanoa, että AGI:a käsittelevissä tutkimuksissa olisi erityisen suositeltavaa raportoida käytetty derivointimenetelmä tutkimuksen toistettavuuden ja tulosten vertailukelpoisuuden vuoksi.
Työ jakautuu teoriaosuuteen ja kokeelliseen osuuteen. Teoriaosuudessa esitellään valtimojäykkyyden syitä ja seurauksia sekä valtimojäykkyyden määrittämistä PPG-mittauksen avulla. Lisäksi teoriaosuudessa käsitellään numeerisen derivoinnin teoriaa ja esitellään työn kannalta tärkeimpiä numeerisen derivoinnin sekä signaalinkäsittelyn menetelmiä. Kokeellisessa osuudessa määritetään AGI-arvoja mittausdatasta käyttäen kuutta erilaista kohinaisen datan derivointimenetelmää ja selvitetään tilastollisen analyysin avulla, onko derivointimenetelmien välillä eroavaisuuksia AGI:n laskennassa. Mittausdatana käytettiin avoimesti saatavilla olevaa 29:n henkilön PPG-mittausdatasta koostuvaa aineistoa.
Tutkimuksen tulos on, että numeerisella derivointimenetelmällä on vaikutusta AGI-parametrin arvoon. Menetelmien väliltä löydettiin tilastollisesti merkitseviä eroja yhden prosentin riskitasolla. Tilastollisen merkitsevyyden määrityksen lisäksi tehtiin efektikokotestejä, joiden tulokset tukivat tilastollisten testien tuloksia. Työ ei ota kantaa derivointimenetelmien keskinäiseen paremmuuteen AGI:n määrittämisessä, vaan ainoastaan osoittaa, että derivointimenetelmän valinnalla voi olla vaikutusta lopputulokseen. Tuloksen myötä voidaan sanoa, että AGI:a käsittelevissä tutkimuksissa olisi erityisen suositeltavaa raportoida käytetty derivointimenetelmä tutkimuksen toistettavuuden ja tulosten vertailukelpoisuuden vuoksi.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [9001]