Пассивный мониторинг частоты сердечных сокращений при использовании смартфона в повседневной жизни

Частота сердечных сокращений в покое (resting heart rate, RHR) является важным биомаркером сердечно-сосудистого здоровья и смертности1–3, однако пассивное длительное отслеживание обычно требует ношения носимого устройства, что ограничивает его доступность. В этой работе мы представляем систему пассивного мониторинга частоты сердечных сокращений (PHRM) — систему глубокого обучения, использующую фотоплетизмографию на основе лицевого видео для пассивных измерений частоты сердечных сокращений (HR) и RHR во время обычного взаимодействия со смартфоном. Наша система была разработана на основе 192 353 видео от 485 участников и валидирована на 162 546 видео от 211 участников в лабораторных и реальных условиях, что, насколько нам известно, представляет собой самое крупное исследование верификации такого рода. PHRM превзошла современные методы по нашим бенчмаркам. По сравнению со справочными электрокардиограммами PHRM достигла средней абсолютной процентной ошибки (MAPE) ниже 10% для измерений HR в трех группах по тону кожи: светлая, средняя и темная пигментация, удовлетворяя отраслевым стандартам точности; MAPE для каждой группы по тону кожи была не хуже, чем у остальных. Ежедневная RHR, измеренная PHRM, имела среднюю абсолютную ошибку менее пяти ударов в минуту по сравнению с носимым трекером HR и была ассоциирована с известными факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний. Эти результаты подчеркивают потенциал смартфонов для обеспечения пассивного и справедливого мониторинга здоровья сердца. Для содействия дальнейшим исследованиям мы публично публикуем большой аннотированный набор видеоданных со смартфонов вместе с предобученной моделью для измерения HR. Модель машинного обучения, использующая камеры смартфона для фонового измерения частоты сердечных сокращений во время обычного повседневного использования телефона и последующей оценки частоты сердечных сокращений в покое, может облегчить людям мониторинг здоровья сердца.