Détection des battements dans le photopléthysmogramme : benchmarking d'algorithmes open-source

Le signal de photopéthysmographie (PPG) est largement utilisé dans les oximètres de pouls et les montres intelligentes. Une étape fondamentale dans l’analyse du signal PPG consiste à détecter les battements cardiaques. Plusieurs algorithmes de détection des battements PPG ont été proposés, bien que l’algorithme le plus performant reste incertain. Objectif : Cette étude visait à : (i) développer un cadre permettant de concevoir et d’évaluer des détecteurs de battements PPG ; (ii) évaluer la performance de ces détecteurs dans diverses situations d’utilisation ; et (iii) examiner l’impact des caractéristiques démographiques et physiologiques du patient sur leur performance. Approche : Quinze algorithmes de détection des battements ont été évalués en comparaison avec les battements cardiaques dérivés de l’électrocardiogramme, à l’aide de données provenant de huit jeux de données. La performance a été mesurée à l’aide du score F1, qui combine la sensibilité et la valeur prédictive positive. Résultats principaux : Huit détecteurs ont montré une bonne performance en l’absence de mouvement, avec des scores F1 supérieurs ou égaux à 90 % sur les données hospitalières et les données portables recueillies au repos. Leur performance s’est dégradée lors de l’exercice physique, avec des scores F1 compris entre 55 % et 91 % ; elle était également moindre chez les nouveau-nés par rapport aux adultes, avec des scores F1 de 84 à 96 % chez les nouveau-nés contre 98 à 99 % chez les adultes ; enfin, elle était moins bonne en présence de fibrillation auriculaire (FA), avec des scores F1 de 92 à 97 % en FA, contre 99 à 100 % en rythme sinusal normal. Signification : Deux algorithmes PPG, désignés respectivement « MSPTD » et « qppg », se sont révélés les plus performants, présentant des caractéristiques complémentaires. Ces résultats peuvent guider le choix d’un algorithme de détection de battements PPG adapté à un contexte donné. Les algorithmes, les jeux de données et le cadre d’évaluation sont disponibles gratuitement.