การตรวจจับโรคหัวใจเต้นพลิ้วจาก photoplethysmography ใน smartwatch ด้วย deep learning

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พลีน สมจิต, ซากุระ ยามาชิตะ, วรดร เป็งใจ

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

สรพงษ์ สมสอน, สรวัฒน์ ยามสุข

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวารีเชียงใหม่

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2564

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

หัวใจเต้นพลิ้วหรือ Atrial Fibrillatio คือการที่หัวใจเต้นแต่มีจังหวะไม่สม่ำเสมอ หัวใจห้องบนและล่างทำงานสัมพันธ์กัน ถ้าหากปล่อยไว้อาจนำไปสู่ปัญหาสุขภาพที่ร้ายแรงได้ เนื่องจากหากหัวใจสูบฉีดผิดปกติ จะทำให้เลือดไม่สามารถไหลเวียนไปเลี้ยงร่างกายได้สะดวก หรือเกิดลิ่มเลือดขึ้นภายในหลอดเลือด จนทำให้เลือดไปเลี้ยงอวัยวะต่าง ๆ ไม่เพียงพอและนำไปสู่โรคอื่นๆ จากการค้นขว้าพบว่าผู้ที่เป็นโรคหัวใจเต้นพลิ้ว มี37,574ล้านคน(Verona University Hospital,2560)และปริมาณเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ โดยที่ผู้สียชีวิตจากโรคนี้อยู่ที่250,000ต่อปี(Duke University, 2552) แปลว่าตั้งแต่ปีนั้นผู้ที่เสียชีวิตจากโรคหัวใจเต้นพลิ้วมีถึง3,000,000คนและจะเพิ่มขึ้น

โดยปกติแล้วการตรวจโรคหัวใจจะใช้วิธีการการบันทึกคลื่นไฟฟ้าชนิดติดตัว (Holter moniter) ซึ่งคือการตรวจโดยนำเครื่องมือนี้พกติดตัวตลอด 24 ชั่วโมงเพื่อให้ทราบว่ากิจกรรมต่างๆ ใน 24 ชั่วโมง ของผู้รับการตรวจมีผลทำให้คลื่นไฟฟ้าหัวใจเปลี่ยนแปลงไปหรือไม่ และเมื่อครบตามกำหนดเวลาจึงนำเทปที่บันทึกไว้มาแปลผลโดยเข้าเครื่องคอมพิวเตอร์ เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้ว่ามีความผิดปกติหรือไม่ หรือการใช้เครื่องMRIซึ่งใช้คลื่นความถี่วิทยุไปยังผู้ป่วยอยู่ในอุโมงค์สนามแม่เหล็กแรงสูงเพื่อหาความสามารถในการบีบตัวของหัวใจ และสามารถใช้ดูเส้นเลือดเลี้ยงหัวใจว่าอุดตันหรือไม่ แต่ทั้งนี้การตรวจโรคหัวใจด้วยวิธีการข้างต้นผู้ป่วยต้องไปพบแพทย์เพื่อทำการตรวจ ซึ่งจะใช้เวลานาน มีค่าใช้จ่ายและบางครั้งอาจไม่แสดงอาการในช่วงเวลาที่ทำการตรวจ

คณะผู้จัดทำจึงมีแนวคิดที่จะศึกษาวิธีการตรวจสอบอาการของหัวใจเต้นพลิ้วในขั้นต้น ซึ่งปัจจุบัน smartwatch ส่วนใหญ่มีฟังก์ชั่นที่ตรวจจับคลื่นหัวใจในรูปแบบสัญญาณ PPG เช่นของ HUAWEI, XIAOMI, OPPO, T03, สมาร์ทสายรัดข้อมือ H66 Plus, สายรัดข้อมือ HR PPG ECG ฯลฯ

และในโครงงานนี้ใช้ชุดข้อมูลจาก Institute of Electrical and Electronics Engineers เพื่อสร้างโมเดลการจำแนกลักษณะสัญญาณ PPG(Photoplethysmography) ที่เป็นโรคหัวใจเต้นพลิ้วจากลักษณะสัญญาณ PPG ที่เต้นปกติ และนำข้อมูลด้านสุขภาพอื่นๆ ของผู้ใช้ได้ เช่น เพศ อายุ อัตราการเต้นของหัวใจปกติ อัตราการเต้นของหัวใจสูงสุด ประวัติการเป็นโรคเบาหวาน โรคความดัน โรคหัวใจ และโรคไขมันในเส้นเลือดสูง มาประกอบน่าจะวิเคราะห์หาความเสี่ยงที่จะเป็นโรคหัวใจเต้นพลิ้วออกมา