Denyut nadi manusia merupakan informasi penting untuk mengetahui kondisi fisiologis maupun psikologis manusia. Denyut nadi berkaitan secara langsung dengan denyut jantung karena denyut nadi merupakan dampak dari perubahan volume darah pada nadi yang disebabkan oleh aktifitas jantung yang memompa darah ke seluruh tubuh secara periodik. Rasio denyut jantung berubah bergantung pada kondisi fisiologis maupun psikologis yang mempengaruhi. Photoplethysmography (PPG) adalah suatu teknik optik non-invasif untuk mendeteksi perubahan volume darah mikrovaskular dalam jaringan. PPG memberikan informasi penting dari sistem kardiovaskular manusia, antara lain denyut jantung, saturasi oksigen dalam darah, laju respirasi, tekanan darah serta elastisitas arteri. Sinyal PPG diekstraksi melalui pemancar LED, yang menghasilkan cahaya yang menerangi kulit di ujung jari, daun telinga, atau dahi. Dioda fotosensitif digunakan untuk mengetahui cahaya yang diserap oleh jaringan tubuh dari waktu ke waktu, dan pengukuran ini dapat menginformasikan perubahan volume darah. Karakteristik sinyal PPG bervariasi berdasarkan waktu dikarenakan adanya gerakan dan perubahan jaringan lokal, sehingga wajar untuk mengasumsikannya sebagai proses acak daripada deterministik. Biasanya, akurasi dan keandalan sinyal PPG tidak memuaskan karena sangat dipengaruhi oleh motion artifact, yang membawa ketidakpastian pada perhitungan parameter fisiologis serta frekuensinya yang tumpang tindih dengan denyut jantung.
Motion artifact merupakan noise yang cukup rumit, yang terjadi karena perpindahan posisi sensor probe oleh gerakan pasien. Akibat motion artifact, bentuk sinyal PPG menjadi terganggu, sehingga diagnosis menjadi tidak tepat, pengobatan menjadi tidak efisien, serta biaya perawatan meningkat. Motion artifact salah satunya terkait dengan gerakan jari secara horizontal atau vertikal sehingga menyebabkan tekanan vena menjadi rendah. Gangguan ini mempengaruhi sinyal PPG sehingga menghasilkan akurasi yang lebih rendah.
Noise dalam suatu sinyal biomedis dapat direduksi menggunakan denoiser, yang terdiri dari filter dan estimator. Filter banyak digunakan dalam pengolahan sinyal untuk menghilangkan noise, terdiri dari analog dan digital. Filter digital selanjutnya dibagi menjadi dua jenis, yaitu Infinite Impulse Response (IIR) filter dan Finite Impulse Response (FIR) filter. Estimator memiliki fungsi yang sama dengan filter, dengan pendekatan metode estimasi sehingga dapat memperkirakan pola sinyal yang sebenarnya (tanpa noise), terdiri dari filter adaptif (Wiener Filter) dan estimator optimal (Kalman filter).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa denoiser yang menggunakan metode filter Kalman dan disempurnakan menghasilkan sinyal PPG dengan amplitudo mendekati sinyal asli, nilai signal to noise ratio yang tinggi, dan persentase kesalahan ekstraksi denyut nadi yang rendah. Namun, indeks augmentasi persentase kesalahan ekstraksi data menunjukkan nilai yang tinggi. Sinyal PPG dari filter Kalman denoiser yang ditingkatkan memiliki amplitudo yang paling dekat dengan sinyal asli, nilai SNR tertinggi, dan persentase kesalahan ekstraksi data denyut nadi terendah. Oleh karena itu, indeks augmentasi persentase kesalahan ekstraksi data menunjukkan nilai yang lebih tinggi daripada filter FIR dan IIR.
Penulis : Suryani Dyah Astuti
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di: https://www.rmj.org.pk/fulltext/27-1644757161.pdf
