Design, development and validation of Kinocardiography: a new technique to monitor cardiac contractility

• Main Author: Hossein, Amin
• Other Authors: Nonclercq, Antoine
• Format: Doctoral Thesis
• Language: en
• Published: Universite Libre de Bruxelles 2021
• Subjects: Ingénierie biomédicale; Cardiologie et circulation; ballistocardiography; seismocardiography; kinocardiogrpahy; cardiology; telemedicine; Cardiac Contractility; Cardiac Kinetic Energy; Cardiac Monitoring
• Online Access: https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/322961/3/thesis_Amin_Hossein_20210507.pdf; https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/322961/5/contratAH.pdf; https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/322961/4/toc.pdf; https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/322961/6/contratAH.pdf; http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/322961

Non-invasive remote detection of cardiac and blood displacements is an important topic in cardiac telemedicine. Here we propose kinocardiography (KCG), a non-invasive technique based onmeasurement of body vibrations produced by myocardial contraction and blood flow through thecardiac chambers and major vessels. KCG is based on ballistocardiography and seismocardiographyand measures 12 degrees-of-freedom (DOF) of body motion. The integral of kinetic energy (iK)and maximum Power (Pmax) obtained from the linear and rotational SCG/BCG signals, was computedover the cardiac cycle, and used as a marker of cardiac mechanical function. We showedthat KCG metrics show high repeatability, can be computed on 50 Hz and 1 kHz SCG/BCG signalsindifferently, that most of the metrics were highly similar when computed on different sensors,and with less than 5% of error when computed on record length longer than 60 s. Finally, weshow that KCG metrics allow detecting dobutamine-induced haemodynamic changes with a highaccuracy and present a major improvement over single axis ballistocardiography or seismocardiography.These results suggest that KCG may be a robust and non-invasive method to monitorcardiac inotropic activity. === La détection à distance et non invasive des déplacements cardiaques et sanguins est un sujet important en télémédecine. Nous proposons ici la kinocardiographie (KCG), une technique non invasive basée sur mesure des vibrations corporelles produites par la contraction du myocarde et par le flux sanguin au travers des cavités cardiaques et des principaux vaisseaux sanguins. La KCG est basée sur la balistocardiographie et la seismocardiographie et mesure 12 degrés de liberté (DOF) de mouvement corporel. L'intégrale de l'énergie cinétique (iK) et la puissance maximale (Pmax) obtenue à partir des signaux SCG / BCG linéaire et rotationnel, a été calculée au cours du cycle cardiaque, et sont utilisées comme marqueur de la fonction mécanique cardiaque. Ce travail montre que les métriques KCG sont caractérisées par une répétabilité élevée, peuvent être calculées sur des signaux SCG / BCG à 50 Hz et à 1 kHz indifféremment, que la plupart des métriques étaient très similaires lorsqu'elles étaient calculées sur différents capteurs, et avec moins de 5% d'erreur lors du calcul sur une longueur d'enregistrement supérieure à 60 s. Enfin ce travail montre que les métriques KCG permettent de détecter les changements hémodynamiques induits par la dobutamine avec précision et présentent une amélioration majeure par rapport à la balistocardiographie à un seul axe ou à la seismocardiographie. Ces résultats suggèrent que la KCG peut être une méthode robuste et non invasive pour surveiller l'activité inotrope du coeur. === Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie === La défense publique a eu lieu le 05/05/2021. Cet upload remplace l'upload pécédent et contient les derniers commentaires du jury après la défense publique. === info:eu-repo/semantics/nonPublished