Recommending Tolerance Value for SpO2 Devices with Linear Regression Based on Measuring Tape

Özge Üstüner; Cafer Budak

Makale detayları

Recommending Tolerance Value for SpO2 Devices with Linear Regression Based on Measuring Tape

Yazarlar:

Özge Üstüner | Cafer Budak

Yayıncı:

Fırat University

Ana Başlıklar:

Yazılım Mühendisliği (Diğer) | Biyomedikal Tanı

Dergi:

Firat University Journal of Experimental and Computational Engineering Vol.4 Issue 1, pp.1-11

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

2/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001341161

pISSN:

2822-2881

Anahtar kelimeler:

Özet:

 Monitoring blood oxygen levels is vital for tracking various respiratory diseases like bronchitis, pneumonia, COPD, and critical care patients, including those with COVID-19. SpO2 devices, calculating oxygen percentage via finger or earlobe tissue, play a crucial role. Field studies have revealed concerns regarding the accuracy of SpO2 measurements due to high deviations, particularly in patients with low oxygen saturation, prompting the initiation of this study to ensure accurate interpretation of the devices measurements. Using a linear regression algorithm, SpO2 values from different bands were classified for quality. Tolerance values and deviation thresholds for each band were recommended. Additionally, linear regression aimed to save time by making result estimations with less data, facilitating more device monitoring and frequent testing. Results closely matched actual values, suggesting contributions to more frequent application and rapid interpretation. Following the European standard 80601-2-61, measurements were taken from three pulse oximeter brands Contec MS100 model simulator in three bands: 70-79, 80-89, and 90-100 SpO2. For each measurement, an Arms curve graph was generated using linear regression, and the mean square error MSE and Arms values were calculated to evaluate devices. In conclusion, deviation rates increase at low oxygen saturation levels, and recommended  SpO2 deviation values were proposed for each band and device quality.

 Monitoring blood oxygen levels is vital for tracking various respiratory diseases like bronchitis, pneumonia, COPD, and critical care patients, including those with COVID-19. SpO2 devices, calculating oxygen percentage via finger or earlobe tissue, play a crucial role. Field studies have revealed concerns regarding the accuracy of SpO2 measurements due to high deviations, particularly in patients with low oxygen saturation, prompting the initiation of this study to ensure accurate interpretation of the devices measurements. Using a linear regression algorithm, SpO2 values from different bands were classified for quality. Tolerance values and deviation thresholds for each band were recommended. Additionally, linear regression aimed to save time by making result estimations with less data, facilitating more device monitoring and frequent testing. Results closely matched actual values, suggesting contributions to more frequent application and rapid interpretation. Following the European standard 80601-2-61, measurements were taken from three pulse oximeter brands Contec MS100 model simulator in three bands: 70-79, 80-89, and 90-100 SpO2. For each measurement, an Arms curve graph was generated using linear regression, and the mean square error MSE and Arms values were calculated to evaluate devices. In conclusion, deviation rates increase at low oxygen saturation levels, and recommended  SpO2 deviation values were proposed for each band and device quality.

 Monitoring blood oxygen levels is vital for tracking various respiratory diseases like bronchitis, pneumonia, COPD, and critical care patients, including those with COVID-19. SpO2 devices, calculating oxygen percentage via finger or earlobe tissue, play a crucial role. Field studies have revealed concerns regarding the accuracy of SpO2 measurements due to high deviations, particularly in patients with low oxygen saturation, prompting the initiation of this study to ensure accurate interpretation of the devices measurements. Using a linear regression algorithm, SpO2 values from different bands were classified for quality. Tolerance values and deviation thresholds for each band were recommended. Additionally, linear regression aimed to save time by making result estimations with less data, facilitating more device monitoring and frequent testing. Results closely matched actual values, suggesting contributions to more frequent application and rapid interpretation. Following the European standard 80601-2-61, measurements were taken from three pulse oximeter brands Contec MS100 model simulator in three bands: 70-79, 80-89, and 90-100 SpO2. For each measurement, an Arms curve graph was generated using linear regression, and the mean square error MSE and Arms values were calculated to evaluate devices. In conclusion, deviation rates increase at low oxygen saturation levels, and recommended  SpO2 deviation values were proposed for each band and device quality.

 Kandaki oksijen değerinin izlenebilmesi,bronşit, zatürre, KOAH gibi çeşitli solunum yolu hastalıklarının ve COVID-19 hastaları da dahil olmak üzere kritik bakım hastalarının takibi için hayati önem taşımaktadır. SpO2 cihazları, parmak ya da kulak memesi dokusundan alınan ölçümlerle kandaki oksijen yüzdesini hesaplayan tıbbi cihazlardır. Yapılan saha çalışmalarında edinilen izlenimler; cihaz kullanıcılarının, düşük oksijen satürasyonuna sahip hastalardan alınan ölçümlerde yüksek sapma görüldüğünü ve SpO2 cihazı ölçümlerinin kusurlu olduğu izleniminde olduklarını sıklıkla belirtmeleri göz önünde bulundurularak, ölçümlerin doğru yorumlanabilmesi için bu çalışma gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada SpO2 cihazlarının farklı ölçüm bantlarındaki  SpO2 oranları makine öğrenmesinde lineer regresyon algoritması ile yorumlanarak kalite sınıflandırması yapılmış ve kullanıcılara her ölçüm bandı için tolerans değerleri ve göz önünde bulundurulması gereken sapma değerleri önerilmiştir. Ayrıca lineer regresyon yöntemi ile daha az veri kullanılarak sonuç tahimini ile kullanıcıya ve test uzmanına zaman kazandırarak daha çok cihazın izlenmesi ve cihazların daha sık test edilebilmesi hedeflenmiştir. Tahmin sonuçlarının gerçek değere çok yakın sonuçlar verdiği gözlemlenmiş ve bu çalışmanın testin sahada daha sık uygulanabilmesine ve hızlı yorumlanabilmesine katkı sağlayacağı öngörülmüştür. Çalışmada 80601-2-61 sayılı Avrupa standardının 201.12.1.101 sayılı maddesinde önerilen yöntem kullanılarak farklı üç marka pulse oksimetre cihazından; Contec marka MS100 model simülatör kullanılarak 70-79 SpO2,80-89 SpO2,90-100 SpO2 olmak üzere üç ölçüm bandında ölçümler alınmıştır. Her ölçüm için lineer regresyon ile Arms eğrisi grafiği oluşturulmuş, ortalama hata değerlerinin karesi MSE ve Arms değerleri hesaplanarak iki değer arasındaki ilişkinin yorumlanmasıyla cihazların değerlendirilmesi gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak düşük oksijen satürasyonu seviyelerinde sapma oranının arttığı gözlemlenmiş ve her ölçüm bandı ve farklı kalitede cihazlar için göz önünde bulundurulması gereken spo2 sapma değeri önerilmiştir.

Makale detayları

Recommending Tolerance Value for SpO2 Devices with Linear Regression Based on Measuring Tape

Yazarlar:

Özge Üstüner | Cafer Budak

Yayıncı:

Fırat University

Ana Başlıklar:

Yazılım Mühendisliği (Diğer) | Biyomedikal Tanı

Dergi:

Firat University Journal of Experimental and Computational Engineering Vol.4 Issue 1, pp.1-11

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

2/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001341161

pISSN:

2822-2881

SpO2

Pulse oximetry

Oxygen saturation

Arms

Linear regressionSpO2

Pulse oksimetre

Oksijen satürasyonu

Arms

Lineer regresyon

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Özge Üstüner | Cafer Budak

Yayıncı: Fırat University

Ana Başlıklar: Yazılım Mühendisliği (Diğer) | Biyomedikal Tanı

Dergi: Firat University Journal of Experimental and Computational Engineering Vol.4 Issue 1, pp.1-11

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 2/2025

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001341161

pISSN: 2822-2881

Sayı

Yazarlar:

Özge Üstüner | Cafer Budak

Yayıncı:

Fırat University

Ana Başlıklar:

Yazılım Mühendisliği (Diğer) | Biyomedikal Tanı

Dergi:

Firat University Journal of Experimental and Computational Engineering Vol.4 Issue 1, pp.1-11

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

2/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001341161

pISSN:

2822-2881