Applying the 3-element windkessel model to photoplethysmographic signals. Gender differences and age correlation

ABSTRACT

Automatically averaged photoplethysmographic (PPG) signals were fit to a 3-element windkessel model using a Gauss-Newton optimization algorithm. Data corresponded to 78 healthy subjects (ages from 8 to 87 years). Unlike other reports, two phase velocities are also estimated from the model. Gender differences were found, particularly respect to individual parameters correlation with age. When a nonlinear model was fit to the two first principal components, a high correlation with age was found for both females (r=0.69) and male subjects (r=0.77). Our results further support the idea that the PPG signal is a valuable source of information about the cardiovascular system, comparable to the much more expensive continuous pressure signal(AU)

RESUMEN

Señales fotopletismográficas automáticamente promediadas fueron ajustadas a un modelo de bomba hidráulica de tres elementos. Para ello se utilizó un algoritmo de optimización del tipio Gauss-Newton. Los datos fueron obtenidos de 78 individuos sanos con edades entre 8 y 87 años. A diferencia de otros reportes, en el presente trabajo se estimaron dos velocidades de fase a partir del modelo. Al aplicar un modelo no lineal respecto los dos primeros componentes principales, se obtuvo una elevada correlación con la edad tanto para los sujetos femeninos (r=0.69) como para los masculinos (r=0.77). Nuestros resultados ofrecen un apoyo adicional a la idea de que la señal fotopletismográfica es una fuente importante de información acerca del sistema cardiovascular, comparable a la señal de presión continua, aun cuando esta última es mucho más costosa(AU)