Verze 3.0.0

Tepovka: Analýza srdeční aktivity pomocí fotopletysmografie

Otevřený výzkumný projekt z VUT v Brně. Aplikace pro měření HR a HRV extrakcí optického signálu z fotoaparátu telefonu. Zpracování dat probíhá 100% lokálně bez odesílání do cloudu. Aktuální verze: 3.0.0.

O projektu

Tepovka vznikla na podzim 2024 v soutěži FEKTeams na FEKT VUT. Cílem je praktické měření HR a HRV pomocí PPG na běžných telefonech, otevřeně a srozumitelně.

Do vývoje zapojujeme studenty, sdílíme postupy a navrhujeme algoritmy, které lze dál ověřovat v laboratoři i v terénu. Projekt vzniká s podporou Ústavu biomedicínského inženýrství (DBME).

Kontext

Projekt vzniká a testuje se na UBMI, FEKT VUT. Slouží jako tréninkový i výzkumný rámec pro rPPG/HRV s napojením na akademické zdroje, laboratoře a interní metodiky.

Jak Tepovka funguje

Adaptivní Fotopletysmografie

Využíváme neinvazivní metodu měření objemových změn krve. Algoritmus primárně analyzuje zelený barevný kanál z kamery telefonu, ale při slabém signálu automaticky přepíná na červený kanál pro maximální spolehlivost.

Hybridní výpočet a HRV

Systém využívá robustní metodu kombinující časovou analýzu a FFT. V reálném čase počítá vybrané parametry variability srdeční frekvence (HRV), jako SDNN, RMSSD, pNN50, SD1 a SD2. Tyto metriky poskytují komplexní vhled do autonomního nervového systému.

Dech a zotavení srdeční frekvence

Z obálky signálu algoritmus extrahuje dechovou frekvenci. Zároveň analyzuje zklidnění tepové frekvence (HR Recovery Rate) – schopnost kardiovaskulárního systému se zotavit po zátěži. Tato metrika přímo odpovídá konceptu "zklidnění kardiovaskulárního systému" z Apple Health a slouží jako klíčový indikátor kardiovaskulární kondice.

Směřování

Navazujeme na současné měření HR/HRV a postupně doplňujeme další metriky a způsoby sdílení.

  • Nové parametry: SpO2, odhad krevního tlaku a detailnější analýza PPG.
  • Bezpečné sdílení dat: Příprava na konzultace s odborníky na dálku.
  • Přístupnost: Režim vyššího kontrastu, větší písmo a hlasové navádění.

Plán s AI

Nasbíraná data chceme využít pro modely strojového učení: základní detekce arytmií, anomálních HRV trendů a odchylek v tvaru PPG křivek. Pracujeme na tréninkových datech pro detekci artefaktů a zátěžových profilů, abychom mohli upozorňovat na rizika i při horších podmínkách měření.

Cíl: včasné a srozumitelné upozornění na možné odchylky, bez marketingových slibů.

Přesnost měření

Ověřeno souběžným měřením s referenčním EKG (Bittium Faros 180) v klidu i po zátěži.

0.99

Pearsonův korelační koeficient
Srovnání s referenčním EKG.

0.55 bpm

Průměrná absolutní chyba (MAE)
Průměrný rozdíl proti referenci.

Metodologie a zpracování signálu

Technologický stack

  • Uživatelské rozhraní: Flutter / Dart (hlasová odezva přes flutter_tts)
  • Core výpočty: Nativní C++ jádro (~2500 řádků) řízené CMake
  • Filtrování signálu: IIR Butterworth (knihovna iirjdart)
  • Frekvenční analýza: FFT (knihovna fftea)

Extrahované metriky

  • Základní vitální funkce: Tepová frekvence (40–200 BPM), dechová frekvence (6–30 dechů/min)
  • Časová doména HRV: SDNN, RMSSD, pNN50
  • Nelineární doména HRV: SD1, SD2 (Poincarého diagram)

Exportujte měření do CSV pro analýzu nebo je synchronizujte přes Apple HealthKit a Google Health Connect. Vše probíhá lokálně na zařízení.

Plán vývoje (Roadmap)

v3.0.0 (Aktuální verze)

Core PPG algoritmus s HRV analýzou, integrace HealthKit, režim pro seniory, 22 unit testů.

v3.1.0 (Plán Q2 2026)

Integrace Wear OS a pokročilá analýza trendů.

v4.0.0 (Plán Q4 2026)

Strojové učení pro optimalizaci detekce píků, volitelný webový dashboard pro hromadnou analýzu.

Živá ukázka

Tepovka přímo na webu

Spusťte webovou verzi a projděte si měření stejně jako na telefonu. Běží lokálně v prohlížeči. Interaktivní: klikněte na rám nebo odkaz níže a spustí se živá ukázka.

Brzy na iPhone (TestFlight / App Store).

Tým vývojářů

Jsme studenti biomedicínského inženýrství, kteří spojili síly, aby posouvali hranice mobilního zdravotnictví a sdíleli své zkušenosti s dalšími nadšenci do vědy. Projekt je pod vedením zkušených akademických mentorů Ing. Jana Šímy a Ing. Andrea Němcové, PhD. a postupně se k nám připojují noví talentovaní členové.