ALTERNATIVE METHOD TO PRE-DIAGNOSED CORONARY ARTERY DISEASE USING PHOTOPLETHYSMOGRAPHY: A LESSON FROM COVID-19 PANDEMIC (Kaedah Alternatif untuk Diagnosis Awal Penyakit Arteri Koronari melalui Fotopletismografi: Satu Pengajaran daripada Pandemik COVID-19)

Abstract

ABSTRACT

Ischemic heart disease (IHD) is one of the underlying factors that contribute to mortality in COVID-19 infected patients. IHD or coronary artery disease (CAD) is commonly diagnosed using invasive coronary angiography (ICA) or computed tomography angiography (CTA). However, these imaging modalities are costly, operationally complex and hardly accessible, especially during the pandemic. Thus, researchers have great interest in using non-invasive techniques of electrocardiography (ECG) and photoplethysmography (PPG) as alternatives to pre-diagnose the disease. This study focused on the detection of the severity of stenosis in the coronary artery using PPG among newly diagnosed IHD patients. A total of 88 patients of Hospital Canselor Tuanku Muhriz were involved. They were grouped as having severe stenosis if their stenosis percentage are at 70% or more, based on ICA or CTA evidence. A total of 73 time-domain features were analyzed in this study. Five machine learning methods were investigated to categorize the patients using up to 15 selected features. Results showed that the Discriminant Analysis method performed the best with accuracy, sensitivity and specificity of 88.46%, 100% and 70%, respectively. In conclusion, the severity of stenosis in coronary arteries has a high potential of being detected using simple non-invasive tools of PPG.

ABSTRAK

Penyakit jantung iskemik (IHD) merupakan salah satu faktor utama yang menyumbang kepada kematian pesakit yang dijangkiti COVID-19. IHD atau penyakit arteri koronari (CAD) biasanya didiagnosis menggunakan angiografi koronari invasif (ICA) atau angriografi pengkomputeran tomografi (CTA). Walau bagaimanapun, modaliti pengimejan ini mahal, kompleks dari segi operasi, dan sukar diakses terutamanya semasa wabak pandemik. Oleh itu, penyelidik lebih berminat dalam menggunakan teknik bukan invasif elektrokardiografi (ECG) dan fotopletismografi (PPG) sebagai alternatif untuk diagnosis awal CAD. Kajian ini memberi tumpuan kepada pengesanan keterukan penyempitan arteri koronari menggunakan PPG di kalangan pesakit IHD yang baru. Seramai 88 pesakit dari Hospital Canselor Tuanku Muhriz telah terlibat dalam kajian ini. Mereka dikelompokkan sebagai mengalami stenosis teruk jika peratusan stenosis mereka berada pada 70% atau lebih, berdasarkan bukti ICA atau CTA. Sebanyak 73 fitur domain masa telah dianalisis dalam kajian ini. Lima kaedah pembelajaran mesin telah digunakan untuk mengkategorikan pesakit dengan menggunakan sehingga 15 fitur pilihan. Kaedah Analisis Diskriminasi menunjukkan prestasi terbaik dengan ketepatan, kepekaan, dan kekhususan masing-masing pada 88.46%, 100%, dan 70%. Kesimpulannya, keterukan penyempitan arteri koronari mempunyai potensi tinggi untuk dikesan dengan menggunakan peranti PPG bukan invasif yang mudah.