The main aim of this work is to identify alterations in the morphology of the pulse photoplethysmogram (PPG) signal, due to the exposure of the subjects to a hyperbaric environment. Additionally, their Pulse Rate Variability (PRV) is analysed to characterise the response of their Autonomic Nervous System (ANS). To do that, 28 volunteers are introduced into a hyperbaric chamber and five sequential stages with different atmospheric pressures from 1 atm to 5 atm are performed. In this work, nineteen morphological parameters of the PPG signal are analysed: the pulse amplitude; eight parameters related to pulse width; eight parameters related to pulse area; and the two two pulse slopes. Also, classical time and frequency parameters of PRV are computed. Notable widening of the pulses width is observed in the stages analysed. The PPG area increases with pressure, with no significant changes when the initial pressure is recovered. These changes in PPG waveform may be caused by an increase in the systemic vascular resistance as a consequence of of vasoconstriction in the extremities, suggesting a sympathetic activation. However, the PRV results show an augmented parasympathetic activity and a reduction in the parameters that characterise the sympathetic response. So, only a sympathetic activation is detected in the peripheral region, as reflected by PPG morphology. The information regarding the ANS and the cardiovascular response that can be extracted from the PPG signal, as well as its compatibility with wet conditions make this signal the most suitable for studying the physiological response in hyperbaric environments.

中文翻译：

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高压环境下的光电容积脉搏波波形和脉率变化分析

这项工作的主要目的是确定由于受试者暴露于高压环境而导致的脉冲光体积描记 (PPG) 信号形态的变化。此外，还分析了他们的脉率变异性 (PRV)，以表征其自主神经系统 (ANS) 的反应。为此，将 28 名志愿者引入高压舱，并在 1 个大气压到 5 个大气压的不同大气压下进行五个连续的阶段。在这项工作中，分析了 PPG 信号的 19 个形态参数：脉冲幅度；与脉宽相关的八个参数；与脉冲面积相关的八个参数；和两个两个脉冲斜率。此外，还计算了 PRV 的经典时间和频率参数。在所分析的阶段中观察到脉冲宽度显着加宽。PPG 面积随压力增加，恢复初始压力后无明显变化。PPG 波形的这些变化可能是由于四肢血管收缩导致全身血管阻力增加引起的，这表明交感神经激活。然而，PRV 结果显示增强的副交感神经活动和表征交感神经反应的参数减少。因此，正如 PPG 形态所反映的那样，在周边区域仅检测到交感神经激活。可以从 PPG 信号中提取有关 ANS 和心血管反应的信息，以及它与潮湿条件的兼容性，使该信号最适合研究高压环境中的生理反应。恢复初始压力后无明显变化。PPG 波形的这些变化可能是由于四肢血管收缩导致全身血管阻力增加引起的，这表明交感神经激活。然而，PRV 结果显示增强的副交感神经活动和表征交感神经反应的参数减少。因此，正如 PPG 形态所反映的那样，在周边区域仅检测到交感神经激活。可以从 PPG 信号中提取的有关 ANS 和心血管反应的信息，以及它与潮湿条件的兼容性，使该信号最适合研究高压环境中的生理反应。恢复初始压力后无明显变化。PPG 波形的这些变化可能是由于四肢血管收缩导致全身血管阻力增加引起的，这表明交感神经激活。然而，PRV 结果显示增强的副交感神经活动和表征交感神经反应的参数减少。因此，正如 PPG 形态所反映的那样，在周边区域仅检测到交感神经激活。可以从 PPG 信号中提取有关 ANS 和心血管反应的信息，以及它与潮湿条件的兼容性，使该信号最适合研究高压环境中的生理反应。PPG 波形的这些变化可能是由于四肢血管收缩导致全身血管阻力增加引起的，这表明交感神经激活。然而，PRV 结果显示增强的副交感神经活动和表征交感神经反应的参数减少。因此，正如 PPG 形态所反映的那样，在周边区域仅检测到交感神经激活。可以从 PPG 信号中提取有关 ANS 和心血管反应的信息，以及它与潮湿条件的兼容性，使该信号最适合研究高压环境中的生理反应。PPG 波形的这些变化可能是由于四肢血管收缩导致全身血管阻力增加引起的，这表明交感神经激活。然而，PRV 结果显示增强的副交感神经活动和表征交感神经反应的参数减少。因此，正如 PPG 形态所反映的那样，在周边区域仅检测到交感神经激活。可以从 PPG 信号中提取有关 ANS 和心血管反应的信息，以及它与潮湿条件的兼容性，使该信号最适合研究高压环境中的生理反应。PRV 结果显示增强的副交感神经活动和减少表征交感神经反应的参数。因此，正如 PPG 形态所反映的那样，在周边区域仅检测到交感神经激活。可以从 PPG 信号中提取有关 ANS 和心血管反应的信息，以及它与潮湿条件的兼容性，使该信号最适合研究高压环境中的生理反应。PRV 结果显示增强的副交感神经活动和减少表征交感神经反应的参数。因此，正如 PPG 形态所反映的那样，在周边区域仅检测到交感神经激活。可以从 PPG 信号中提取有关 ANS 和心血管反应的信息，以及它与潮湿条件的兼容性，使该信号最适合研究高压环境中的生理反应。