Analisis Perbandingan Metode Filtrasi Sinyal dan Pengukuran Heart Rate untuk Sistem EKG Portabel Berbasis ESP32

Abstract

Sistem EKG portabel berbasis ESP32 memiliki potensi besar untuk mendukung pemerataan akses layanan kesehatan, namun kualitas sinyal yang dihasilkan rentan terhadap gangguan noise yang dapat memengaruhi akurasi pengukuran heart rate. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis dan membandingkan performa beberapa metode filtrasi sinyal dalam mereduksi noise serta mengevaluasi akurasi dan presisi pengukuran heart rate pada sistem EKG portabel berbasis ESP32. Pengujian dilakukan menggunakan sinyal EKG referensi dari database MIT-BIH yang diinjeksi noise sebesar 10% dan 20% dari amplitudo sinyal, kemudian difilter menggunakan beberapa metode, yaitu Butterworth band-pass, Moving Average Filter (MAF), Savitzky–Golay Filter (SGF), wavelet, serta kombinasi MAF + SGF. Evaluasi reduksi noise dilakukan menggunakan pendekatan summative berdasarkan nilai Signal-to-Noise Ratio (SNR), sedangkan akurasi dan presisi heart rate dianalisis menggunakan Mean Absolute Error (MAE), standar deviasi, dan Mean Absolute Percentage Error (MAPE). Hasil penelitian menunjukkan bahwa SGF (window 11, orde 3) memberikan peningkatan SNR tertinggi dengan ΔSNR sebesar 3,34 dB pada noise 10% dan 5,68 dB pada noise 20%, diikuti metode wavelet (db4, level 3) dengan ΔSNR sebesar 2,56 dB dan 4,03 dB. Untuk pengukuran heart rate, kombinasi MAF + SGF (MA window 5, SG window 61, orde 5) menghasilkan performa terbaik dengan MAE sebesar 0,246 BPM, standar deviasi 0,292 BPM, dan MAPE 0,33%. Berdasarkan hasil tersebut, metode MAF + SGF direkomendasikan sebagai metode filtrasi yang paling sesuai untuk sistem EKG portabel berbasis ESP32 karena mampu memberikan keseimbangan antara reduksi noise, pelestarian karakteristik fisiologis sinyal EKG, dan akurasi pengukuran heart rate.