Bewertung des Potenzials tragbarer Technologien zur frühzeitigen Stressdetektion: Ein multimodaler Ansatz

Zusammenfassung Stress kann sich negativ auf die Gesundheit auswirken und zu Problemen wie Bluthochdruck, Herzerkrankungen und einem geschwächten Immunsystem führen. Daher ist der Einsatz tragbarer Geräte zur Überwachung von Stress für eine schnelle Intervention und effektives Management unerlässlich. Diese Studie untersucht die Wirksamkeit tragbarer Geräte bei der frühzeitigen Erkennung von psychologischem Stress, wobei sowohl binäre als auch fünfklassige Klassifikationsmodelle verwendet werden. Es wurden signifikante Korrelationen zwischen Stressniveaus und physiologischen Signalen, einschließlich Elektrokardiogramm (EKG), elektrodermale Aktivität (EDA) und Atmung (RESP), beobachtet, wodurch diese Modalitäten als zuverlässige Biomarker zur Stressdetektion etabliert wurden. Unter Verwendung des öffentlich verfügbaren Datensatzes „Wearable Stress and Affect Detection“ (WESAD) haben wir zwei Ensemblemethoden, Majority Voting (MV) und Weighted Averaging (WA), eingesetzt, um diese Signale zu integrieren, und erreichten maximale Genauigkeiten von 99,96 % für die binäre Klassifikation und 99,59 % für die fünfklassige Klassifikation. Diese Integration verbessert die Genauigkeit und Robustheit des Stressdetektionssystems erheblich. Darüber hinaus wurden zehn verschiedene Klassifizierer bewertet, und Hyperparameteroptimierung sowie K-fache Kreuzvalidierung, die von 3-fach bis 10-fach reicht, wurden angewendet. Sowohl Zeit- als auch Frequenzbereichsmerkmale wurden separat untersucht. Eine Überprüfung kommerziell verfügbarer tragbarer Geräte, die diese Modalitäten unterstützen, wurde ebenfalls durchgeführt, was zu Empfehlungen für optimale Konfigurationen für praktische Anwendungen führte. Unsere Ergebnisse heben das Potenzial multimodaler tragbarer Geräte zur Förderung der frühzeitigen Erkennung und kontinuierlichen Überwachung von psychologischem Stress hervor, mit erheblichen Implikationen für zukünftige Forschung und die Entwicklung verbesserter Stressdetektionssysteme.