Invenție salvatoare și bizară în același timp: boxele care îți pot monitoriza ritmul cardiac

Difuzoarele inteligente, precum Amazon Echo și Google Home, s-au dovedit a fi capabile să monitorizeze anumite probleme de sănătate la domiciliu. De exemplu, cercetătorii de la Universitatea din Washington au arătat că aceste dispozitive bazate pe inteligență artificială pot detecta opriri cardiace sau monitoriza respirația bebelușilor.

Dar ce ar fi dacă s-ar dezvolta ceva și mai impresionant: monitorizarea bătăilor inimii la o persoană care stă în fața unui difuzor inteligent?

Cercetătorii UW au dezvoltat o nouă abilitate pentru un difuzor inteligent care monitorizează pentru prima dată atât bătăile regulate ale inimii, cât și pe cele neregulate, fără contact fizic, potrivit Science Daily. Sistemul trimite sunete inaudibile de la difuzor într-o cameră și, pe baza modului în care sunetele sunt reflectate înapoi către difuzor, poate identifica și monitoriza bătăile inimii.

Deoarece bătăile inimii sunt o mișcare atât de mică pe suprafața pieptului, sistemul echipei folosește învățarea automată pentru a ajuta difuzorul inteligent să localizeze semnalele atât din bătăile obișnuite ale inimii, cât și din cele neregulate.

Trucul pentru a împacheta ușor cadourile, indiferent de forma cutiei

Salata aperitiv, înlocuitorul perfect pentru salata de boeuf la masa de sărbători

Când cercetătorii au testat acest sistem pe participanți sănătoși și pacienți cardiaci spitalizați, difuzorul bazat pe inteligență artificială a detectat bătăile inimii care se potriveau îndeaproape cu bătăile detectate de monitoarele standard. Echipa a publicat aceste descoperiri pe 9 martie în Communications Biology.

Poți să-ți monitorizezi ritmul cardiac stând în fața unui difuzor inteligent ca Alexa

„Bătăile regulate ale inimii sunt suficient de ușor de detectat, chiar dacă semnalul este mic, deoarece puteți căuta un tipar periodic în date. Dar bătăile neregulate ale inimii sunt într-adevăr mai greu de monitorizat, deoarece nu există un astfel de tipar. Nu eram sigur că ar fi posibil să le detectăm, așa că am fost plăcut surprins că algoritmii noștri ar putea identifica bătăile neregulate ale inimii în timpul testelor cu pacienții cardiaci”.
Shyam Gollakota, coautor și profesor asociat la Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering

În timp ce mulți oameni sunt familiarizați cu conceptul de puls cardiac, medicii sunt mai interesați de evaluarea ritmului cardiac. Pulsul cardiac este media bătăilor inimii în timp, în timp ce ritmul cardiac descrie modelul bătăilor inimii.

De exemplu, dacă o persoană are o frecvență cardiacă de 60 de bătăi pe minut, ar putea avea un ritm cardiac regulat – o bătaie în fiecare secundă – sau un ritm cardiac neregulat – bătăile sunt împrăștiate aleatoriu în acel minut, dar tot până la 60 de bătăi pe minut.

„Tulburările de ritm cardiac sunt, de fapt, mai frecvente decât unele alte afecțiuni cardiace bine cunoscute. Aritmiile cardiace pot provoca morbidități majore, cum ar fi accidentele vasculare cerebrale, dar pot fi extrem de imprevizibile și, prin urmare, sunt dificil de diagnosticat. Disponibilitatea unui test cu costuri reduse care poate fi efectuat frecvent și în confortul casei poate fi un schimbător de jocuri pentru anumiți pacienți în ceea ce privește diagnosticul și precauțiile”.
Dr. Arun. Sridhar, profesor asistent de cardiologie la Școala de Medicină UW

Cum funcționează acest sistem inteligent bazat pe inteligență artificială

Cheia evaluării ritmului cardiac constă în identificarea bătăilor inimii. Pentru acest sistem, căutarea bătăilor inimii începe atunci când o persoană stă la o distanță de unu până la doi metri în fața difuzorului inteligent. Apoi, sistemul redă un sunet continuu inaudibil, care ricoșează de pe persoană și apoi revine la difuzor. Pe baza modului în care s-a schimbat sunetul returnat, sistemul poate izola mișcările asupra persoanei, inclusiv creșterea și căderea pieptului lor în timp ce respiră.

Echipa a proiectat ceea ce se numește un algoritm de inteligență artificială auto-supravegheat, care învață din mers. Acest algoritm combină semnale de la toate microfoanele difuzorului inteligent, pentru a identifica semnalul evaziv al bătăilor inimii.

„Acest lucru este similar cu modul în care Alexa îmi poate găsi întotdeauna vocea chiar dacă redau un videoclip sau dacă există mai multe persoane care vorbesc în cameră. Când spun «Hei, Alexa», microfoanele lucrează împreună pentru a mă găsi în cameră și a asculta ce spun mai departe. Practic, asta se întâmplă aici, dar cu bătăile inimii”.
Shyam Gollakota

Bătăile inimii pe care le detectează difuzorul inteligent nu arată ca modelele tipice care sunt asociate în mod obișnuit cu monitoarele tradiționale ale bătăilor inimii. Cercetătorii au folosit un al doilea algoritm pentru a segmenta semnalul în bătăi individuale ale inimii, astfel încât sistemul să poată extrage ceea ce este cunoscut sub numele de interval între bătăi sau cantitatea de timp dintre două bătăi ale inimii.

Cu această metodă, nu e primit semnalul electric al inimii care se contractă. În schimb, sunt „văzute” vibrațiile de pe piele când inima bate.

Cum a decurs experimentul

Cercetătorii au testat un prototip de difuzor inteligent care rulează acest sistem pe două grupuri: 26 de participanți sănătoși și 24 de pacienți spitalizați cu o diversitate de afecțiuni cardiace, inclusiv fibrilație atrială și insuficiență cardiacă. Echipa a comparat intervalul inter-beat al difuzorului inteligent cu unul de la un monitor standard al ritmului cardiac.

Dintre cele aproape 12.300 de bătăi de inimă măsurate pentru participanții sănătoși, intervalul dintre bătăi al difuzorului inteligent se afla la 28 de milisecunde de monitorul standard. Difuzorul inteligent a funcționat aproape la fel de bine la pacienții cardiaci: dintre cele peste 5.600 de bătăi de inimă măsurate, intervalul median între bătăi a fost în termen de 30 de milisecunde de cel standard.

În prezent, acest sistem este configurat pentru verificări: dacă o persoană este îngrijorată de ritmul cardiac, poate sta în fața unui difuzor inteligent pentru a citi rezultatele. Dar echipa de cercetare speră că versiunile viitoare ar putea monitoriza continuu bătăile inimii, în timp ce oamenii dorm. Lucru ce ar putea ajuta medicii să diagnosticheze afecțiuni precum apneea în somn.

„Dacă aveți un astfel de dispozitiv, puteți monitoriza un pacient pe o bază extinsă și puteți defini modele care sunt individualizate pentru pacient. De exemplu, ne putem da seama când se întâmplă aritmii pentru fiecare pacient și apoi putem dezvolta planuri de îngrijire corespunzătoare care sunt adaptate pentru momentul în care pacienții au, de fapt, nevoie de ele. Acesta este viitorul cardiologiei. Și frumusețea utilizării acestui tip de dispozitive este că acestea sunt deja în casele oamenilor”.
Dr. Arun. Sridhar