Software di rilevamento del battito cardiaco e della respirazione dei bambini

I ricercatori dell’Università del Sud Australia hanno sviluppato un sistema di visione computerizzata che può rilevare automaticamente il viso di un bambino in un letto d’ospedale. Ciò consente agli esperti di salute di monitorare a distanza i segni vitali da una telecamera digitale e dimostra lo stesso tasso di accuratezza di una macchina elettrocardiografica.

Mentre il software di intelligenza artificiale (AI) e le tecnologie di riconoscimento facciale sono spesso utilizzati per rilevare i volti umani adulti, questo nuovo sistema è il primo sviluppato per rilevare il viso e la pelle di un bambino prematuro. Ciò può essere fatto nonostante i vari tubi e abbigliamento che circondano il bambino.

Monitoraggio a distanza del battito cardiaco e della respirazione

I ricercatori di ingegneria hanno lavorato con uno specialista di cure neonatali dell’Università del Sud Australia per monitorare a distanza il battito cardiaco e la respirazione di sette neonati nella Neonatal Intensive Care Unit (NICU) del Flinders Medical Centre di Adelaide utilizzando una telecamera digitale.

Il professor Javaan Chahl dell’Università del Sud Australia è uno dei principali ricercatori.

“I bambini in terapia intensiva neonatale possono essere particolarmente difficili da riconoscere per i computer perché i loro volti e corpi sono oscurati da tubi e altri dispositivi medici”, afferma Chahl.

“Molti bambini prematuri sono sottoposti a fototerapia per la jaundice, quindi sono sotto luci blu molto brillanti, il che rende anche più difficile per i sistemi di visione computerizzata”, ha continuato.

Sviluppo del sistema

La tecnologia è stata sviluppata utilizzando un set di dati di video di bambini nella NICU, che ha consentito al sistema di rilevare il loro tono della pelle e i loro volti con precisione.

La ricerca ha dimostrato che le letture dei segni vitali del sistema sono pari a quelle di un elettrocardiogramma (ECG). Ha addirittura superato le prestazioni degli elettrodi convenzionali in alcuni casi.

Lo studio fa parte di un più ampio progetto dell’Università del Sud Australia che sta lavorando per sostituire i sensori elettrici a contatto con telecamere video non a contatto, che possono aiutare a evitare la rottura della pelle e le infezioni causate dalle pad adesive. Quest’ultimo può verificarsi a causa della natura fragile della pelle dei bambini.

Sono state utilizzate telecamere ad alta risoluzione per filmare i neonati a distanza ravvicinata mentre i dati psicologici vitali sono stati estratti utilizzando tecniche di elaborazione del segnale avanzate che possono rilevare i cambiamenti di colore sottili dei battiti cardiaci e dei movimenti del corpo. Questi non possono essere rilevati dall’occhio umano, che è un altro fattore chiave del nuovo sistema.

Secondo lo specialista di cure neonatali critico dell’Università del Sud Australia, Kim Gibson, le reti neurali per il rilevamento dei volti dei bambini sono una grande innovazione nel monitoraggio non a contatto.

“Nell’ambiente della NICU è molto difficile registrare video chiari di bambini prematuri. Ci sono molte ostruzioni e l’illuminazione può anche variare, quindi ottenere risultati precisi può essere difficile. Tuttavia, il modello di rilevamento ha superato le nostre aspettative.”

“In tutto il mondo, più del 10% dei bambini nasce prematuro e a causa della loro vulnerabilità, i loro segni vitali devono essere monitorati continuamente. Tradizionalmente, ciò è stato fatto con elettrodi adesivi applicati sulla pelle che possono essere problematici e crediamo che il monitoraggio non a contatto sia la strada da percorrere”, afferma Gibson.

La pandemia di COVID-19 significa che questi risultati sono ancora più importanti, afferma il professor Chahl. Con il distanziamento fisico, tecnologie come questa potrebbero svolgere un ruolo sempre più importante negli ospedali.