아기 감지 소프트웨어, 심장과 호흡 속도 모니터링

사우스 오스트레일리아 대학교(University of South Australia)의 연구자들은 컴퓨터 비전 시스템을 개발하여 병원 침대에 있는 아기의 얼굴을 자동으로 감지할 수 있습니다. 이는 디지털 카메라를 통해 건강 전문가가 생체 징후를 원격으로 모니터링할 수 있도록 해줍니다. 또한 전기 심장図(electrocardiogram) 기계와 같은 정확도를 보여줍니다.

인공 지능(AI) 소프트웨어와 얼굴 인식 기술은 일반적으로 성인 얼굴을 감지하는 데 사용됩니다. 그러나 이 새로운 시스템은 조기 아기의 얼굴과 피부를 감지하는 데 처음으로 개발되었습니다. 이는 아기 주변의 다양한 튜브와 의류에도 불구하고 가능합니다.

원격으로 심장과 호흡 속도 모니터링

엔지니어링 연구자들은 유니사(UniSA) 신생아 치료 전문가와 함께 플린더스 의료 센터(Flinders Medical Centre) 신생아 집중 치료실(NICU)에서 7명의 신생아의 심장과 호흡 속도를 디지털 카메라를 사용하여 원격으로 모니터링했습니다.

유니사 교수 자바안 차할(Javaan Chahl)은 주요 연구자 중 한 명입니다.

“신생아 치료를 받는 아기들은 컴퓨터가 인식하기가 특히 어려울 수 있습니다. 왜냐하면 그들의 얼굴과 몸은 튜브와 의료 장비로 가려져 있기 때문입니다.” 차할은 말합니다.

“많은 조기 아기들은 황달 치료를 위해 밝은 파란 불빛 아래에 있습니다. 이는 컴퓨터 비전 시스템으로 인해 더욱 어려워집니다.” 그는 계속합니다.

시스템 개발

이 기술은 NICU의 아기들에 대한 비디오 데이터셋을 사용하여 개발되었습니다. 이는 시스템이 아기들의 피부 톤과 얼굴을 정확하게 감지할 수 있도록 해줍니다.

연구에 따르면 시스템의 생체 징후 읽기는 전기 심장図(ECG)와 같은 수준입니다. 일부 경우에는 기존 전극보다 더 나은 성능을 보입니다.

이 연구는 유니사의 더 큰 프로젝트의 일부입니다. 이는 접촉 기반 전기 센서를 비접촉 비디오 카메라로 대체하여 아기들의 피부를 보호하는 것을 목표로 합니다. 이는 접착 패드가 gây하는 피부 손상과 감염을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

고해상도 카메라는 아기들을 가까운 거리에서 촬영하여 심리적 데이터를 추출하기 위해 고급 신호 처리 기술을 사용했습니다. 이는 심장 박동과身体 움직임으로 인한 미묘한 색상 변화를 감지할 수 있습니다. 이는 인간의 눈으로는 감지할 수 없습니다.

유니사 신생아 치료 전문가 김 깁슨(Kim Gibson)에 따르면, 아기들의 얼굴을 감지하는 신경망은 비접촉 모니터링의 주요 돌파구입니다.

“NICU 환경에서 아기들의 명확한 비디오를 녹화하는 것은 매우 어렵습니다. 많은 장애물이 있으며 조명도 다양할 수 있으므로 정확한 결과를 얻는 것이 어려울 수 있습니다. 그러나 감지 모델은 우리의 기대 이상으로 수행했습니다.” 깁슨은 말합니다.

“전 세계적으로 10% 이상의 아기가 조기 출산됩니다. 그들은 취약하기 때문에 생체 징후를 지속적으로 모니터링해야 합니다. 전통적으로 이는 피부에 부착된 전극을 사용하여 수행되었습니다. 그러나 이는 문제가 될 수 있으며 비접촉 모니터링이 앞으로의 방향이라고 믿습니다.” 깁슨은 말합니다.

코로나19 팬데믹으로 인해 이러한 결과는 더욱 중요해졌습니다. 차할 교수는 물리적 거리두기가 필요하기 때문에 이러한 기술이 병원에서 점점 더 중요한 역할을 할 수 있다고 말합니다.