Oprogramowanie do wykrywania niemowląt monitoruje częstość serca i oddechu

Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Australii opracowali system wizji komputerowej który może automatycznie wykryć twarz niemowlęcia w łóżku szpitalnym. Umożliwia to ekspertom zdrowia na zdalne monitorowanie wskaźników życiowych za pomocą cyfrowej kamery i wykazuje taki sam wskaźnik dokładności jak elektrokardiogram.

Oprogramowanie sztucznej inteligencji (AI) i technologie rozpoznawania twarzy są często używane do wykrywania twarzy dorosłych, ale ten nowy system jest pierwszym opracowanym do wykrywania twarzy i skóry przedwczesnego niemowlęcia. Może to robić pomimo różnych rurek i odzieży otaczających niemowlę.

Monitorowanie zdalne częstości serca i oddechu

Inżynierowie badawczy współpracowali z specjalistą opieki neonatalnej z Uniwersytetu Południowej Australii, aby zdalnie monitorować częstość serca i oddechu siedmiu niemowląt w Jednostce Intensywnej Opieki Neonatalnej (NICU) w Centrum Medycznym Flinders w Adelaide za pomocą cyfrowej kamery.

Profesor Uniwersytetu Południowej Australii Javaan Chahl jest jednym z głównych badaczy.

“Niemowlęta w intensywnej opiece neonatalnej mogą być szczególnie trudne do rozpoznania przez komputery, ponieważ ich twarze i ciała są zasłonięte przez rurki i inne sprzęty medyczne”, mówi Chahl.

“Wiele przedwczesnych niemowląt jest leczonych fototerapią z powodu żółtaczki, więc znajdują się one pod jasnymi niebieskimi światłami, co również utrudnia systemom wizji komputerowej”, kontynuuje.

Opracowanie systemu

Technologia została opracowana przy użyciu zestawu danych wideo niemowląt w NICU, co umożliwiło systemowi dokładne wykrycie ich tonu skóry i twarzy.

Badanie wykazało, że odczyty wskaźników życiowych systemu są porównywalne z odczytami elektrokardiogramu (ECG). W niektórych przypadkach nawet przewyższały one konwencjonalne elektrody.

Badanie jest częścią większego projektu Uniwersytetu Południowej Australii, który ma na celu zastąpienie czujników elektrycznych bezkontaktowymi kamerami wideo, co może pomóc uniknąć rozdarć skóry i infekcji spowodowanych przez klejące płyty. Te ostatnie mogą wystąpić z powodu delikatnej natury skóry niemowląt.

Użyto kamery o wysokiej rozdzielczości do nagrania niemowląt z bliskiej odległości, podczas gdy dane psychologiczne były wyodrębniane za pomocą zaawansowanych technik przetwarzania sygnałów, które mogą wykryć subtelne zmiany koloru od bicia serca i ruchów ciała. Nie mogą one być wykryte przez ludzkie oko, co jest kolejnym kluczowym czynnikiem nowego systemu.

Według specjalisty opieki neonatalnej Uniwersytetu Południowej Australii Kima Gibsona, sieci neuronowe do wykrywania twarzy niemowląt są dużym przełomem w monitorowaniu bezkontaktowym.

“W środowisku NICU jest bardzo trudno uzyskać wyraźne nagrania wideo przedwczesnych niemowląt. Są tam wiele przeszkód, a oświetlenie może się również różnić, więc uzyskanie dokładnych wyników może być trudne. Jednak model wykrywania przekroczył nasze oczekiwania.”

“Na całym świecie ponad 10 procent niemowląt urodziło się przedwcześnie, a ze względu na ich podatność na choroby, ich wskaźniki życiowe muszą być monitorowane w sposób ciągły. Tradycyjnie robiono to za pomocą klejących elektrod umieszczonych na skórze, co może być problematyczne, a my uważamy, że monitoring bezkontaktowy jest drogą do przodu”, mówi Gibson.

Pandemia COVID-19 sprawia, że te wyniki są jeszcze ważniejsze, mówi profesor Chahl. Z dystansowaniem społecznym, takie technologie mogą odgrywać coraz ważniejszą rolę w szpitalach.