Los altavoces inteligentes, como Amazon Echo y Google Home, han demostrado ser adeptos a la monitorización de ciertos aspectos sanitarios en el hogar. Por ejemplo, investigadores de la Universidad de Washington han demostrado que estos dispositivos pueden detectar paros cardíacos o controlar la respiración de los bebés.
Pero, ¿qué pasa con el seguimiento de algo aún más pequeño: el minúsculo movimiento de los latidos individuales de una persona sentada frente a un altavoz inteligente?
Investigadores de la Universidad de Wisconsin han desarrollado una nueva tecnología para altavoces inteligentes que pueden monitorear los latidos cardíacos regulares e irregulares sin contacto físico por primera vez. El sistema envía el sonido inaudible del altavoz a la habitación y, según la forma en que el sonido se refleja en el altavoz, puede identificar y monitorear cada latido. Debido a que el latido del corazón es un movimiento tan pequeño en la superficie del pecho, el sistema informático utiliza el aprendizaje automático para ayudar a los parlantes inteligentes a localizar señales de latidos regulares e irregulares.
Cuando los investigadores probaron el sistema en participantes sanos y pacientes cardíacos hospitalizados, los latidos detectados por el altavoz inteligente coincidían con los detectados por un monitor de latidos estándar. El equipo publicó estos resultados en Biología de las Comunicaciones el 9 de marzo.
Shyam Gollakota, profesor asociado de la Universidad de Washington en la Facultad de Ciencias de la Salud Paul G. Allen, dijo: “Incluso si la señal es pequeña, los pulsos regulares son fáciles de detectar porque se pueden buscar patrones periódicos en los datos”. Computación e ingeniería. «Pero los latidos cardíacos irregulares son un verdadero desafío porque no existe tal patrón. No estoy seguro de si se pueden detectar, así que me sorprendió que nuestro algoritmo pudiera identificar latidos cardíacos irregulares en pruebas de pacientes cardíacos».
Los altavoces inteligentes Alexa pueden salvarte la vida
El prototipo de altavoz inteligente del equipo, como se muestra en la imagen, compara las señales de sus múltiples micrófonos (que se pueden ver a través de los orificios en esta caja) para identificar la elusiva señal de latido del corazón.
Aunque muchas personas están familiarizadas con el concepto de frecuencia cardíaca, los médicos están más interesados en evaluar la frecuencia cardíaca. La frecuencia cardíaca es el promedio de sus latidos durante un período de tiempo y la frecuencia cardíaca describe el patrón de sus latidos.
Por ejemplo, si la frecuencia cardíaca de una persona es de 60 latidos por minuto, su frecuencia cardíaca puede ser normal (1 latido por segundo) o un ritmo cardíaco irregular, estos latidos se dispersan aleatoriamente durante ese minuto, pero aún así, 60 latidos por minuto.
Dijo: «En realidad, la arritmia es mucho más común que otras enfermedades cardíacas conocidas. La arritmia cardíaca puede causar enfermedades graves, como un derrame cerebral, pero su aparición es impredecible y, por lo tanto, difícil de diagnosticar». Firma de investigación Arun Sridhar PhD-Profesor adjunto de Cardiología, Facultad de Medicina de la Universidad de Wisconsin. «En términos de diagnóstico y manejo tempranos, para algunos pacientes, la posibilidad de pruebas de bajo costo que se pueden realizar con frecuencia y en la comodidad del hogar puede cambiar las reglas del juego».
La clave para evaluar el ritmo cardíaco es identificar los ritmos cardíacos individuales. En este sistema, cuando una persona se sienta entre 1 y 2 pies del altavoz inteligente, comienza la búsqueda de latidos. Luego, el sistema reproduce un sonido continuo inaudible, que rebota en la persona y regresa al altavoz. Dependiendo de cómo cambie el sonido devuelto, el sistema puede aislar los movimientos de las personas, incluido el ascenso y descenso de su pecho mientras respiran.
Anran Wang, estudiante de doctorado en la Escuela Allen, explicó: “El movimiento respiratorio de la pared torácica es mucho mayor que el latido del corazón, por lo que este es un gran desafío”. Y la señal respiratoria es irregular, por lo que es difícil detectarla. Filtrado. «Aprovechando el altavoz inteligente con varios micrófonos, diseñamos un nuevo algoritmo de formación de haces para ayudar al altavoz a encontrar el latido del corazón».
El equipo diseñó el llamado algoritmo de aprendizaje automático de autocontrol, que puede aprender en tiempo real en lugar de aprender de un conjunto de capacitación. El algoritmo combina las señales de todos los micrófonos en el altavoz inteligente para identificar la elusiva señal de latido.
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El autor principal, Anran Wang, y el prototipo de altavoz inteligente utilizado por el equipo de investigación (cuadro blanco en primer plano) se sentaron con Mark Stone / Universidad de Washington.
Gollakota dijo: «Esto es similar a que Alexa siempre puede encontrar mi voz, incluso si estoy reproduciendo un video o hay mucha gente hablando en la habitación». «Cuando digo ‘Hola, Alexa’, el micrófono me está buscando en la habitación juntos. Y escuchen lo que dije. Esto es básicamente lo que sucedió aquí, pero con un latido del corazón «.
La señal de latido detectada por el altavoz inteligente no es similar a los picos típicos normalmente asociados con los monitores de latido tradicionales. Los investigadores utilizaron el segundo algoritmo para segmentar la señal en latidos individuales para que el sistema pueda extraer el llamado intervalo entre latidos o la cantidad de tiempo entre dos latidos.
Wang dijo: «Con este método, no podemos obtener señales eléctricas de la contracción del corazón. En cambio, vemos la vibración de la piel cuando el corazón late».
Los investigadores utilizaron el sistema para probar prototipos de altavoces inteligentes en dos grupos: 26 participantes sanos y 24 pacientes hospitalizados con diversas enfermedades cardíacas, como fibrilación auricular e insuficiencia cardíaca. El equipo comparó el intervalo de latidos del altavoz inteligente con el intervalo de latidos de un monitor de latidos estándar. De los casi 12,300 latidos medidos en participantes sanos, el intervalo medio entre los latidos de los altavoces inteligentes fue de 28 milisegundos en un monitor estándar. Este altavoz inteligente casi puede funcionar normalmente para pacientes cardíacos: en más de 5600 latidos cardíacos medidos, el intervalo medio entre latidos cardíacos está dentro de los 30 milisegundos estándar.
Ahora, el sistema puede realizar comprobaciones al azar: si una persona está preocupada por su ritmo cardíaco, puede sentarse frente a un altavoz inteligente y leer. Pero el equipo de investigación espera que las versiones futuras puedan monitorear continuamente los latidos del corazón mientras las personas duermen, lo que puede ayudar a los médicos a diagnosticar enfermedades como la apnea del sueño.
«Si tiene un dispositivo de este tipo, puede monitorear al paciente durante mucho tiempo y definir un patrón personalizado para el paciente. Por ejemplo, podemos averiguar cuándo cada paciente específico tiene arritmia y desarrollar un plan de atención correspondiente que se adapte a la situación actual», explicó Sridhar. «Este es el futuro de la cardiología. Lo mejor de usar este tipo de dispositivos es que ya están en los hogares».
