روش جدید محققان زاپنی برای تخمین بسیار دقیق ضربان قلب از روی صورت

محققان ژاپنی روش جدیدی را معرفی کرده‌اند که از تغییرات رنگی ظریف در صورت برای تخمین ضربان قلب استفاده می‌کند.

کد خبر: ۶۴۴۰۸۶

تاریخ: ۲۱ مرداد ۱۴۰۲ - ۱۲:۳۵

برآورد ضربان قلب به‌طور کلی جزء ضروری سلامت و تندرستی است و بینش مفیدی را در مورد وضعیت فیزیولوژیکی و عاطفی انسان ارائه می‌دهد. ضربان قلب، به‌طور سنتی با شمارش تعداد ضربان‌های قلبی که در یک بازه زمانی مشخص ظاهر می‌شوند، اندازه‌گیری می‌شود با این حال، روش‌های معمول اندازه‌گیری ضربان قلب نیاز به تماس فیزیکی با بیمار دارد که ممکن است منجر به ناراحتی و مشکلات پوستی شود.

در دهه گذشته، بسیاری از محققان روش‌هایی را برای تخمین غیر تماسی ضربان قلب با استفاده از دوربین‌هایی پیشنهاد کرده‌اند که روی ضربان حجم خون تمرکز می‌کنند. ضربان حجم خون مرتبط با ضربان قلب باعث تغییرات دقیق زمانی رنگ پوست صورت می‌شود که در فیلم‌ها ثبت شده است و با تجزیه و تحلیل این تغییرات رنگی، می‌توان ضربان قلب را تخمین زد اما تغییر زمانی رنگ پوست ناشی از ضربان قلب بسیار کم است بنابراین، دقت تخمین ضربان قلب تحت تأثیر حرکات صورت بیمار، تغییرات نور محیط و سر و صدا قرار می‌گیرد.

برای غلبه بر این مشکلات، محققان دانشگاه علوم توکیو رویکرد غیر تماسی ابتکاری را معرفی کرده‌اند که تغییرات ظریف رنگ را در صورت تجزیه و تحلیل می‌کند تا تخمین بسیار دقیق ضربان قلب را حتی در صحنه‌هایی با نوسانات نور محیط امکان‌پذیر کند. روش جدید مبتنی بر توانایی ضربان برای نشان دادن رفتار شبه دوره‌ای است که آن را از صدای مصنوعی متمایز می‌کند.

این کار بر ردیابی آمار سری‌های زمانی از ویدیوهای صورت فرد، متکی است و نیاز به هر گونه ردیاب متصل به بدن فرد را از بین می‌برد. سری‌های زمانی ویدیویی چهره، به‌طور مداوم کنترل می‌شود و تغییرات به سیگنال‌های سری زمانی قرمز، سبز و آبی تبدیل می‌شوند. این روش به استخراج اطلاعات در مورد تغییرات حجم خونی که در زیر پوست رخ می‌دهد، کمک می‌کند.

این روش از تجزیه حالت پویا، تکنیکی برای استخراج دینامیک مکانی-زمانی اساسی یک سیستم از سیگنال‌های سری زمانی چند بعدی استفاده می‌کند. چارچوب این تکنیک مدل‌سازی مکانی-زمانی واحد ضربان حجم خون را ممکن می‌کند بنابراین تمایز بین اجزای ضربان حجم خون و صدا را امکان‌پذیر می‌سازد.

پس از حذف موثر صداهایی که ممکن است بر داده‌ها تاثیر کنند، سیگنال‌های قرمز، سبز و آبی مشاهده شده به داده‌های اطلاعات موج ضربان تبدیل می‌شوند. با استفاده از روش تجزیه حالت پویا در یک سیستم مختصات با تاخیر زمانی، می‌توان امواج ضربان دقیقی را برای تخمین ضربان قلب فرد استخراج کرد.

برای نشان دادن اثربخشی روش پیشنهادی، محققان آزمایش‌هایی را با استفاده از مجموعه داده‌های مختلفی انجام دادند. این مجموعه داده در مجموع شامل ۶۷ ویدیوی چهره از ۶۴ شرکت‌کننده بود سپس محققان نتایج روش جدید را با روش‌های غیر تماسی دیگری مقایسه کردند. روش پیشنهادی به‌صورت تطبیقی حالت دینامیکی را انتخاب می‌کند که شامل بیشترین مولفه‌های موج ضربانی بر اساس دانش محدوده معمولی اجزای موج ضربان است. در نتیجه، روش پیشنهادی بهبود ۳۶.۵ درصدی را در دقت تخمین نسبت به روش‌های پیشرفته نشان داد.

این یافته‌های تحقیقاتی می‌تواند منجر به پیشرفت در فناوری‌های مراقبت‌های بهداشتی و در نهایت بهبود آسایش و سلامت بیمار شود. کار آینده شامل جستجوی روش‌هایی خواهد بود که از اطلاعات چند طیفی استفاده می‌کند و می‌تواند به کاهش صدا و بهبود دقت روش کمک کند.

انتظار می‌رود که این دستاورد به‌عنوان یک فناوری اساسی برای سیستم‌های نظارتی حیاتی در زمینه‌های پزشکی و آمادگی جسمانی نقش مهمی ایفا کند. دکتر یوشیهیرو مائدا، محقق ارشد این تحقیق، نتیجه‌گیری کرد که کشف مهم روش غیرتماسی، پتانسیل زیادی برای تخمین ضربان قلب بدون تماس در کاربردهای مختلف، مانند پایش سلامت از راه دور و ارزیابی‌های فیزیولوژیکی دارد.