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Monitoraggio automatico dei segni vitali senza contatto dei neonati in un’unità di terapia intensiva neonatale basato su reti neurali

I ricercatori della University of South Australia hanno sviluppato un sistema di visione artificiale in grado di rilevare automaticamente il viso di un bambino in un letto d’ospedale. Ciò consente agli esperti sanitari di monitorare a distanza i segni vitali da una fotocamera digitale e dimostra la stessa percentuale di precisione di una macchina per elettrocardiogramma. 

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

Monitoraggio remoto della frequenza cardiaca e respiratoria
I ricercatori di ingegneria hanno lavorato con uno specialista in cure neonatali dell’UniSA per monitorare a distanza la frequenza cardiaca e respiratoria di sette neonati nell’unità di terapia intensiva neonatale (NICU) presso il Flinders Medical Center di Adelaide con l’uso di una fotocamera digitale. 

Il Professore UniSA Javaan Chahl è uno dei ricercatori principali. 

“I bambini in terapia intensiva neonatale possono essere estremamente difficili da riconoscere per i computer perché i loro volti e i loro corpi sono oscurati da tubi e altre apparecchiature mediche”, afferma Chahl.

“Molti bambini prematuri vengono trattati con la fototerapia per l’ittero, quindi sono sotto luci blu brillanti, il che rende anche difficile per i sistemi di visione artificiale”, ha continuato.

Sviluppare il sistema
La tecnologia è stata sviluppata utilizzando un set di dati di video di neonati in terapia intensiva neonatale, che ha consentito al sistema di rilevare con precisione il tono della pelle e i volti. 

La ricerca ha dimostrato che le letture dei segni vitali del sistema sono alla pari con quelle di un elettrocardiogramma (ECG). In alcuni casi ha persino superato gli elettrodi convenzionali. 

Lo studio fa parte di un più ampio progetto UniSA che sta lavorando per sostituire i sensori elettrici a contatto con videocamere senza contatto, che possono aiutare a evitare lacerazioni della pelle e infezioni causate da cuscinetti adesivi. Quest’ultimo può accadere a causa della natura fragile della pelle dei bambini.

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

Secondo Kim Gibson, specialista in terapia intensiva neonatale di UniSA, le reti neurali per rilevare i volti dei bambini rappresentano un importante passo avanti nel monitoraggio senza contatto. 

“Nell’ambito della terapia intensiva neonatale è molto difficile registrare video nitidi di bambini prematuri. Ci sono molti ostacoli e anche l’illuminazione può variare, quindi ottenere risultati accurati può essere difficile. Tuttavia, il modello di rilevamento ha funzionato oltre le nostre aspettative”.

“In tutto il mondo, oltre il 10% dei bambini nasce prematuro e, a causa della loro vulnerabilità, i loro segni vitali devono essere monitorati continuamente. Tradizionalmente, questo è stato fatto con elettrodi adesivi posizionati sulla pelle che possono essere problematici e crediamo che il monitoraggio senza contatto sia la strada da seguire”, 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.

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