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El sistema hace un promedio de las variaciones de color de la cara para sacar conclusiones más precisas. Imagen: Mayank Kumar. Fuente: Universidad de Rice.
Investigadores de la Universidad de Rice (Houston, Texas, EE.UU.) están desarrollando un sistema de alta precisión, sin contacto físico, que utiliza una cámara de vídeo para monitorizar los signos vitales de los pacientes con sólo mirar sus rostros. La técnica no es nueva, pero los investigadores de Rice están haciendo que funcione en condiciones que superan claramente a los sistemas anteriores.
La versión de Rice, DistancePPG, puede medir el pulso y la respiración de un paciente simplemente mediante el análisis de los cambios en el color de la piel a lo largo del tiempo. Donde otros sistemas basados en cámaras fallan por las condiciones de poca luz, tonos de piel oscuros y movimiento, DistancePPG se basa en algoritmos que corrigen esas variables.
El sistema permitirá a los médicos diagnosticar pacientes a distancia con especial atención a aquellos con bajos recursos económicos. La investigación aparece en la revista Biomedical Optics Express, de la Sociedad Óptica estadounidense.
Mayank Kumar, principal investigador del proyecto, dice en la información de la universidad que DistancePPG será particularmente útil para vigilar a los bebés prematuros, para quienes los cables de monitorización pueden ser una amenaza.
"En una visita al Hospital Infantil de Texas vimos a los recién nacidos en la UCI neonatal, con varios cables conectados a ellos, que controlaban su pulso, su frecuencia cardiaca, y esto y lo otro", recuerda. El problema era que los bebés se mueven, o los cogen sus madres, y los cables se desenganchan, por lo que al volver a colocarlos pueden dañar la piel de los bebés.
Técnica
Kumar y sus colegas conocían una nueva técnica que utiliza una cámara de vídeo para detectar cambios casi imperceptibles en el color de piel de una persona debido a cambios en el volumen de sangre debajo de la piel. Las frecuencias de pulso y la respiración se pueden determinar a partir de estos cambios mínimos.
Esto funcionaba muy bien para el seguimiento de caucásicos (blancos) en habitaciones luminosas, dice. Pero había tres desafíos. El primero era la detección de cambios de color en los tonos de piel más oscuros. En segundo lugar, la luz no era siempre suficientemente brillante. El tercer y tal vez más difícil problema era que los pacientes se mueven a veces.
El equipo de Rice resolvió estos retos mediante la adición de un método para hacer un promedio de los cambios de color de piel de diferentes áreas de la cara, y un algoritmo para realizar un seguimiento de la nariz, los ojos, la boca y la cara entera de la persona.
La versión de Rice, DistancePPG, puede medir el pulso y la respiración de un paciente simplemente mediante el análisis de los cambios en el color de la piel a lo largo del tiempo. Donde otros sistemas basados en cámaras fallan por las condiciones de poca luz, tonos de piel oscuros y movimiento, DistancePPG se basa en algoritmos que corrigen esas variables.
El sistema permitirá a los médicos diagnosticar pacientes a distancia con especial atención a aquellos con bajos recursos económicos. La investigación aparece en la revista Biomedical Optics Express, de la Sociedad Óptica estadounidense.
Mayank Kumar, principal investigador del proyecto, dice en la información de la universidad que DistancePPG será particularmente útil para vigilar a los bebés prematuros, para quienes los cables de monitorización pueden ser una amenaza.
"En una visita al Hospital Infantil de Texas vimos a los recién nacidos en la UCI neonatal, con varios cables conectados a ellos, que controlaban su pulso, su frecuencia cardiaca, y esto y lo otro", recuerda. El problema era que los bebés se mueven, o los cogen sus madres, y los cables se desenganchan, por lo que al volver a colocarlos pueden dañar la piel de los bebés.
Técnica
Kumar y sus colegas conocían una nueva técnica que utiliza una cámara de vídeo para detectar cambios casi imperceptibles en el color de piel de una persona debido a cambios en el volumen de sangre debajo de la piel. Las frecuencias de pulso y la respiración se pueden determinar a partir de estos cambios mínimos.
Esto funcionaba muy bien para el seguimiento de caucásicos (blancos) en habitaciones luminosas, dice. Pero había tres desafíos. El primero era la detección de cambios de color en los tonos de piel más oscuros. En segundo lugar, la luz no era siempre suficientemente brillante. El tercer y tal vez más difícil problema era que los pacientes se mueven a veces.
El equipo de Rice resolvió estos retos mediante la adición de un método para hacer un promedio de los cambios de color de piel de diferentes áreas de la cara, y un algoritmo para realizar un seguimiento de la nariz, los ojos, la boca y la cara entera de la persona.
Precedentes
"Nuestro hallazgo clave fue que la fuerza de la señal de cambio de color de la piel es diferente en diferentes regiones de la cara, por lo que desarrollamos un algoritmo que calcula el promedio", dice Kumar.
DistancePPG percibe una frecuencia de pulso con una precisión de un latido por minuto, incluso para diversos tonos de piel y bajo condiciones de iluminación variadas.
Kumar dijo que espera que el software pueda incorporarse a los teléfonos móviles, tabletas y computadoras para que la gente pueda medir de forma fiable sus propios signos vitales cuando y donde quieran.
Investigaciones similares habían desarrollado esta técnica para smartphones, como una del Instituto Politécnico de Worcester (Massachusetts, EE.UU.). Para ello, el usuario debe presionar con un dedo sobre la cámara del teléfono, de modo que la luz atraviese la piel y detecte el pulso sanguíneo. En este caso, sin embargo, era necesario el contacto físico para que funcionara.
Otro sistema, de la Universidad Kyushu de Japón, utiliza microondas para detectar cambios en el cuerpo del paciente, sin que haya invasión física del mismo. En concreto, detecta cambios en la piel, que reflejan los cambios internos en el pulso o la respiración.
"Nuestro hallazgo clave fue que la fuerza de la señal de cambio de color de la piel es diferente en diferentes regiones de la cara, por lo que desarrollamos un algoritmo que calcula el promedio", dice Kumar.
DistancePPG percibe una frecuencia de pulso con una precisión de un latido por minuto, incluso para diversos tonos de piel y bajo condiciones de iluminación variadas.
Kumar dijo que espera que el software pueda incorporarse a los teléfonos móviles, tabletas y computadoras para que la gente pueda medir de forma fiable sus propios signos vitales cuando y donde quieran.
Investigaciones similares habían desarrollado esta técnica para smartphones, como una del Instituto Politécnico de Worcester (Massachusetts, EE.UU.). Para ello, el usuario debe presionar con un dedo sobre la cámara del teléfono, de modo que la luz atraviese la piel y detecte el pulso sanguíneo. En este caso, sin embargo, era necesario el contacto físico para que funcionara.
Otro sistema, de la Universidad Kyushu de Japón, utiliza microondas para detectar cambios en el cuerpo del paciente, sin que haya invasión física del mismo. En concreto, detecta cambios en la piel, que reflejan los cambios internos en el pulso o la respiración.
Referencia bibliográfica:
Mayank Kumar, Ashok Veeraraghavan, Ashutosh Sabharval: DistancePPG: Robust non-contact vital signs monitoring using a camera. Biomedical Optics Express (2015). DOI: 10.1364/BOE.6.001565.
Mayank Kumar, Ashok Veeraraghavan, Ashutosh Sabharval: DistancePPG: Robust non-contact vital signs monitoring using a camera. Biomedical Optics Express (2015). DOI: 10.1364/BOE.6.001565.
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