El sistema permite la monitorización sin contacto del ritmo cardíaco mediante altavoces inteligentes

Los parlantes inteligentes han demostrado ser aptos para monitorear ciertos problemas de atención médica en el hogar, incluida la detección de un paro cardíaco o el monitoreo de la respiración de los bebés. Ahora, los parlantes se pueden usar para rastrear el movimiento minuto de los latidos del corazón individuales en una persona sentada frente al parlante.

El sistema monitorea los latidos cardíacos regulares e irregulares sin contacto físico. Envía sonidos inaudibles desde el altavoz a una habitación y, según la forma en que los sonidos se reflejan en el altavoz, puede identificar y controlar los latidos del corazón individuales. Debido a que el latido del corazón es un movimiento tan pequeño en la superficie del pecho, el sistema utiliza el aprendizaje automático para ayudar al hablante a localizar señales de latidos cardíacos regulares e irregulares. Cuando se probó en participantes sanos y pacientes cardíacos hospitalizados, el altavoz inteligente detectó latidos cardíacos que coincidían estrechamente con los latidos detectados por monitores de latidos cardíacos estándar.

Si bien muchas personas están familiarizadas con el concepto de frecuencia cardíaca, los médicos están más interesados ​​en la evaluación del ritmo cardíaco. La frecuencia cardíaca es el promedio de los latidos del corazón a lo largo del tiempo, mientras que el ritmo cardíaco describe el patrón de los latidos del corazón. Si una persona tiene una frecuencia cardíaca de 60 latidos por minuto, podría tener un ritmo cardíaco regular (un latido por segundo) o un ritmo cardíaco irregular (los latidos se dispersan aleatoriamente en ese minuto, pero aún así tienen un promedio de 60 latidos por minuto).

Los trastornos del ritmo cardíaco son en realidad más comunes que otras afecciones cardíacas conocidas. Las arritmias cardíacas pueden causar morbilidades importantes, como accidentes cerebrovasculares, pero su aparición puede ser muy impredecible y, por lo tanto, difícil de diagnosticar. La clave para evaluar el ritmo cardíaco radica en identificar los latidos cardíacos individuales. Para este sistema, la búsqueda de los latidos del corazón comienza cuando una persona se sienta entre 1 y 2 pies frente al altavoz inteligente.

Luego, el sistema reproduce un sonido continuo e inaudible que rebota en la persona y luego regresa al altavoz. En función de cómo ha cambiado el sonido devuelto, el sistema puede aislar los movimientos de la persona, incluido el ascenso y descenso de su pecho mientras respira.

El movimiento de la respiración de alguien es mucho mayor en la pared torácica que el movimiento de los latidos del corazón, lo que plantea un desafío. Además, la señal de respiración no es regular, por lo que es difícil simplemente filtrarla. Dado que los altavoces inteligentes tienen varios micrófonos, se diseñó un algoritmo de formación de haces para ayudar a los altavoces a encontrar los latidos del corazón.

El equipo diseñó un algoritmo de aprendizaje automático autosupervisado, que aprende sobre la marcha en lugar de un conjunto de entrenamiento. Este algoritmo combina señales de todos los múltiples micrófonos del parlante inteligente para identificar la señal del latido del corazón.

Las señales de los latidos del corazón que detecta el altavoz inteligente no se parecen a las que comúnmente se asocian con los monitores de latidos del corazón tradicionales. Los investigadores utilizaron un segundo algoritmo para segmentar la señal en latidos cardíacos individuales para que el sistema pudiera extraer lo que se conoce como el intervalo entre latidos o la cantidad de tiempo entre dos latidos cardíacos.

Los investigadores probaron un prototipo de altavoz inteligente que ejecuta este sistema en dos grupos:26 participantes sanos y 24 pacientes hospitalizados con una diversidad de afecciones cardíacas, incluida la fibrilación auricular y la insuficiencia cardíaca. El equipo comparó el intervalo entre latidos del altavoz inteligente con el de un monitor de latidos cardíacos estándar. De los casi 12.300 latidos cardíacos medidos en los participantes sanos, el intervalo medio entre latidos del altavoz inteligente estuvo dentro de los 28 milisegundos del monitor estándar. El altavoz inteligente funcionó casi tan bien con los pacientes cardíacos:de los más de 5600 latidos cardíacos medidos, la mediana del intervalo entre latidos estuvo dentro de los 30 milisegundos del estándar.

Actualmente, el sistema está configurado para verificaciones puntuales. Si a una persona le preocupa su ritmo cardíaco, puede sentarse frente a un altavoz inteligente para obtener una lectura. Pero el equipo espera que las versiones futuras puedan monitorear continuamente los latidos del corazón mientras las personas duermen, algo que podría ayudar a los médicos a diagnosticar afecciones como la apnea del sueño.