Un nouvel algorithme mesure la fréquence cardiaque par mouvements de la tête

Un nouvel algorithme peut mesurer les fréquences cardiaques des personnes montrées en vidéo numérique régulière en examinant les petits mouvements de la tête imperceptiblement accompagnés d'une poussée de sang provoquée par les contractions du c?ur.
Des chercheurs du laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle de MTI ont mis au point l’algorithme qui permettait de calculer les impulsions de façon constante à quelques battements par minute de ceux obtenus par électrocardiogramme (ECG).
En outre, il a été en mesure de donner des approximations des intervalles de temps entre les battements - un calcul utilisé pour identifier les personnes à risque d'événements cardiaques.

Les chercheurs présenteront leurs résultats cet été à la conférence sur la vision par ordinateur et la reconnaissance des formes de l'Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens.
Ils croient que le système de mesure de pouls basé sur la vidéo pourrait être utilisé pour vérifier les battements cardiaques des personnes âgées ou des nouveau-nés, dont la peau peut être endommagée par une fixation et un retrait répétés des électrodes.
John Guttag, professeur de génie électrique et d'informatique à Dugald C. Jackson et directeur du groupe de médecine piloté par les données du MIT, a déclaré:

"D'un point de vue médical, je pense que l'utilité à long terme se situera dans des applications qui vont au-delà de la mesure des impulsions. Pouvez-vous utiliser le même type de techniques pour détecter les asymétries bilatérales? côté de l'autre? "

Théoriquement, la méthode pourrait calculer le débit cardiaque, ou le volume de sang pompé par le c?ur, qui est souvent utilisé dans le diagnostic de nombreux types de maladies cardiaques. Avant l’échocardiogramme, l’effort cardio-vasculaire a été mesuré en calculant exactement les types de forces mécaniques que le nouvel algorithme enregistre, dit Guttag.
Il explique: "Je pense que cela devrait être considéré comme une preuve de concept. Cela ouvre beaucoup de flexibilité potentielle."

Comment fonctionne l'algorithme

L'algorithme combine de nombreuses méthodes connues dans le domaine de la vision par ordinateur. Il commence par utiliser reconnaissance faciale standard pour différencier la tête de la personne du reste de l'image. Ensuite, il sélectionne au hasard 500 à 1 000 points précis, regroupés autour de la bouche et du nez de la personne, dont il suit les mouvements d’une image à l’autre.
Ensuite, il filtre tous les mouvements image par image dont la fréquence temporelle diminue en dehors de l'intervalle d'un rythme cardiaque normal - environ 0,5 à 5 hertz, ou 30 à 300 cycles par minute. Cela permettra de se débarrasser des mouvements qui continuent à une fréquence plus basse, comme ceux causés par une respiration régulière et des modifications lentes de la posture.
Enfin, en utilisant une méthode appelée analyse en composantes principales, l’algorithme décompose le signal résultant en plusieurs signaux constitutifs, qui font partie des mouvements restants qui ne sont pas corrélés les uns avec les autres. Parmi ces signaux, il en choisit un qui semble être le plus régulier et qui tombe dans la bande de fréquences typique du pouls humain.
Guha Balakrishnan, un étudiant diplômé du Département d'ingénierie électrique et informatique du MIT et chercheur de la présente étude, a également développé une variante de l'algorithme qui n'utilise pas la reconnaissance faciale. Il est moins précis, mais il peut produire une estimation raisonnable de la fréquence du pouls en filmant l'arrière de la tête d'une personne.
Écrit par Kelly Fitzgerald