Хотя беременность — волнующее время для будущих родителей, она может включать в себя многочисленные визиты к врачу для наблюдения за здоровьем плода. В настоящее время наиболее распространенным методом мониторинга сердцебиения плода является ультразвуковое исследование, которое требует не только посещения кабинета врача, но и опыта квалифицированного специалиста.
В поисках более простого подхода исследователи разработали новую систему, которая включает в себя носимое устройство, смартфон и алгоритм, который может предложить домашний мониторинг сердечного здоровья плода. Новый алгоритм, получивший название Lullaby, описан в исследовании , опубликованном 19 августа в IEEE Sensors Letters .
Носимое устройство включает в себя пластырь, который помещается на живот беременной женщины, в дополнение к электродам, которые отслеживают сигналы электрокардиограммы (ЭКГ) плода. В состав устройства также входит микроконтроллер, который обрабатывает сигналы и отправляет их по Bluetooth на смартфон или часы. Затем пользователи могут просматривать данные в приложении.
Однако основная проблема с этим типом технологий заключается в том, что непрерывный мониторинг ЭКГ требует обработки большого количества данных, что затрудняет мониторинг в реальном времени с помощью носимых устройств. Новый алгоритм Lullaby решает эту проблему.
«Колыбельная» была создана, чтобы раздвинуть границы области, создав алгоритм, который мог бы обрабатывать ЭКГ высокого разрешения в режиме реального времени и на носимом устройстве», — объясняет Дэниел Джилани, исследователь бакалавриата Калифорнийского университета в Ирвине, который был одним из руководителей. развитие этой технологии.
Система работает, используя тот факт, что сердцебиение имеет устойчивый ритм. Устройство использует этот временной шаблон, чтобы лучше различать истинные и ложные сердечные сокращения, тем самым сосредоточив свою вычислительную мощность больше на самих сердечных сокращениях, а не на сердечной деятельности между сердечными сокращениями. Этот подход уменьшает объем вычислений, необходимых для обработки данных и извлечения сердцебиения плода. В своем исследовании исследователи использовали набор данных записей брюшной ЭКГ, чтобы протестировать подход «Колыбельная» по сравнению с другими существующими алгоритмами обработки ЭКГ, обнаружив, что он работает почти в 7–1000 раз быстрее, чем эти существующие варианты.
«Что касается мощности, мы считаем, что алгоритм достаточно эффективен, чтобы непрерывно работать [на смартфоне] в течение нескольких дней или недель», — говорит Джилани. «Что касается оперативной памяти, алгоритм Lullaby использует память в масштабе килобайт, что означает, что он может работать на устройствах с ограниченным объемом памяти, таких как микроконтроллеры и умные часы».
Исследователи пока не знают, насколько точен подход «Колыбельная» по сравнению с традиционным ультразвуковым тестом, но они отмечают, что ультразвуковые устройства менее доступны, дороже и сложнее в эксплуатации, чем ЭКГ. Более того, ультразвуковые тесты проводятся во время визита к врачу, в то время как носимое устройство ЭКГ может обеспечить более непрерывный мониторинг, когда беременная женщина ведет свой обычный день. Примечательно, что эта технология может быть особенно эффективной, поскольку она сделает мониторинг сердца плода более доступным для малообеспеченных и неблагополучных слоев населения, отмечает Джилани.
Джилани говорит, что после этого первоначального исследования команда уже значительно улучшила алгоритм, сделав его более точным и быстрым, чем исходная версия, и они работают над его внедрением в полную систему. Это включает в себя работу над мобильным приложением, которое можно использовать на смартфонах для поддержки мониторинга сердца плода.
У них есть предварительный совместный патент на алгоритм Lullaby с Калифорнийским университетом в Ирвине, и они объединились со спонсорской компанией Sensoriis для создания новой системы мониторинга сердца плода, которая использует его.