Pemantauan Denyut Jantung Kontakless melalui Speaker Cerdas: Sistem Revolusioner
Speaker cerdas telah terbukti mahir dalam memantau beberapa masalah kesehatan di rumah termasuk mendeteksi serangan jantung atau memantau pernapasan bayi. Sekarang, speaker dapat digunakan untuk melacak gerakan kecil denyut jantung individu pada seseorang yang duduk di depan speaker.
Sistem memantau denyut jantung teratur dan tidak teratur tanpa kontak fisik. Ia mengirimkan suara yang tidak dapat didengar dari speaker ke dalam ruangan dan berdasarkan cara suara dipantulkan kembali ke speaker, ia dapat mengidentifikasi dan memantau denyut jantung individu. Karena denyut jantung adalah gerakan yang sangat kecil pada permukaan dada, sistem menggunakan pembelajaran mesin untuk membantu speaker menentukan sinyal dari denyut jantung teratur dan tidak teratur. Saat diuji pada peserta sehat dan pasien jantung yang dirawat di rumah sakit, speaker cerdas mendeteksi denyut jantung yang cocok dekat dengan denyut yang terdeteksi oleh monitor denyut jantung standar.
Sementara banyak orang familiar dengan konsep detak jantung, dokter lebih tertarik pada penilaian irama jantung. Detak jantung adalah rata-rata denyut jantung seiring waktu, sedangkan irama jantung menggambarkan pola denyut jantung. Jika seseorang memiliki detak jantung 60 denyut per menit, mereka dapat memiliki irama jantung teratur — satu denyut setiap detik — atau irama jantung tidak teratur — denyut secara acak tersebar di seluruh menit tersebut tetapi masih menghasilkan rata-rata 60 denyut per menit.
Gangguan irama jantung sebenarnya lebih umum daripada beberapa kondisi jantung terkenal lain. Aritmia jantung dapat menyebabkan morbidity besar seperti stroke tetapi dapat sangat tidak dapat diprediksi kemunculannya dan sulit untuk didiagnosis. Kunci untuk menilai irama jantung terletak pada mengidentifikasi denyut jantung individu. Untuk sistem ini, pencarian denyut jantung dimulai ketika seseorang duduk dalam 1 hingga 2 kaki di depan speaker cerdas.
Kemudian sistem memutar suara kontinu yang tidak dapat didengar yang memantul dari orang lalu kembali ke speaker. berdasarkan bagaimana suara yang kembali telah berubah, sistem dapat mengisolasi gerakan pada orang — termasuk naik dan turun dada saat bernapas.
Gerakan dari pernapasan seseorang berukuran orde besar pada dinding dada dibandingkan dengan gerakan dari denyut jantung, yang menimbulkan tantangan. Juga, sinyal pernapasan tidak teratur, jadi sulit untuk hanya menyaringnya keluar. Karena speaker cerdas memiliki beberapa mikrofon, algoritma beam-forming dirancang untuk membantu speaker menemukan denyut jantung.
Tim merancang algoritma pembelajaran mesin yang di supervisi sendiri, yang belajar di tempat secara langsung daripada dari set pelatihan. Algoritma ini menggabungkan sinyal dari semua mikrofon speaker cerdas untuk mengidentifikasi sinyal denyut jantung yang sulit ditemukan.
Sinyal denyut jantung yang terdeteksi speaker cerdas tidak terlihat seperti yang biasanya terkait dengan monitor denyut jantung tradisional. Para peneliti menggunakan algoritma kedua untuk memotong sinyal menjadi denyut jantung individu sehingga sistem dapat mengekstrak yang dikenal sebagai interval antar-denyut, atau jumlah waktu antara dua denyut jantung.
Para peneliti menguji prototipe speaker cerdas yang menjalankan sistem ini pada dua grup: 26 peserta sehat dan 24 pasien yang dirawat di rumah sakit dengan berbagai kondisi jantung termasuk fibrilasi atrio dan gagal jantung. Tim membandingkan interval antar-denyut speaker cerdas dengan satu dari monitor denyut jantung standar. Dari hampir 12.300 denyut jantung yang diukur untuk peserta sehat, interval antar-denyut median speaker cerdas berada dalam 28 milidetik dari monitor standar. Speaker cerdas berkinerja hampir sama baik dengan pasien jantung: dari lebih dari 5.600 denyut jantung yang diukur, interval antar-denyut median berada dalam 30 milidetik dari standar.
Saat ini, sistem disiapkan untuk pemeriksaan langsung. Jika seseorang khawatir tentang irama jantung mereka, mereka dapat duduk di depan speaker cerdas untuk mendapatkan bacaan. Namun tim berharap versi masa depan dapat memantau denyut jantung secara kontinu saat orang tidur — sesuatu yang dapat membantu dokter mendiagnosis kondisi seperti apnea tidur.
