Urządzenie do monitorowanie EKG płodu w czasie rzeczywistym.
Chociaż ciąża to ekscytujący czas dla oczekujących rodziców, może wiązać się z wieloma wizytami w gabinecie lekarskim w celu monitorowania zdrowia płodu. Obecnie najczęstszą metodą monitorowania bicia serca płodu jest badanie ultrasonograficzne – które wymaga nie tylko wizyty w gabinecie lekarskim, ale także wiedzy fachowej wyszkolonego technika.
W poszukiwaniu prostszego podejścia, badacze opracowali nowatorski system obejmujący urządzenie do noszenia, smartfon i algorytm, który może zagwarantować domowe monitorowanie stanu serca płodu. Nowy algorytm, nazwany Lullaby, został opisany w badaniu opublikowanym 19 sierpnia w IEEE Sensors Letters.
Urządzenie do noszenia obejmuje plaster umieszczany na brzuchu ciężarnej oraz elektrody, które monitorują sygnały elektrokardiogramu (EKG) z płodu. Urządzenie zawiera również mikrokontroler, który przetwarza sygnały i przesyła je przez Bluetooth do smartfona lub zegarka. Użytkownicy mogą następnie przeglądać dane w aplikacji.
Algorytm Lullaby
Jednak głównym wyzwaniem w przypadku tego typu technologii jest to, że ciągłe monitorowanie EKG wiąże się z przetwarzaniem dużej ilości danych. To sprawiło, że monitorowanie w czasie rzeczywistym za pomocą urządzeń noszonych stanowi wyzwanie. Nowy algorytm Lullaby rozwiązuje ten problem.
„Lullaby został stworzony, aby przesunąć granice dziedziny poprzez stworzenie algorytmu, który mógłby przetwarzać EKG o wysokiej rozdzielczości w czasie rzeczywistym i na urządzeniu noszonym”, wyjaśnia Daniel Jilani, badacz studiów licencjackich na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine, który współkierował rozwojem tej technologii.
System działa poprzez wykorzystanie faktu, że bicie serca ma stały rytm. Urządzenie wykorzystuje ten wzorzec czasowy do lepszego rozróżniania prawdziwych i fałszywych uderzeń serca, skupiając w ten sposób swoją moc obliczeniową na samych uderzeniach serca, a nie na aktywności serca pomiędzy uderzeniami. Takie podejście zmniejsza ilość obliczeń wymaganych do przetworzenia danych i wyodrębnienia uderzeń serca płodu.
W swoim badaniu naukowcy wykorzystali zestaw danych z brzusznych zapisów EKG, aby przetestować podejście Lullaby przeciwko innym istniejącym algorytmom przetwarzania EKG, stwierdzając, że jest on prawie siedem do 1000 razy szybszy niż te istniejące opcje.
„Jeśli chodzi o moc, uważamy, że algorytm jest wystarczająco wydajny, aby działać nieprzerwanie [na smartfonie] przez dni lub tygodnie” – mówi Jilani. „Jeśli chodzi o pamięć RAM, algorytm Lullaby wykorzystuje pamięć w skali kilobajtów, co oznacza, że może działać na urządzeniach o ograniczonej pamięci, takich jak mikrokontrolery i smartwatche”.
Badacze nie wiedzą jeszcze jak dokładne jest podejście Lullaby w porównaniu z tradycyjnym badaniem ultrasonograficznym, ale zauważają, że urządzenia ultrasonograficzne są mniej dostępne, droższe i trudniejsze w obsłudze niż EKG. Co więcej, badania ultrasonograficzne są wykonywane podczas wizyty w gabinecie lekarskim, podczas gdy noszone urządzenie EKG może zapewnić bardziej ciągłe monitorowanie, gdy ciężarna użytkowniczka idzie o swoim normalnym dniu. Co ważne, technologia ta może być szczególnie istotna, gdyż dzięki niej monitorowanie serca płodu może być bardziej dostępne dla społeczności o niskich dochodach i w niekorzystnej sytuacji, zauważa Jilani.
Od tego wstępnego badania, Jilani mówi, że zespół już znacznie poprawił algorytm, aby być bardziej dokładne i szybsze niż oryginalna wersja, a oni pracują w kierunku wdrożenia go w pełnym systemie. Obejmuje to pracę nad aplikacją mobilną, która może być używana na smartfonach do wspierania monitorowania serca płodu.
Mają tymczasowy wspólny patent na algorytm Lullaby z Uniwersytetem Kalifornijskim w Irvine i połączyli siły z firmą sponsorującą, Sensoriis, aby wyprodukować nowatorski system monitorowania serca płodu.