Як Wi-Fi може стати невидимим, безконтактним ЕКГ

Сигнали Wi-Fi вже заповнили наші будинки, офіси та лікарні — невидимі хвилі постійно передають дані між маршрутизаторами та незліченною кількістю пристроїв. Зараз дослідники вивчають, як ці повсюдні сигнали можуть слугувати другорядною метою в галузі охорони здоров'я.

Принцип дії: «невидимий сонар»

Концепція є напрочуд простою: коли сигнали Wi-Fi передаються через кімнату, вони стикаються з людськими тілами і відбиваються від них за передбачуваними схемами. Ці незначні порушення сигналу можуть виявити рух, ритм дихання і навіть серцебиття. Як невидимий сонар, що постійно пронизує наші простори, Wi-Fi створює поле інформації, яке при правильному декодуванні може відстежувати ритми людського життя.

«Сигнали Wi-Fi можуть працювати як датчики, прозорі датчики, яких ви не бачите», — сказала Катія Обрачка, доктор філософії, професор інженерії в Каліфорнійському університеті в Санта-Крузі. «Враховуючи, що Wi-Fi є настільки поширеною технологією — Wi-Fi є скрізь — дуже зручно використовувати її для вимірювання різних речей».

Потенціал застосування в охороні здоров’я

У сфері охорони здоров'я ця технологія може вирішити постійні проблеми. Пацієнти лікарень, які знімають пристрої моніторингу, літні мешканці, які забувають носити датчики для виявлення падінь, або діти, які не терплять обладнання для дослідження сну, можуть перебувати під наглядом за допомогою існуючої інфраструктури Wi-Fi.

Відділення швидкої допомоги могли б оцінювати частоту дихання в залах очікування, а реабілітаційні центри — відстежувати моделі рухливості без прикріплення датчиків до пацієнтів. Сортувальні зони могли б отримувати вимірювання ЕКГ, поки пацієнти просто сидять у кріслах очікування.

Ця технологія обіцяє безперервний пасивний моніторинг без проблем із дотриманням вимог, подразненням шкіри або тривалістю роботи батареї, характерних для носимих пристроїв.

Pulse-Fi: моніторинг серцевого ритму через Wi-Fi

Обрачка та її команда розробили систему під назвою Pulse-Fi, яка витягує дані про частоту серцебиття з навколишніх Wi-Fi-сигналів.

«Ми знаємо діапазон частот серцебиття, тому витягуємо ці частоти, а потім маємо дуже просту модель машинного навчання, яка вивчає та оцінює частоту серцебиття», — пояснила Обрачка.

Початкові дослідження показують, що вимірювання частоти серцебиття відповідають клінічним стандартам.

«Це захоплюючий приклад того, як нові технології можуть зробити моніторинг здоров'я більш доступним і недорогим», — зазначив Юджин Ян, доктор медицини, професор кардіології Медичної школи Університету Вашингтона в Сіетлі.

Перегляньте запис:

Одночасний аналіз кількох показників

Хоча Pulse-Fi фокусується на серцевому ритмі, дослідники можуть одночасно вимірювати кілька параметрів здоров’я, аналізуючи різні патерни порушень сигналу.

Каммер Аббасі, доктор філософії, професор інженерії Університету Глазго, пояснив, що:

• серцебиття створює дрібні та швидкі вібрації,
• дихання — повільніші та більші рухи,
• падіння, рухи тіла та порушення сну — ще масштабніші зміщення.

Кожен із цих процесів залишає унікальний «відбиток» у Wi-Fi-сигналі.

Виявлення активності та контроль реабілітації

Джон Купер, доктор філософії, професор біоінженерії Університету Глазго, розробляє Wi-Fi-пристрої, які функціонують як датчики активності та виявляють, чи людина сидить, лежить, стоїть або ходить.

Це може допомогти:

• відстежувати ефективність реабілітації;
• виявляти спроби самостійного підйому у літніх пацієнтів;
• запобігати падінням.

Альтернативні бездротові технології

Окрім Wi-Fi, перспективними є інші бездротові технології. Мережі 5G використовують ліцензовані частоти та здатні краще проникати крізь стіни й перешкоди.

«Це дозволяє контролювати дрібні рухи тіла з хорошим покриттям і в режимі реального часу», — зазначив Мухаммад Імран, доктор наук, професор систем зв’язку Університету Глазго.

Технологія MIMO (multiple-input multiple-output), що використовує кілька антен, створює багатший масив даних. Дослідження Купера, Імрана та Аббасі показали, що MIMO здатна виявляти втому водіїв з точністю до 81% шляхом аналізу дихання та серцевого ритму.

Перегляньте записи:

Конфіденційність та технічні обмеження

Перевагою бездротових технологій є підвищена конфіденційність порівняно з відеоспостереженням — система не «бачить» людей, а лише аналізує сигнальні патерни.

Водночас існують обмеження:

• залежність від відстані до пристрою;
• можливі перешкоди від сусідніх мереж;
• складність розрізнення кількох людей чи відокремлення людей від тварин.

Команда Обрачки наразі зосереджується на моніторингу однієї людини в приміщенні, хоча штучний інтелект потенційно дозволяє розрізняти кілька об’єктів.

Теоретично достатньо одного Wi-Fi-підключеного смартфона для аналізу серцебиття та дихання. Проте обмеження доступу до коду маршрутизаторів змушує дослідників використовувати власні недорогі пристрої.

Перед клінічним впровадженням необхідні:

• масштабні випробування;
• підтвердження клінічної точності;
• чіткі правила щодо безпеки даних, згоди та запобігання зловживанням.

«Хоча ця інновація ще на ранньому етапі, вона вказує на майбутнє пасивного вимірювання життєвих показників без носимих пристроїв», — підсумував Ян.

ДЖЕРЕЛО: Medscape

На платформі Accemedin багато цікавих заходів! Аби не пропустити їх, підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.