Исследователи из Университета Южной Австралии разработали систему компьютерного зрения, которая может автоматически определять лицо крошечного ребенка на больничной койке и удаленно контролировать его жизненные показатели с помощью цифровой камеры с такой же точностью, что и электрокардиограмма.
Использование программного обеспечения на основе искусственного интеллекта для обнаружения человеческих лиц теперь широко распространено среди взрослых, но это первый случай, когда исследователи разработали программное обеспечение для надежного обнаружения лица и кожи недоношенного ребенка, когда они покрыты трубками, одеждой и проходят фототерапию.
Исследователи-инженеры и специалист по интенсивной терапии новорожденных из UniSA дистанционно контролировали частоту сердечных сокращений и дыхания семи младенцев в отделении интенсивной терапии новорожденных (NICU) в Медицинском центре Флиндерс в Аделаиде с помощью цифровой камеры.
"Компьютерам может быть очень сложно распознать младенцев, находящихся в отделении интенсивной терапии новорожденных, поскольку их лица и тела закрыты трубками и другим медицинским оборудованием," говорит профессор UniSA Яван Чал, один из ведущих исследователей.
"Многих недоношенных детей лечат с помощью фототерапии от желтухи, поэтому они находятся под ярким синим светом, что также затрудняет работу систем компьютерного зрения."
«Детектор ребенка» был разработан с использованием набора данных видео с младенцами в отделении интенсивной терапии для надежного определения их оттенка кожи и лиц.
Показания основных показателей жизнедеятельности соответствовали показаниям электрокардиограммы (ЭКГ) и в некоторых случаях, по-видимому, превосходили показатели обычных электродов, подтверждая ценность бесконтактного мониторинга недоношенных детей в отделениях интенсивной терапии.
Исследование является частью текущего проекта UniSA по замене контактных электрических датчиков на бесконтактные видеокамеры, чтобы избежать разрывов кожи и потенциальных инфекций, которые липкие подушечки могут вызвать у хрупкой кожи младенцев.
Младенцы были сняты на камеру с высоким разрешением с близкого расстояния, а жизненно важные физиологические данные были извлечены с использованием передовых методов обработки сигналов, которые могут обнаруживать тонкие изменения цвета от сердечных сокращений и движений тела, невидимые человеческому глазу.
Специалист UniSA по неотложной помощи новорожденных Ким Гибсон говорит, что использование нейронных сетей для обнаружения лиц младенцев является значительным прорывом в бесконтактном мониторинге.
"В отделении интенсивной терапии очень сложно записывать четкие видео недоношенных детей. Есть много препятствий, и освещение также может различаться, поэтому получение точных результатов может быть затруднено. Однако модель обнаружения превзошла наши ожидания.
"Во всем мире более 10 процентов детей рождаются преждевременно, и из-за их уязвимости необходимо постоянно контролировать их жизненные показатели. Традиционно это делается с помощью клеящихся электродов, помещаемых на кожу, что может быть проблематичным, и мы считаем, что бесконтактный мониторинг – это путь вперед," Гибсон говорит.
Профессор Чал говорит, что результаты особенно актуальны с учетом пандемии COVID-19 и необходимости физического дистанцирования.
В 2020 году команда UniSA разработала первую в мире технологию, которая теперь используется в коммерческих продуктах, продаваемых североамериканской компанией Draganfly, которая измеряет жизненно важные функции взрослых для выявления симптомов COVID-19.
Результаты опубликованы в Journal of Imaging.